周偉明 （中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

徐明高速公路新汴河大橋主橋B部分為獨(dú)塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，跨徑組成為60m+60m=120m，全長(zhǎng)120m，全橋斜拉索共9對(duì)，為空間平行布置，梁上錨固點(diǎn)順橋向間距為4m，橫橋向間距為0.9m。橋梁主塔橋面以上高18.5m，為鋼筋混凝土矩形實(shí)心結(jié)構(gòu)，順橋向長(zhǎng)3m，橫橋向?qū)?m，布置在中央分隔帶上，并與主梁固結(jié)。主塔橋墩采用圓端型空心橋墩，高15m，基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)。

主梁為預(yù)應(yīng)力C50混凝土整體式箱梁，預(yù)應(yīng)力體系采用縱橫兩向預(yù)應(yīng)力體系。箱梁根部中線處高度為3.25m，懸臂端部處高度為2.8m，橋面橫坡2%，箱梁寬度為28m，兩側(cè)懸臂均為4.5m，箱梁高度按二次拋物線變化。箱梁頂板厚32cm,角隅設(shè)二次倒角25cm×40cm 和160cm×20cm,箱梁底板厚度30cm,角隅倒角55cm×30cm。腹板厚度分別為50cm、60cm、70cm。標(biāo)準(zhǔn)橫隔板每4m布置一道(僅在拉索區(qū)布置),并與斜拉索索距對(duì)應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)橫隔板中室處厚度為50cm,邊室處厚度為30cm。邊墩處橫梁寬度180cm,橋塔處設(shè)兩道橫梁,寬度1m。全橋一個(gè)T構(gòu)，共14個(gè)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)4m，節(jié)段重量為211t～291t，現(xiàn)澆合攏段長(zhǎng)4m，重量為361t。全橋混凝土總量為3191.43m3。新汴河大橋主橋B部分橋型布置圖見(jiàn)圖1。

2 掛籃結(jié)構(gòu)組成及各部分簡(jiǎn)介

圖1 新汴河大橋主橋B部分橋型布置圖（單位：mm）

2.1 掛籃結(jié)構(gòu)組成

掛籃結(jié)構(gòu)主要由掛籃桿件、模板系統(tǒng)及其他輔件三部分組成。

①掛籃桿件：掛籃桿件主要由主桁系統(tǒng)、走行錨固系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)、前上橫梁、吊掛系統(tǒng)、輔助部件等組成。

②模板系統(tǒng)：本懸澆箱梁翼板及底板及端頭采用大塊組合鋼模板，箱室內(nèi)模采用橋梁專用竹膠板。

③其他輔件：其他附件主要有精軋螺紋鋼及其配件、連接螺栓、螺旋千斤頂、手拉葫蘆等施工輔助材料及用具。

2.2 掛籃各部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

2.2.1 主桁系統(tǒng)

主桁系統(tǒng)是整個(gè)掛籃中主要的受力部分，由聯(lián)結(jié)桿件將各承重桁架聯(lián)結(jié)成整體；承重桁架由前后弦桿、豎直桿、下水平弦桿和各節(jié)點(diǎn)組成，采用銷軸連接成整體。新汴河大橋掛籃采用四榀桁架組成，中間兩榀間距3.1m，兩側(cè)兩榀間距7.4m。每榀桁架高4.09m，桁架水平節(jié)點(diǎn)間距6.11m，總長(zhǎng)11.14m。

2.2.2 走行錨固系統(tǒng)

走行錨固系統(tǒng)由后吊掛滾輪組件、前滑座、走行軌道及后部錨固組件組成，走行及錨固組件分別在掛籃空載前移和梁體澆筑時(shí)起著非常重要的作用。錨固系統(tǒng)設(shè)在四榀主桁架的后節(jié)點(diǎn)上，每榀主桁架設(shè)2組，每組錨固系統(tǒng)包括2根扁擔(dān)梁和4根后錨桿，其作用是平衡澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生傾覆力矩，確保掛籃施工安全。走行軌道采用I36工字鋼焊接組合而成，軌道連接采用M10.9S級(jí)高強(qiáng)螺栓連接，由于橋面寬，為保證四榀桁架走行協(xié)調(diào)一致，主桁架走行采用全自動(dòng)液壓走行系統(tǒng)。

2.2.3 導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)包含導(dǎo)梁、導(dǎo)梁滑架、導(dǎo)梁吊架等。導(dǎo)梁由雙拼[40槽鋼工制作，在掛籃施工過(guò)程中主要承受模板及模板上部混凝土載荷，在掛籃前移過(guò)程中起著承托模板隨主桁架一同前移的作用。

2.2.4 底籃系統(tǒng)

