周先楷 （安徽省交通建設(shè)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

橋梁懸臂掛籃施工是指在橋梁上部結(jié)構(gòu)施工的過程中對稱或不對稱地進行兩邊施工，既起到了加快工期，節(jié)約成本的作用，也能讓橋梁結(jié)構(gòu)體系不斷地完善與優(yōu)化。從施工質(zhì)量與橋梁適應(yīng)性的角度分析，掛籃對于修建變截面的橋梁更易操作，且鋼筋連續(xù)性與混凝土整體性出色，符合技術(shù)要求。

1 掛籃類型與選型原則

1.1 掛籃類型

從掛籃類型來看，國內(nèi)外在混凝土懸灌施工中主要使用的是平弦無平衡重掛籃與弓弦式掛籃。前者是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上取消壓重，然后按照實際需求沿著主桁縱向滑移。由于掛籃底部的傾覆力矩減少，不需要進行平衡壓重就可以進行錨固處理。后者則是從平行桁架式掛籃演變而來，主要特點在于受力更加合理，在安裝過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)部可以預(yù)施應(yīng)力，取消平衡重，整體重量較輕[1]。

1.2 選型原則

由于掛籃研究設(shè)計的技術(shù)水平要求較高，在選型方面需考慮到結(jié)構(gòu)、重量、施工拆卸等多個方面的因素。但總體來看可以分為兩種類型，一是直接通過后端平衡重平衡前端的傾覆力矩，結(jié)構(gòu)簡單，行走方便；另一類則是利用萬能桿件設(shè)計進行拼裝，非標(biāo)加工量較少，通用性顯著，可以取消平衡重。

2 掛籃結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

2.1 形式確定

形式確定需要結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的特征與本身的傳力機理展開分析。由于各塊段混凝土均采用一次澆筑，所以掛籃應(yīng)該具備足夠的剛度，按照箱梁結(jié)構(gòu)特點與設(shè)計的要求，掛籃主要包括主桁承重系統(tǒng)、底籃、懸吊系統(tǒng)、行走系統(tǒng)與模板系統(tǒng)幾個部分組成。另外在展開計算分析之前，應(yīng)明確掛籃的傳力機理，如圖1所示。

圖1 掛籃傳力機理

2.2 結(jié)構(gòu)計算分析

結(jié)構(gòu)計算分析需要結(jié)合荷載參數(shù)、荷載系數(shù)與荷載組合方式來進行。荷載參數(shù)的確定包括箱梁荷載、外模與內(nèi)模自重、施工荷載等。按照最不利布載原則，需要確定不同的荷載組合方式進行穩(wěn)定性分析。系數(shù)方面，超載系數(shù)按照施工要求取值1.05，抗傾覆系數(shù)取值1.50，混凝土澆筑時的動力系數(shù)取值1.20。在計算過程中還需要考慮到混凝土澆筑受力狀態(tài)，即混凝土剛剛澆筑完畢，還無法考慮初凝對于結(jié)構(gòu)影響的階段，該階段的混凝土重量全部作用在掛籃之上，同時還包括混凝土澆筑、施工荷載的影響等，需要分別計算底籃、吊桿、后錨等結(jié)構(gòu)的強度與掛籃整體抗傾覆能力。如果處于行走狀態(tài)，還需要針對結(jié)構(gòu)展開分析。

掛籃計算可以采用有限元分析軟件展開建模，建模過程中按照設(shè)計假定將梁柱之間的連接判定為鉸結(jié)，根據(jù)材料特性來分別計算掛籃總體撓度與構(gòu)件強度。例如在結(jié)構(gòu)離散化完成之后就可以對典型單元進行特殊分析，對單元中位移分布進行架設(shè)，按照所選擇的位移模式來導(dǎo)出位移關(guān)系式。

2.3 強度分析

按照建立的有限元分析模型可以展開應(yīng)力計算分析，將各部位的應(yīng)力值進行統(tǒng)計后，將最不利的荷載組合進行計算。主要包括應(yīng)力計算結(jié)果、剛度計算結(jié)果與抗傾覆驗算的結(jié)果。

3 單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)工藝分析

3.1 拼裝工藝

拼裝前通過鋪設(shè)枕木的方式來調(diào)整腹板頂面高差，保持掛籃水平。另外在完成準(zhǔn)備工作后即可進行掛籃拼裝，包括行走小車安裝、內(nèi)外模滑梁安裝、模板安裝等。拼裝的要點在于內(nèi)模系統(tǒng)與外模系統(tǒng)的安裝。外模系統(tǒng)安裝時需要在鋼圍堰區(qū)域搭設(shè)拼裝平臺，然后利用塔吊配合將滑車組提升到位，讓模板固定在箱梁頂板與掛籃上前衡量之上。內(nèi)模系統(tǒng)的安裝則先將箱梁頂板內(nèi)模組裝成形后用螺紋鋼筋錨固與掛籃上前衡量區(qū)域，再安裝內(nèi)側(cè)模板。對于第一次的底板混凝土澆筑工作，需要考慮到澆筑承托位置時混凝土?xí)a(chǎn)生側(cè)壓流動效果，在第一層澆筑時也應(yīng)該注意螺栓與拉桿的處理。第二層澆筑時則可以在地板上設(shè)置支撐，并利用鋼管支架作為頂板托架[2]。

