韋化

摘要：文章以合蕪高速聯(lián)絡(luò)線工程項目跨裕溪河大橋掛籃懸臂施工工程為例，從菱形掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工實踐角度，簡述掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：菱形掛籃；結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工

1 工程概況

合蕪高速聯(lián)絡(luò)線工程跨裕溪河大橋連續(xù)梁主跨為55+93+83+55m，主梁采用雙幅單箱三室波形鋼腹板箱梁，箱梁頂寬21.25m，翼緣板寬3.25m，根部梁高4.9m，懸澆段腹板為波形鋼腹板，底板厚度為25cm～70cm，懸澆段頂板厚度28cm。

箱梁0#塊在托（支）架上施工，梁段總長12.2m，邊跨、中跨合攏段長為3.2m；掛籃懸臂澆筑箱梁1#～5#塊段長3.2m，6#～10#塊段長4.8m，箱梁懸臂澆注采用菱形掛籃進行施工，懸臂澆筑的箱梁中最重塊段為7#塊、最長的也為7#塊，重量為217.1t。

2 掛籃設(shè)計參數(shù)

掛籃采用菱形掛籃形 式，掛籃由主桁系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、平臺及防護系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等部分組成。

（1）主桁系統(tǒng)

①桿件A1、A2、A3、A4、A5由2[32a槽鋼組焊而成。

②橫聯(lián)由2[14a及[10組成。

③后錨平聯(lián)采用2[14a及[20a。

（2）底籃系統(tǒng)

①前下橫梁采用2HN400×200組合加工而成，后下橫梁采用2HN600×200組合加工而成，上橫梁采用2HN600×200組合加工而成。

②縱梁采用單根HN300×150型鋼。

（3）懸吊系統(tǒng)

①前吊帶及后邊吊帶均采用120×40mm（Q345）鋼板。

②滑梁吊桿采用？32mm高強精軋螺紋鋼筋。

（4）錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)設(shè)在2榀主桁架的后節(jié)點上，共4組，每組錨固系統(tǒng)包括2根后錨上扁擔梁、4根后錨桿。

（5）行走系統(tǒng)

走行系統(tǒng)包括墊梁、軌道、前支座、后支座、內(nèi)外走行梁、滾輪架、牽引設(shè)備。掛籃走行由4臺YCL60型千斤頂牽引主桁架并帶動底模平臺和外側(cè)模一同前移就位。

（6）防護系統(tǒng)

防護系統(tǒng)用于施工時人員操作上下通道，包括前上橫梁操作平臺、底籃通道平臺、上下通道等。

3 掛籃檢算簡述

（1）查閱規(guī)范收集可變荷載標準值參數(shù)，計算梁段重量、掛籃及模板重量。

將箱梁斷面進行分割，按上述圖表為例計算節(jié)段前后位置各斷面區(qū)域線荷載，此處僅為示例。

（2）查閱結(jié)構(gòu)材料鋼材、精軋螺紋鋼等承載能力設(shè)計值，查閱《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》掛籃允許變形值不超過20mm，掛籃與懸燒梁段混凝土的重量比不寬大于 0.5，拴籃在澆筑混凝土狀態(tài)和行走時的抗傾覆安全系數(shù)、自錨部系統(tǒng)的安全系數(shù)、斜投水平限位系統(tǒng)的安全系數(shù)及上水平限位的安全系數(shù)均不應(yīng)小于 2。

（3）考慮荷載效應(yīng)組合

①承載能力極限狀態(tài)

強度計算：1.2×（砼重+掛籃系統(tǒng)自重）+1.4×0.75（人群機具荷載+振動荷載）

錨固安全、抗傾覆穩(wěn)定計算：R/S ≥ 2

R﹣結(jié)構(gòu)抗力組合

S﹣荷載效應(yīng)組合

②正常使用極限狀態(tài)

剛度計算：1.0×砼重+1.0×掛籃系統(tǒng)自重

（3）采用有限元分析程序MIDAS civil進行建模計算。

（4）選擇驗算的工況

①掛籃澆筑工況，先對最重澆筑節(jié)段進行驗算，同時注意由于內(nèi)外滑梁承受的彎矩不僅僅由重量控制，同時梁的錨固點之間的跨度影響彎矩，要同時驗算最大彎矩時梁的強度和剛度。

