中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100000

1 工程概況

新設(shè)長北橋在L4+848.1～L5+106.5跨越長春北站，共13條線路，西起依次為京哈下行線、長北到達(dá)場咽喉線5條、J15～J12線、長圖線、京哈上行線。線路全部為電氣化鐵路。長北立交橋主橋左右幅錯(cuò)開布置，上部結(jié)構(gòu)為55m+80m+86m+92m+55m連續(xù)箱梁，采用掛籃懸澆法進(jìn)行施工。

2 掛籃設(shè)計(jì)

2.1 掛籃的構(gòu)造

利用菱形掛籃進(jìn)行懸澆段施工，具體包含主承重系統(tǒng)、底籃及懸吊系統(tǒng)、后錨及行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)[1]。

2.2 掛籃的設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）確定設(shè)計(jì)參數(shù)。①掛籃的全部重量按設(shè)計(jì)圖紙數(shù)量取G=45t+12t（掛籃自重+絕緣設(shè)施）計(jì)算。②堆放荷載，主要為施工人員和各類材料的重量，取250kg/m2。③振搗施工期間水平模板所受的荷載，取200kg/m2。④脹模系數(shù)為1.05。⑤澆筑混凝土和掛籃空載行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)為2.0。⑥掛籃空載行走的沖擊系數(shù)為1.30。⑦澆筑混凝土的沖擊系數(shù)為1.20。

（2）荷載組合。①荷載組合Ⅰ：混凝土自重+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+施工人員及設(shè)備重量，共計(jì)2377.5kN。②荷載組合Ⅱ：混凝土自重+掛籃自重+施工人員及設(shè)備重量，共計(jì)2299.5kN。③荷載組合Ⅲ：掛籃自重+沖擊附加荷載，共計(jì)741kN。根據(jù)上述運(yùn)算可知，不同荷載組合的作用各異：組合Ⅰ，可展開計(jì)算以便確定主承重系統(tǒng)的強(qiáng)度并分析其穩(wěn)定狀況；組合Ⅱ，可展開計(jì)算以便確定剛度情況；組合Ⅲ，經(jīng)計(jì)算后可確定掛籃行走階段的穩(wěn)定性表現(xiàn)。

（3）掛籃底籃縱梁設(shè)計(jì)。箱梁1#（箱梁最重節(jié)段）塊腹板厚度為70cm，高度為5m，節(jié)段長度為3m，混凝土的容重為2.6t/m3，則作用于底籃邊縱梁的均布荷載q=9.1t/m，1#塊的底板平均厚度為d=70cm，中縱梁間距為90cm，作用于中縱梁的均布荷載q≈1.7t/m，底籃縱梁的計(jì)算簡圖，如圖1所示。

圖1 底籃縱梁計(jì)算簡圖（單位：m）

（4）菱形架各桿件的內(nèi)力計(jì)算及截面選擇。各桿件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，如圖2所示。桿截面按容許應(yīng)力法選擇。主桁架各桿件軸力N、彎矩M、剪力Q計(jì)算如下。①G1：N=1072.8kN，M=73.45kN·m，Q=6.113kN；采用2根［40b。②G2：N=971.7kN，M=43.92kN·m，Q=4.831kN；采用2根［40a。③G3：N=611.6kN，M=10.16kN·m，Q=0kN；采用2根［40a。④ G4：N=1143.3kN，M=36.87kN·m，Q=3.87kN；采用2根［40a。⑤G5：N=971.7，M=63.29kN·m，Q=3.531kN；采用4根［40a。

圖2 各桿件內(nèi)力（單位：cm）

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，G1桿件所受的軸力、彎矩最大，而各桿件的剪力均很小，對(duì)換算應(yīng)力幾乎沒有影響。G1桿件滿足要求，則其他桿件應(yīng)滿足要求。G5桿件因有后錨桿作用力需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，因豎向精軋螺紋的縱向最大間距為90cm，菱形架節(jié)點(diǎn)后取30cm，則最不利的后錨點(diǎn)起始位置在節(jié)點(diǎn)后60cm，G5按簡支梁計(jì)算。

