劉含濤

中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司 山東 泰安 271000

1 工程概況

南通市滬通鐵路九圩港(40+97+56.92)m單線(xiàn)懸灌梁大橋位于江蘇省南通市境內(nèi),全長(zhǎng)226.72m,其中現(xiàn)澆連續(xù)梁32.8m,懸灌連續(xù)梁193.92m,橋跨布置為連續(xù)梁組合橋,跨越九圩港運(yùn)河。梁體為分離式單箱單室變高度變截面箱梁結(jié)構(gòu),箱頂板寬7m,梁高3.8～6.6m。本橋每跨梁段采用三角形掛籃懸灌法施工,改造曾在江蘇省寧啟浮現(xiàn)電化工程跨京滬鐵路特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁為本橋使用。

2 三角形掛籃結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn)

每個(gè)三角形掛籃由主縱三角形桁梁、行走系統(tǒng)、底模裝置、后錨系統(tǒng)共4部分組成(圖1),自重包括底模和側(cè)模),適應(yīng)外形尺寸為7m寬×6.6m高,設(shè)計(jì)懸澆荷載為1100KN,一次澆筑長(zhǎng)度為4.5m的箱梁橋。

圖1 三角掛籃結(jié)構(gòu)(單位:mm)

2.1 主縱桁架 主縱三角形桁梁是掛籃的主要承重結(jié)構(gòu),三角形桁架分2片立于腹板位置,其間用12雙槽鋼組焊成的門(mén)聯(lián)接系。每片主桁架均用2片30b槽鋼補(bǔ)強(qiáng)δ10mm鋼板組焊的矩形管而成,節(jié)點(diǎn)處用20mm鋼板和圓銷(xiāo)材質(zhì)40Cr銷(xiāo)軸連接,每個(gè)桿件均用δ12mm鋼板作為兩個(gè)槽鋼鏈接綴板,增強(qiáng)承載力。

2.2 行走系統(tǒng)

2.2.1 行走系統(tǒng)為無(wú)平衡重導(dǎo)鏈牽引走行系統(tǒng),行走軌道為I45工字鋼,每組置于腹板位置。掛籃后車(chē)以反扣支座裝置形式沿軌道頂板下緣滑行,三角形掛籃行走復(fù)雜,由于軌道為整體軌道,無(wú)法節(jié)段軌道拼裝,所以軌道需單獨(dú)行走,行走前需將三角形掛籃撐起,前支點(diǎn)脫離軌道,后支座反扣裝置錨固到位,使后支座反扣輪不與軌道下沿接觸,方可走行軌道。

2.2.2三角形掛籃行走前支點(diǎn)支撐及后支座錨固如圖2:

圖2 三角掛籃前支點(diǎn)支撐及后支座錨固示意圖

2.2.3 如上所述,可以看出三角掛籃行走復(fù)雜,需使用前支、后錨的方法使三角掛籃脫離軌道,使軌道無(wú)阻礙前行,這種情況下,三角形掛籃僅靠前4個(gè)支點(diǎn)支撐、后4個(gè)點(diǎn)錨固是非常不穩(wěn)定的,這就需要在門(mén)聯(lián)位置增加支撐點(diǎn),軌道行走時(shí)密切注意三角形掛籃前支點(diǎn)的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)異常,需要停止走行,確保三角形掛籃的整體支撐的穩(wěn)定。

2.2.4 由于三角掛籃后支座反扣裝置為走行輪結(jié)構(gòu),走行輪裝置與軌道頂面高度有限,走行時(shí)錨軌精扎螺紋鋼形成障礙,這就需要走行輪前面的錨軌精軋螺紋裝置在三角形掛籃前行時(shí)一個(gè)一個(gè)的予以拆除,為確保軌道的錨固性能,走行輪裝置后面的錨軌精軋螺紋裝置在三角形掛籃前行時(shí)一個(gè)一個(gè)的予以錨固軌道,這樣無(wú)形中大大的增加了現(xiàn)場(chǎng)施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,嚴(yán)重拖延施工時(shí)效,以及軌道的整體穩(wěn)定性,目前有些菱形掛籃的后支座反扣裝置也設(shè)置為走行輪裝置,目的為行走便捷,但同時(shí)增加勞動(dòng)強(qiáng)度和軌道的不穩(wěn)定因素,在這里作者個(gè)人認(rèn)為后支座反扣裝置設(shè)置為走行輪裝置行走弊大于利。

2.3 底模裝置 三角形掛籃底模裝置同菱形掛籃底模裝置相同,都是直接承受懸澆梁段的施工重量,由下橫梁和底?？v梁及吊帶組成。前吊帶的作用是為底模平臺(tái)提供前吊點(diǎn),承受約50%的掛籃及混凝土荷載。后吊帶從箱梁的底板預(yù)留孔中穿過(guò),下端與底模后底橫梁相連,上端2臺(tái)千金頂和扁擔(dān)梁支撐在箱梁底板頂面上。后吊帶承受約50%掛籃及混凝土荷載并將其傳給箱梁底板。吊帶采用Q345B鋼板及銷(xiāo)軸聯(lián)接。底?？v梁采用I32工字鋼,橫梁采用I40工字鋼。