②掛籃行走工況。

（5）驗算主要內(nèi)容：

①掛籃主桁的強度，以及主桁中受壓桿件的壓桿穩(wěn)定性。

掛籃主桁的強度MIDAS軟件可以直接算出，查閱最不利工況最大荷載驗算即可。壓桿穩(wěn)定性按照桿件計算長度l、回轉(zhuǎn)半斤ix算得長細比λx=l/ix，則根據(jù)長細比λ■=■=，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范表得穩(wěn)定系數(shù)φ=，驗算σ=是否小于材料許用應(yīng)力。

②下橫梁的強度和剛度。

借助MIDAS軟件可以直接算出應(yīng)力、剪力及撓度，驗算即可，例如梁內(nèi)應(yīng)力圖如下：

③前上橫梁的強度和剛度（后續(xù)類似計算不再贅述）。

④底模以下縱梁的強度和剛度（注意最重節(jié)段未必是最大彎矩工況，跟節(jié)段長度也相關(guān)，應(yīng)復(fù)核后計算最大彎矩工況）。

⑤內(nèi)、外滑道梁強度和剛度（選取最大彎矩工況進行驗算）。

⑥懸吊系統(tǒng)強度驗算。

⑦后錨壓梁強度和剛度驗算。

⑧掛籃最大整體變形、掛籃重量驗算。

⑨其他：軌道梁強度驗算；軌道梁錨固安全系數(shù)驗算；掛籃結(jié)構(gòu)用銷軸抗剪計算；節(jié)點連接用高強螺栓驗算；反扣輪軸彎矩、軸孔壁局部承壓、焊縫強度驗算。

4 注意事項

（1）掛籃檢算時澆筑工況的選擇

澆筑工況首先應(yīng)選擇澆筑重量最大節(jié)段進行驗算；其次內(nèi)外滑梁和底縱梁應(yīng)選擇梁內(nèi)彎矩最大工況要進行驗算，因彎矩不僅跟荷載大小有關(guān)還跟梁的跨度有關(guān)，應(yīng)將跨度和重量較大的節(jié)段一起進行計算比較。

（2）掛籃反扣輪系統(tǒng)驗算

此處容易被忽略，由于掛籃行走過程中，整個掛籃傾覆荷載全部由反扣輪承受，且為動荷載，另外行走過程中各細部結(jié)構(gòu)接觸面的摩擦力難以模擬計算，掛籃行走時多榀主桁的非100%同步性也會使掛籃產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。實踐中發(fā)現(xiàn)有的反扣輪設(shè)計薄弱，施工中反扣輪向兩側(cè)張開，掛籃行走時有脫軌的潛在風險。所以從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度來說掛籃反扣輪系統(tǒng)尤為關(guān)鍵，適當加大安全儲備，加強反扣輪系統(tǒng)鋼材結(jié)構(gòu)強度。

（3）掛籃行走軌道翼緣板撓曲變形

掛籃行走過程中，反扣輪扣在行走軌道翼緣板上，通常我們忽略了掛籃行走時反扣輪向上的動荷載作用在軌道槽鋼的翼緣板，產(chǎn)生向上的撓度變形，而過大的撓度變形會導(dǎo)致的傾覆風險，此處需要驗算確保安全。

（4）掛籃防護結(jié)構(gòu)設(shè)計

掛籃在安裝、施工、拆除過程中，工作人員必須從主桁、中門架、前上橫梁、下橫梁等部位行走，以確保過程中的檢查和加固，所以掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須要考慮到這些結(jié)構(gòu)既要滿足結(jié)構(gòu)安全，同時要能夠供工作人員提供工作面，結(jié)構(gòu)本身要能夠焊接或安裝安全防護欄桿等措施，避免掛籃設(shè)計時的閉門造車，致使現(xiàn)場使用時操作困難，安全性差。

5 總結(jié)

掛籃懸臂澆筑施工工藝雖然已較成熟，但仍是風險較高、較為復(fù)雜的工藝，本文不求全面，僅從實踐角度出發(fā)，將工程施工過程中發(fā)現(xiàn)的問題反饋至掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計，從結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工況選擇、反扣輪重要性、軌道梁翼緣板撓曲變形問題、掛籃安全防護等幾方面闡述，供同類工程掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計參考。

參考文獻：

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[2]張碧.馮曉勇.菱形掛籃在連續(xù)梁施工中的設(shè)計與檢算.價值工程，2011（25）：1-2.

[3]袁衛(wèi)國.菱形掛籃設(shè)計改良與施工技術(shù)研究.華南理工大學，2012：3-4.

（作者單位：中鐵四局市政工程有限公司）