張茂鵬

（中鐵港航局橋梁分公司廣東廣州　510800）

論連續(xù)剛構(gòu)橋的掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)

張茂鵬

（中鐵港航局橋梁分公司廣東廣州510800）

橋梁掛籃施工技術(shù)是近幾年興起的一種新技術(shù)，其主要是從橋墩兩側(cè)懸掛施工作業(yè)平臺(tái)，對(duì)稱均衡地向跨中澆筑混凝土，被廣泛用于一些跨線路、航道上部結(jié)構(gòu)為變截面連續(xù)梁、T形剛構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型的橋梁建設(shè)。本文即結(jié)合相關(guān)的工程實(shí)例具體分析了連續(xù)剛構(gòu)橋的掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)。

連續(xù)剛構(gòu)橋；掛籃施工技術(shù)；要點(diǎn)

引言

掛籃施工技術(shù)是橋梁建設(shè)的一個(gè)主要施工工藝之一，其具憑借著拼接方便簡(jiǎn)易、結(jié)構(gòu)輕的優(yōu)勢(shì)，得到了十分廣泛的應(yīng)用。其中，連續(xù)剛構(gòu)橋隨著懸臂掛籃施工技術(shù)的不斷完善，逐漸成為了大跨橋梁采用的主要結(jié)構(gòu)。

1　工程概況

本文以某大橋?yàn)槔?，具體探討了掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用。該公路大橋?yàn)?0+3×150+80m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。墩頂箱梁高9.3m，跨中梁高3.3m；跨中處頂板厚28cm，至墩頂處加厚至48cm；底板厚度從跨中至墩頂由32cm變化為110m；腹板從跨中至墩頂分三段采用50cm、65cm、85cm三種厚度；箱梁高度和底板厚度均按2次拋物線變化。大橋采用懸臂澆筑法施工，施工過(guò)程中左、右幅各4個(gè)T構(gòu)，單個(gè)T構(gòu)對(duì)稱劃分為18個(gè)懸臂段（10×3.5m+8×4m），邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)4m，邊跨、次邊跨、中跨合攏段均長(zhǎng)2m，最大懸澆段重249t，長(zhǎng)3.5m，全橋投入8對(duì)掛籃，左右幅同時(shí)施工。

2　連續(xù)剛構(gòu)橋的掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1掛籃構(gòu)造與制作

本橋選擇了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、受力結(jié)構(gòu)合理的菱形掛籃。

2.1.1菱形掛籃構(gòu)造

本橋施工掛籃主要包括菱形桁架、底模系、行走和錨固系統(tǒng)、外模、內(nèi)模板系統(tǒng)及吊掛調(diào)整系統(tǒng)等，掛籃的構(gòu)造如圖1所示。

圖1　掛籃構(gòu)造圖（單位：mm）

（1）菱形桁架。菱形架是掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)，由槽鋼2[36c和兩片328mm×10mm厚鋼板焊成方形管，采用銷接的方式連接。上橫梁與主桁架橫向連接構(gòu)成整體，主桁架片通過(guò)活動(dòng)滑座坐在滑軌上，后端由反扣裝置扣在滑軌工字鋼上翼，澆筑時(shí)用預(yù)應(yīng)力筋和后錨固梁把掛籃后結(jié)點(diǎn)和主平桿錨固在橋面上以平衡前部底模的豎向拉力。菱形桁架結(jié)構(gòu)及受力簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2　菱形桁架結(jié)構(gòu)及受力簡(jiǎn)圖（單位：cm）

（2）底模系。底模系位于懸澆箱梁底部，承受箱梁澆筑施工荷載，由前下橫梁、后下橫梁、縱梁和底模板組成，前下橫梁和后下橫梁均采用H800×300型鋼，縱梁采用H600（500）×200型鋼。

（3）外模、內(nèi)模系。外模系主要承受腹板混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力及翼緣板混凝土荷載。外模系主要靠外滑梁承吊，側(cè)模開有拉筋孔以連接兩片側(cè)模和內(nèi)模，可抵抗腹板混凝土的側(cè)壓力又保證側(cè)模與已成梁段的密合。外模滑梁采用H500×200型鋼，兩側(cè)翼緣板部位共4根，單側(cè)前后共使用6根φ32mm精軋螺紋鋼吊起后分別錨固于箱梁頂板和前上橫梁上。內(nèi)?；阂膊捎肏500× 200型鋼，共2根，在箱梁內(nèi)部使用前后6根φ32mm精軋螺紋鋼吊起后分別錨固于頂板和前上橫梁上。