2.3 掛籃模板設(shè)計(jì)

考慮到掛籃側(cè)模板與箱梁0號(hào)塊側(cè)模共用，模板高度按0號(hào)塊高度設(shè)計(jì)，側(cè)模高度H=5.8m，側(cè)模由厚度為6mm的鋼板面板、間距為50cm的［6.3橫肋、間距為75cm的［10與［6.3組成的桁架片拼成。模板計(jì)算時(shí)混凝土的容重γ=2.6t/m3，混凝土的初凝時(shí)間t=90min，考慮到混凝土采用泵送，坍落度較大，澆筑速度也較快，作用于模板上的最大側(cè)壓力按6t/m2計(jì)算橫肋兩端是焊接在豎肋上的，故可把橫肋看作是簡支于豎肋的簡支梁，承受的荷載是上下面板各一半的混凝土壓力。

2.4 掛籃吊桿設(shè)計(jì)

該掛籃吊桿設(shè)計(jì)全部采用JL32精軋螺紋鋼筋，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=930MPa，控制應(yīng)力fk=fpk×70%=651MPa，控制拉力N=50t。為防止在工作狀態(tài)調(diào)整掛籃標(biāo)高時(shí)造成單根吊桿拉力過大，故所有的千斤頂扁擔(dān)梁最大荷載均按50t控制。根據(jù)該橋箱梁最大懸澆段自重約150t，掛籃空載重60t，與最大節(jié)段重量比約為0.4。

3 掛籃施工

（1）菱形桁架。在掛籃結(jié)構(gòu)體系中，菱形主構(gòu)架發(fā)揮出承重的作用，具體包含桁架、橫聯(lián)、門架及前上橫梁。桿件間通過高強(qiáng)螺栓穩(wěn)定連接，以維持穩(wěn)定。前上節(jié)點(diǎn)和前上橫梁形成連接關(guān)系，于前上橫梁處依次布設(shè)掛籃前吊點(diǎn)。以A3型鋼為基礎(chǔ)材料制作菱形桁架的各類結(jié)構(gòu)。

（2）提吊系統(tǒng)。①底模前吊帶。前吊帶具有傳遞重量的作用，底板、腹板及底模三部分的重量可以通過該裝置傳遞給主桁架。取8根φ32mm精軋螺紋鋼，經(jīng)制作成為吊帶，均勻劃分為4組，各組分別配置2臺(tái)LQ32千斤頂，根據(jù)安裝情況對(duì)扁擔(dān)梁進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到提高底模標(biāo)高精準(zhǔn)度的效果[2]。②底模后吊帶。后吊帶具有傳遞荷載的作用，源于底模架的部分荷載可通過該裝置傳遞至箱梁的底板上。腹板處預(yù)留2個(gè)方形孔洞，箱梁臨近該處；扁鋼吊帶穿過箱梁底板，通過銷接的方式實(shí)現(xiàn)與底模架后橫梁的穩(wěn)定連接。上端配置2臺(tái)LQ32千斤頂，依然通過扁擔(dān)梁完成對(duì)底模的高精度調(diào)節(jié)。

（3）模板系統(tǒng)。將大塊鋼模板作為箱梁外側(cè)模使用，梁高范圍內(nèi)共設(shè)置三塊，其目的在于增強(qiáng)梁高調(diào)整的便捷性。將厚度為8mm的鋼板制作成面板，外側(cè)模穩(wěn)定支撐在外模走行梁上，分段依次設(shè)置走行梁，要求其前端位于主構(gòu)架前上橫梁處，后端通過懸吊的方式置于梁段頂板。后吊桿與走行梁之間的區(qū)域安裝后吊架，再配置滾動(dòng)裝置，施工期間存在掛籃走行需求時(shí)，外側(cè)模走行梁與外模共同滑行。