3.2 加載實驗

加載實驗的主要目的在于通過測量掛籃在不同荷載作用下的內(nèi)力，了解掛籃結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下是否滿足預(yù)期的技術(shù)要求。掛籃加載實驗可以采取堆載法進行，貫徹項目包括后錨上橈值、主桁上前橫梁跨中變形、應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果等。

在進行正式實驗接在前，首先利用第二級荷載進行預(yù)加載，一方面保持工作結(jié)構(gòu)進入正常狀態(tài)，另一方面也更好地對系統(tǒng)進行測試。在保障組織工作與系統(tǒng)測試工作結(jié)束之后，重復(fù)進行預(yù)加載2次后展開正式加載。實驗選擇在結(jié)構(gòu)溫度區(qū)域穩(wěn)定的環(huán)境下進行，全部測點在正式加載實驗前進行荷載讀數(shù)，然后對不同儀器所測量的數(shù)值進行實時分析，了解控制部位的應(yīng)力狀況。但需要注意的問題在于，如果控制測點變位超過了允許范圍，則應(yīng)該停止加載實驗[3]。

3.3 撓度與混凝土模塊的控制

單側(cè)懸臂掛籃施工環(huán)節(jié)中如果撓度與混凝土模塊出現(xiàn)質(zhì)量問題，必然影響工程質(zhì)量。此時需要對影響撓度數(shù)值的因素進行分析，包括懸臂裝置設(shè)備、重力荷載情況、環(huán)境溫度變化等。另外，可以采用監(jiān)控網(wǎng)對混凝土模塊進行質(zhì)量控制，可以選擇在橋面墩頂區(qū)域安裝監(jiān)控系統(tǒng)，對于可能產(chǎn)生的誤差進行實時監(jiān)測與分析報告，通過系統(tǒng)配合完成控制工作。

3.4 施工要點分析

施工要點分析需要從掛籃模板系統(tǒng)、行走方法與箱梁懸臂澆筑施工三個方面來展開。

按照不同節(jié)段長度，掛籃懸臂施工也應(yīng)該按照不同的方法進行。從模板系統(tǒng)來看，包括底模、外模、內(nèi)模等不同部分。底模直接鋪于底籃之上，外模則位于主桁，澆筑混凝土?xí)r隨著箱梁高度的變化與長度的變化，考慮是否要拆除外模模板與骨架。內(nèi)模則包括模板、骨架、滑梁等，前端懸吊與主桁，后端則懸吊于箱梁頂板區(qū)域，內(nèi)外模采用對拉螺桿進行連接。

掛籃行走時首先在軌道表面鋪設(shè)鍍鋅鐵皮，在拆下蒂姆之后，確認(rèn)模板是否與混凝土保持脫離，內(nèi)模與外模架落于內(nèi)滑梁之上。最終行走前進行安全檢查，分析軌道是否保持水平，并確定錨固與支墊情況。實際滑行時對接縫、拉桿頭進行處理，避免銹水影響混凝土表面，并將臨時受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰檬芰顟B(tài)[4]。

懸臂掛籃施工技術(shù)的支撐力顯著，在運載施工材料時也應(yīng)更加靈活。為了保障對于混凝土的張拉，可以在操作臺上精確安裝支架模板，更好地進行混凝土澆筑與鋼筋配置。必要時應(yīng)安裝豎向預(yù)應(yīng)力管道與豎向預(yù)應(yīng)力筋，內(nèi)側(cè)模板同樣需進行調(diào)整。最后在吊帶預(yù)留孔設(shè)計完畢之后，對懸臂掛籃進行澆筑，觀測測點標(biāo)高。

4 結(jié)語

本文主要分析了掛籃懸臂施工技術(shù)及其實際應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上對該類型的掛籃利用通用進行計算后，重點對其強度與剛度特性展開了研究。結(jié)果表明，懸臂掛籃法及其施工要點能夠滿足施工技術(shù)規(guī)范的要求，具有足夠的承載力，可以滿足未來施工的實際需要。在未來的橋梁工程當(dāng)中，還應(yīng)該注重掛籃選型，依照多維度的條件展開分析，在技術(shù)方面進行優(yōu)化處理。