（4）行走和錨固系統(tǒng)。行走系統(tǒng)由反扣輪、走行油缸和支座等組成，松開后錨固，反扣輪扣在軌道上緣，支座通過(guò)銷軸固定在軌道上，走行油缸推動(dòng)掛籃整體移動(dòng)，掛籃的傾覆力由反扣輪傳到軌道來(lái)平衡，設(shè)計(jì)抗傾覆系數(shù)≥2，內(nèi)模落于內(nèi)行走梁上，用手動(dòng)葫蘆牽引就位。錨固系統(tǒng)由后錨壓梁與箱梁翼板及頂板上留孔穿預(yù)應(yīng)力筋連接并錨固，穿錨桿與主桁后結(jié)點(diǎn)錨固。

（5）吊帶系統(tǒng)。掛籃吊帶系統(tǒng)由扁擔(dān)梁、前后吊帶、內(nèi)外吊桿及千斤頂?shù)冉M成，吊帶采用1φ32mm精軋螺紋鋼筋懸吊連接，前吊帶上部承吊在前上橫梁上，下部鉸接在前下橫梁上，承受底模前部拉力，后吊帶用千斤頂施加一定的預(yù)應(yīng)力，將模板與混凝土壓緊，保證塊段接頭處接縫平整，在施工過(guò)程中，隨著高度變化用千斤頂提升底模以調(diào)整底模高度。

2.1.2掛籃的驗(yàn)算

（1）菱形掛籃的計(jì)算參數(shù)

①一次性澆筑節(jié)段長(zhǎng)度3.5～4.0m，寬度14.13m，混凝土重度取26.5kN/m3，最重節(jié)塊重量為2450kN。②新澆混凝土動(dòng)力系數(shù)取1.2。③風(fēng)荷載取780Pa。④施工人員及材料等施工荷載，取2.5kN/m2。⑤超載系數(shù)取1.05。⑥掛籃行走時(shí)的沖擊系數(shù)取1.1。⑦支架及模板的自重，取2kN/m2。⑧施工行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)2.0。⑨施工時(shí)掛籃懸臂端允許最大變形不大于L/400。

（2）計(jì)算復(fù)核的荷載組合

荷載組合工況主要包括以下兩種：工況1：混凝土重+掛籃自重+人群機(jī)具+動(dòng)力附加系數(shù)；工況2：掛籃自重+沖擊附加系數(shù)+風(fēng)荷載。其中，工況1應(yīng)用于掛籃的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算，工況2應(yīng)用于掛籃的行走穩(wěn)定驗(yàn)算。

（3）掛籃結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算

①底?？v梁驗(yàn)算。底?？v梁驗(yàn)算可分為底板縱梁驗(yàn)算和腹板縱梁驗(yàn)算，腹板縱梁采用H600×200型鋼，間距35cm，底板縱梁采用H500×200型鋼，間距95cm。經(jīng)計(jì)算，作用于腹板縱梁和底板縱梁的均布荷載分別為q1=109.58kN/m和q2=40.5kN/m，其中未包括縱梁自重。縱梁強(qiáng)度和剛度計(jì)算結(jié)果見表1，可見其均滿足要求。

表1　縱梁計(jì)算結(jié)果表

②前、后下橫梁的驗(yàn)算。由于前后橫梁用料一樣，后下橫梁受力大于前下橫梁，故只驗(yàn)算后下橫梁，橫梁采用H800×300型鋼，橫梁在縱梁下部，因此考慮橫梁上承受縱梁傳遞的集中荷載P1= 226.3kN，P2=84.8kN，建立MIDAS模型，驗(yàn)算橫梁強(qiáng)度及剛度，計(jì)算結(jié)果見表2，可見其均滿足要求。

表2　下橫梁計(jì)算結(jié)果

③外滑梁和內(nèi)滑梁驗(yàn)算。外滑梁和內(nèi)滑梁均采用H500×200型鋼，由于內(nèi)滑梁受力遠(yuǎn)大于外滑梁，因此只分析內(nèi)滑梁強(qiáng)度及剛度，計(jì)算所得，內(nèi)滑梁承受的均布荷載q=77.08kN/m，計(jì)算結(jié)果見表3，可見其均滿足要求。