（4）走行及錨固系統(tǒng)。①走行系統(tǒng)：取2根軌道，將其布設(shè)在主構(gòu)架的梁片桁架下方的箱梁頂面處，取鋼板和槽鋼，經(jīng)焊接后使兩者形成Ⅱ型截面，軌道底面錨固至豎向預(yù)應(yīng)力筋處。主桁后端配套后支座，該處用反扣輪沿軌道滾動(dòng)，此過程中無需額外加平衡重，正常情況下僅需2臺(tái)手拉葫蘆反向牽引的方式便可滿足前行的要求。②錨固系統(tǒng)：懸灌施工期間，在掛籃的后端設(shè)置φ32mm精軋螺紋鋼和后錨扁擔(dān)梁，利用此類裝置將主構(gòu)架后節(jié)點(diǎn)錨固至軌道上。為確保錨固系統(tǒng)可以正常使用，在錨固施工期間應(yīng)保證后支座反扣輪與軌道無接觸關(guān)系（相互脫離），此時(shí)精軋螺紋將承受后錨力。根據(jù)掛籃的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每套掛籃分別配置12根φ32mm精軋螺紋鋼。

（5）防護(hù)系統(tǒng)。首先，邀請(qǐng)接觸網(wǎng)產(chǎn)權(quán)單位（供電段）共同協(xié)商防靜電的安全措施；其次，在懸澆段施工過程中，不能向下面灑落任何塊狀物體，用紗網(wǎng)和安全網(wǎng)將菱形掛籃全部封閉。

（6）張拉操作平臺(tái)。以型鋼和鋼筋為材料，經(jīng)拼裝后形成張拉操作平臺(tái)。通過4個(gè)倒鏈懸吊在主構(gòu)架上，所配置的倒鏈應(yīng)具有可升降的作業(yè)特點(diǎn)，以便有效適應(yīng)梁段的高度變化。

（7）掛籃懸澆施工工藝。懸澆段的施工程序如下：掛籃安裝或掛籃前移就位→安裝底模、綁扎底板鋼筋→安裝內(nèi)模、綁扎腹板鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力束成孔管道、預(yù)埋件及預(yù)留孔道→安裝外模、端?！{(diào)整掛籃標(biāo)高→一次灌注梁段砼→疏通預(yù)應(yīng)力筋孔道→養(yǎng)生→拆模→質(zhì)量檢查（及時(shí)處理接縫）→穿鋼束→張拉→孔道壓漿。

（8）懸臂施工期間的注意事項(xiàng)。①以不影響掛籃剛度和承載性能為基本前提，盡可能降低掛籃重量，應(yīng)保證懸臂端施工外載總量≤60t。②豐富掛籃前吊帶的功能，其應(yīng)具備靈活調(diào)整豎向撓度的能力，通過該調(diào)整措施可減小立模標(biāo)高的偏差。③在掛籃設(shè)計(jì)階段，應(yīng)兼顧掛籃后支點(diǎn)預(yù)埋件的安裝需求，協(xié)調(diào)好空間關(guān)系。④箱梁頂板底模、側(cè)模和底板底模的施工應(yīng)將其錨固至掛籃桁梁上，所設(shè)置的吊帶需要滿足位置和尺寸的要求，不可影響橋梁縱向預(yù)應(yīng)力管道的正常設(shè)置。⑤在強(qiáng)度和重量均可滿足要求的基礎(chǔ)上，需要最大限度地提高掛籃主桁梁的縱向抗彎剛度。

4 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)階段掛籃法懸臂澆筑的施工過程中，克服了場地受限的困難，在掛籃安裝、懸臂澆筑、掛籃行走的施工過程中均未出現(xiàn)安全事故及質(zhì)量問題，表明所采取的施工方案具有可行性。并且通過此次的分析，可以起到拋磚引玉的作用，給上跨江、河、既有線施工提供了有參考價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。