底籃系統(tǒng)主要起著將梁體底板及腹板位置混凝土載荷傳遞到掛籃前端承重橫梁上的作用，主要由底籃前橫梁、底籃后橫梁、底籃縱梁及底籃吊架等組成。底籃橫梁采用H型鋼H390×300栓接而成，底板及腹板下縱梁采用H型鋼H400×200，縱梁與橫梁采用螺栓連接。

2.2.5 平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)

平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)為掛籃施工過(guò)程中工人操作提供平臺(tái)及安全保障，主要包括掛籃前上橫梁平臺(tái)、橫向張拉平臺(tái)、底籃前后橫梁平臺(tái)及底籃側(cè)向平臺(tái)。各平臺(tái)主要包括步行板及防護(hù)欄桿兩部分，防護(hù)欄桿在工地現(xiàn)場(chǎng)組裝到步行板上。

2.2.6 前上橫梁

圖2 掛籃效果圖及總體構(gòu)造圖（單位：mm）

圖3 箱梁截面劃分圖

掛籃前上橫梁架設(shè)在承重桁架的前端，并與承重桁架連接成整體。前上橫梁由2根H450×200型鋼與綴板拼焊成形，主要承受施工過(guò)程中底籃系統(tǒng)及導(dǎo)向系統(tǒng)傳遞的混凝土荷載，并將荷載傳遞到掛籃承重主桁架上。

2.2.7 吊掛系統(tǒng)

圖4 連體掛籃構(gòu)造圖

圖5 掛籃解體后構(gòu)造圖

掛籃施工過(guò)程中，吊桿采用8根φ32mm PSB830精軋螺紋鋼和4根Q345材質(zhì)鋼帶，方便安裝與調(diào)節(jié)，與之配套使用的有螺母、墊板、連接器、千斤頂及扁擔(dān)梁等。

2.2.8 輔助部件

輔助部件主要包括調(diào)節(jié)吊桿用的扁擔(dān)梁及錨固吊桿用的吊桿墊板等輔助掛籃施工的獨(dú)個(gè)零件。掛籃效果圖及總體構(gòu)造圖（如圖2）。

3 掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

各牌號(hào)鋼材設(shè)計(jì)應(yīng)力值表（見(jiàn)表1）。

3.2 .主要材料型號(hào)

掛籃的前上橫梁由2H450×200普通熱軋H型鋼組焊組成，底籃前橫梁采用H390×300普通熱軋H型鋼加工，底籃后橫梁采用H390×300普通熱軋H型鋼組焊桁架加工，腹板下縱梁采用H400×200普通熱軋H型鋼，底板下縱梁采用H400×200普通熱軋H型鋼，外導(dǎo)梁采用雙拼[40a槽鋼加工。

3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算荷載及組合

3.3.1 荷載系數(shù)

①考慮箱梁混凝土澆筑時(shí)脹模等系數(shù)的超載系數(shù)：1.05；

②掛籃空載行走時(shí)的沖擊系數(shù)1.3；

③澆筑混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0；

④活載分項(xiàng)系數(shù)1.4；

⑤恒載分項(xiàng)系數(shù)1.2。

3.3.2 作用于掛籃的荷載

因1#塊為連體掛籃澆筑，3#塊為最重梁段，因此取1#塊、3#塊分別計(jì)算箱梁荷載。

根據(jù)箱梁截面受力特點(diǎn)，劃分箱梁各節(jié)段斷面（見(jiàn)圖3）。

計(jì)算箱梁斷面內(nèi)各段重量表（見(jiàn)表2）。

恒載分項(xiàng)系數(shù)K1=1.2；活載分項(xiàng)系數(shù)K2=1.4；

混凝土自重G=26kN/m3，鋼材彈性模量E=206GPa

材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表 表1

箱梁各段重量表 表2

作用于主桁上箱梁最大荷載按291t計(jì)算；

施工機(jī)具及人群荷載為2.5kPa；

傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載為2kPa；

振搗混凝土產(chǎn)生的荷載為2kPa。

3.3.3 荷載組合

荷載組合I：混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重人群和機(jī)具荷載；

荷載組合II：掛籃自重+沖擊附加荷載；

荷載組合I用于主桁承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載組合II用于掛籃走行系統(tǒng)計(jì)算。