表3　滑梁計(jì)算結(jié)果

④前上橫梁驗(yàn)算。在施工過(guò)程中，上前橫梁主要承受有下橫梁、外滑梁和內(nèi)滑梁通過(guò)吊帶傳遞的集中荷載，P1=260.4kN；P2= 640.4kN；P3=159.5kN；P4=68.0kN，通過(guò)建立MIDAS模型來(lái)模擬前上橫梁的受力狀態(tài)，驗(yàn)算其強(qiáng)度和剛度，計(jì)算結(jié)果見表4，均滿足要求。

表4　上橫梁計(jì)算結(jié)果

⑤主桁架驗(yàn)算。主桁架計(jì)算時(shí)，根據(jù)菱形桁架的受力特點(diǎn)，取單片桁架建立MIDAS模型，對(duì)主桁架進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的驗(yàn)算。由于一幅掛籃的上部由左右兩片桁架構(gòu)成，單片桁架承受由前橫梁傳來(lái)的荷載，因此，每片桁架的前端需承受G=1217.7kN，計(jì)算結(jié)果見表5，強(qiáng)度及剛度均滿足要求。

（4）行走時(shí)掛籃抗傾覆驗(yàn)算

表5　主桁架計(jì)算結(jié)果

①掛籃走形時(shí)主要受力為掛籃自重以及風(fēng)荷載，因此G= 860×1.2+780×14.13×3.5=1070.57kN；②單片主桁架承受力：F= 1070.57/4=267.64kN；③所需軌道錨固力：F=267.64×4700/4400= 258.89kN；④行走抗傾覆系數(shù)取2，則錨固力應(yīng)不小于F=258.89× 2=517.78kN；⑤實(shí)際的軌道錨固力F=735×252×3.14/4=720kN＞517.78kN，故掛籃行走時(shí)抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。

2.2掛籃施工要點(diǎn)

2.2.1掛籃的拼裝

主桁架系統(tǒng)在已澆筑0號(hào)塊上拼裝，底梁系統(tǒng)利用大梁頂設(shè)置的懸臂型鋼進(jìn)行拼裝就位，用塔吊系統(tǒng)配合安裝，拼裝的程序是：走行系統(tǒng)→桁架→錨固系統(tǒng)→起吊系統(tǒng)→底模板→內(nèi)外模。拼裝過(guò)程的注意事項(xiàng)：①掛籃拼裝必須在0號(hào)塊預(yù)應(yīng)力施工后進(jìn)行；②拼裝時(shí)必須在0號(hào)塊兩端同時(shí)進(jìn)行，保證受力平衡；③掛籃施工系高空作業(yè)，每道工序必須經(jīng)過(guò)安全驗(yàn)收，并配備足夠的安全用品。

2.2.2掛籃的預(yù)壓

本工程預(yù)壓方式采用在拼裝好的掛籃上堆積砂袋的方式對(duì)掛籃橫梁進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓超載系數(shù)取1.2，按最重荷載的30%→60%→90%→120%的程序進(jìn)行加載預(yù)壓。其能夠檢驗(yàn)掛籃整個(gè)系統(tǒng)在各種工況下的結(jié)構(gòu)受力以及機(jī)具設(shè)備的運(yùn)行情況，確保系統(tǒng)在施工過(guò)程中的安全和正常運(yùn)行；同時(shí)，通過(guò)預(yù)壓掌握掛籃的彈性變形和非彈性變形的程度和大小，更加準(zhǔn)確地掌握掛籃的剛度等力學(xué)性能指標(biāo)，借以指導(dǎo)掛籃的立模標(biāo)高，為施工監(jiān)控提供可靠的參考數(shù)據(jù)，確保主梁施工線性、標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，消除掛籃主桁架、吊帶及底籃的非彈性變形，測(cè)出掛籃前端在各個(gè)塊段荷載作用下的豎向位移。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，連續(xù)剛構(gòu)橋具有較廣的應(yīng)用前景，特別是掛籃施工技術(shù)作為一項(xiàng)十分重要的施工手段，具有操作靈活、使用便捷、占用工期短等優(yōu)勢(shì)。在工程實(shí)際施工中，必須嚴(yán)格掛籃制作、受力驗(yàn)算以及安裝工作，以實(shí)現(xiàn)橋梁的使用穩(wěn)定與安全可靠。

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U445.466

A

1673-0038（2015）03-0138-02

2014-12-30

張茂鵬（1983-），男，工程師，主要從事公路、市政、鐵路施工方面的工作。