2.4 后錨系統(tǒng) 三角形掛籃后錨系統(tǒng)同樣和菱形掛籃后錨系統(tǒng)相同,由后錨扁擔(dān)梁、反扣后支座組成,錨固方式分兩種:一種是通過(guò)梁體腹板內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋與走形軌道相連,同時(shí)通過(guò)下拉裝置將掛籃與走形軌道相連,此錨固方法安全性能不高,現(xiàn)大部分施工現(xiàn)場(chǎng)已不采用;另一種是直接利用梁體腹板內(nèi)的精扎螺紋直接與掛籃相連,此錨固方法借用梁體豎向預(yù)應(yīng)力精扎螺紋進(jìn)行錨固,安全性能高,目前為廣泛采用的掛籃后錨方法,然而部分橋梁設(shè)計(jì)無(wú)豎向預(yù)應(yīng)力,此時(shí)多為施工現(xiàn)場(chǎng)自行設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行后錨。

3 三角掛籃改造設(shè)計(jì)

滬通鐵路九圩港(40+97+56.92)m單線(xiàn)懸灌梁大橋長(zhǎng)度、高度及荷載相對(duì)比寧啟浮現(xiàn)電化工程跨京滬鐵路特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁基本一致,最大梁段重量?jī)H100.54t,大大的低于150t的梁重,由此得出結(jié)論,本三角形掛籃只需進(jìn)行除銹、補(bǔ)焊、補(bǔ)充零件等改造工作,由于(48+80+48)m連續(xù)梁最長(zhǎng)節(jié)段為4m,然而本橋最大節(jié)段長(zhǎng)度為4.5m,只需調(diào)整施工方案即可。

4 三角掛籃施工方案

4.1 三角形掛籃行走施工方法 三角形掛籃行走復(fù)雜,需單獨(dú)走行軌道,這就增加了施工難度,具體方案已在本文2.2條三角掛籃走行系統(tǒng)中詳細(xì)敘述,在這里就不再重復(fù)論述。

4.2 九圩港單線(xiàn)懸灌梁大橋4.5m節(jié)段施工方法 本橋施工重點(diǎn)在于4.5m節(jié)段施工,目前懸灌梁施工節(jié)段一般為4m,4.5m梁段比較少見(jiàn),本橋三角形掛籃懸臂長(zhǎng)度為5680mm,由于前支點(diǎn)中心線(xiàn)需離梁段500mm,前吊帶中心線(xiàn)據(jù)三角掛籃前端478.7mm,這樣施工4m梁段時(shí)實(shí)際有效懸臂僅為4701.3mm。

如果三角掛籃仍按此位置設(shè)置,將無(wú)法滿(mǎn)足4.5m梁段施工,這種情況下需將三角形掛籃前支座支點(diǎn)位置前移100mm,使前支點(diǎn)中心位置距梁端400mm,即可解決,支座中心位置前移100mm不影響三角形掛籃后底錨固效果,施工4.5m梁段時(shí)實(shí)際有效懸臂僅為4798mm,梁端距前吊帶中心為307mm,滿(mǎn)足施工4.5m梁段要求。

5 掛籃整體結(jié)構(gòu)的檢算

5.1 三角形主桁架檢算 根據(jù)掛籃結(jié)構(gòu),采用結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算軟件,建立結(jié)構(gòu)計(jì)算整體模型,用以分析掛籃結(jié)構(gòu)在受力情況下,整體結(jié)構(gòu)受力情況及位移變形,菱形架采用雙[32b槽鋼組焊。

工況I為承重主桁最不利工況:F=347.31k N

計(jì)算結(jié)果:最大應(yīng)力:69.6MPa。

承重主桁前吊點(diǎn)處撓度值為5.7mm。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證 為確保懸臂澆筑施工安全,檢驗(yàn)掛籃受力狀況,必須測(cè)定掛籃彈性及非彈性變形。在掛籃使用前荷載試驗(yàn),掛籃荷載試驗(yàn)分為檢驗(yàn)菱形架受力狀況的三角形架預(yù)拉試驗(yàn),掛籃荷載試驗(yàn)和檢驗(yàn)掛籃整體受力狀況的登載試驗(yàn)兩部分。根據(jù)登載試驗(yàn)結(jié)果,三角形架的塑性變形為5.2,滿(mǎn)足施工安全要求。

6 結(jié)語(yǔ)

由于三角形掛籃未進(jìn)行改動(dòng),只進(jìn)行除銹、補(bǔ)焊、補(bǔ)充零件等改造工作,整體結(jié)構(gòu)及使用方法未發(fā)生變化,通過(guò)檢驗(yàn)計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證,完全滿(mǎn)足施工要求。