3.4 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

采用SolidWorks2011結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)掛籃底籃系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、主吊桿系統(tǒng)、前上橫梁、主桁架、軌道、銷軸及后錨扁擔(dān)梁進(jìn)行驗(yàn)算，按照容許應(yīng)力法對(duì)其進(jìn)行整體空間內(nèi)力分析，計(jì)算模型全部采用梁?jiǎn)卧?。主桁架按鉸接方式計(jì)算，鉸接時(shí)，釋放梁端轉(zhuǎn)角約束。對(duì)于主桁架的壓桿，采用剛接的計(jì)算內(nèi)力，考慮桿端次彎矩，按壓彎桿件計(jì)算穩(wěn)定。對(duì)于拉桿則采用鉸接計(jì)算內(nèi)力。主構(gòu)架梁節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)螺栓組采用剛接計(jì)算內(nèi)力設(shè)計(jì)。前上橫梁腹桿的線剛度遠(yuǎn)小于上下弦桿的線鋼度，因此腹桿均釋放桿端彎矩。為使模型簡(jiǎn)潔、便于計(jì)算結(jié)果分析，外側(cè)模自重、箱梁翼緣板混凝土重量及其上的施工人員、材料、機(jī)具荷載等均轉(zhuǎn)換為集中荷載施加于主梁架構(gòu)上，內(nèi)模自重、箱梁頂板混凝土重量及其上的施工人員、材料、機(jī)具等荷載均轉(zhuǎn)換為均布荷載施加在底模板。

3.5 計(jì)算結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)算，除連體掛籃特殊連體桿件的強(qiáng)度和剛度滿足1#號(hào)塊施工各項(xiàng)荷載要求外，掛籃其它構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度均滿足最重梁段3#塊施工的各項(xiàng)荷載要求。因此可以得出結(jié)論：該掛籃強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定及抗傾覆系數(shù)均滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4 掛籃懸臂澆筑施工工藝

新汴河大橋主梁共13個(gè)掛籃懸澆節(jié)段，每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)度均為4m，最重梁段為3#塊，重量291t，最輕梁段為13#塊，重量為211t。1#塊采用連體掛籃懸澆施工，待1#塊施工完成后，將掛籃解體成兩個(gè)獨(dú)立掛籃，完成剩余其他梁段施工。

4.1 連體掛籃懸臂澆筑1#塊

由于0#段長(zhǎng)度不能滿足兩個(gè)獨(dú)立掛籃的起步長(zhǎng)度要求，因此，在1#塊施工時(shí)，將兩臺(tái)掛籃的主桁架連體拼裝。懸臂澆筑1#塊時(shí)，即將兩只掛籃的主桁架用水平桿件連接成整體。1#塊澆筑完成后，將連體掛籃分解前移形成兩臺(tái)獨(dú)立掛籃，澆筑剩余其他梁段。連體掛籃構(gòu)造如圖4所示。

4.2 掛籃解體前移

1#塊澆筑完成后即可進(jìn)行掛籃解體前移，為防止掛籃解體過(guò)程中產(chǎn)生傾覆，掛籃解體前需安裝臨時(shí)支撐桿件和支撐座。安裝好以后，拆除臨時(shí)水平桿及斜拉桿，松除軌道錨固壓梁，將標(biāo)準(zhǔn)掛籃前移至梁端位置，然后正常安裝非標(biāo)準(zhǔn)掛籃的水平桿、斜拉桿及后吊掛滾輪及后錨裝置、超出臨時(shí)支撐桿件及支撐座，接長(zhǎng)軌道，掛籃前移至梁端位置，掛籃解體完成。解體后掛籃構(gòu)造如圖5所示。

4.3 掛籃懸臂施工工藝流程

掛籃解體前移完成以后，其他梁段即可按照常規(guī)掛籃懸澆施工的流程進(jìn)行施工，主要施工工藝流程如下：

①掛籃前移；

②后錨桿錨固及重新安裝底籃后下橫梁錨固吊桿；

③掛籃標(biāo)高及中線調(diào)整，使中線及標(biāo)高控制在規(guī)范要求之內(nèi)；

④綁扎底板及腹板鋼筋，安裝箱室內(nèi)模；

⑤安裝縱向波紋管及綁扎頂板底層鋼筋；

⑥安裝端頭模板、橫向波紋管及頂板頂層鋼筋；

⑦澆筑混凝土及混凝土養(yǎng)生，養(yǎng)生天數(shù)不少于7d；

⑧混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后，張拉該梁段的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束及上一梁段橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；

⑨循環(huán)進(jìn)入下一梁段施工。

5 結(jié) 語(yǔ)

新汴河大橋矮塔斜拉橋主梁采用菱形桁架式掛籃施工，工藝簡(jiǎn)捷，操作簡(jiǎn)單，掛籃撓度和變形均能控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。主梁現(xiàn)澆施工進(jìn)度快，掛籃安全性能穩(wěn)定，確保了工期、質(zhì)量和安全，為類似工程提供參考。

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[2]GB50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

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[4]周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2011.