王榮喜WANG Rong-xi

（中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司，成都 610000）

0 引言

在建恩高速公路施工中，由于需跨越較寬的城市道路或者河流，往往此處設(shè)計(jì)為懸臂連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)。在跨越兩溪河時(shí)由于河道較寬，此處設(shè)計(jì)為80+150+80m 連續(xù)剛構(gòu)。該處連續(xù)梁跨度較大，單個(gè)節(jié)段重量較重，在保證施工安全且滿足施工質(zhì)量的前提下，異型斜拉式菱形掛籃相對(duì)于其他類型掛籃更為輕便，使用材料較少。

1 工程概況

建恩高速公路第TJ-1 標(biāo)段，兩溪河大橋80+150+80m連續(xù)剛構(gòu)位于建始縣興安壩跨兩溪河。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁根部高度9m，跨中高度3.2m，箱梁根部底板厚100cm，跨中底板厚32cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8 次拋物線變化。箱梁腹板根部厚70cm，跨中厚50cm，箱梁腹板厚度從根部至跨中兩個(gè)節(jié)段直線變化。箱梁頂板厚度28cm，0 號(hào)節(jié)段頂板厚48cm。箱梁頂寬12m，底寬6.5m，頂板懸臂長(zhǎng)度2.75m，懸臂板端部厚20cm，根部厚70cm。箱梁頂設(shè)有橫坡，箱梁澆筑分段長(zhǎng)度依次為：12m長(zhǎng)0 號(hào)段+8*3.5m+10*4m，邊、中跨合攏段長(zhǎng)均采用2m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)3.84m。其中1#段為懸澆段最重節(jié)塊，混凝土方量為53.6 方，重142.04t。

該連續(xù)梁最大懸臂段重量142.04t，經(jīng)計(jì)算，若采用三角掛籃或普通菱形掛籃，掛籃重量最小為75.6t，超過(guò)規(guī)范所要求的掛籃重量不得超過(guò)節(jié)段重量的50%的規(guī)定，因此為滿足施工要求和相關(guān)規(guī)定，需對(duì)掛籃進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)綜合優(yōu)化后，將掛籃設(shè)計(jì)為異型菱形掛籃，從而使得掛籃重量減小到63.2t，不但掛籃滿足施工需求，也使得掛籃重量符合有關(guān)規(guī)定。

2 掛籃設(shè)計(jì)

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

①砼自重G=26kN/m3；

②鋼彈性模量Es=2.06×10MPa；

③材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

Q235 鋼[σ]=205N/mm2，[τ]=120N/mm2

Q345 鋼厚度或直徑≤16mm，f=300N/mm2，f=175N/mm2

厚度或直徑＞16～35mm，f=295N/mm2，fV=170N/mm2

40Cr 鋼小于100mm，抗拉735MPa，屈服540MPa；

100mm～300mm，抗拉685MPa，屈服490MPa；

300mm～500mm，抗拉685MPa，屈服440MPa；

500mm～800mm，抗拉590MPa，屈服345MPa。

剪切力=0.6*抗拉強(qiáng)度

2.2 掛籃構(gòu)造

掛籃為菱形掛籃，菱形架各桿件采用2[32b 普通熱軋槽鋼組焊，前上橫 梁采用2I40b 工字鋼組焊，外導(dǎo)梁由2[36b 普通熱軋槽鋼組焊、內(nèi)導(dǎo)梁由2[32b 普通熱軋槽鋼組焊，外模提吊梁由2[28#普通熱軋槽鋼組焊，中門(mén)架采用120*120*6 及120*60*6mm 方管組焊，底托系統(tǒng)托梁由2I40b 普通熱軋工字鋼雙拼，底縱梁由I32b 熱軋工字鋼，吊桿采用PSB830φ32 精軋螺紋鋼，具體結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。

圖1 掛籃結(jié)構(gòu)示意圖

3 掛籃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算

3.1 主桁架應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算采用有限元軟件MIDAS/civil 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算采用整體模型，主構(gòu)架各節(jié)點(diǎn)的連接釋放銷軸的自由度，計(jì)算模型如圖2 所示。

圖2 掛籃整體計(jì)算模型

3.1.1 荷載組合

混凝土荷載+掛籃自重+模板自重+施工機(jī)具及人群荷載+傾倒和振搗混凝土荷載+防護(hù)平臺(tái)荷載。該工況主要用來(lái)計(jì)算掛籃的主桁承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。此種荷載組合適用于掛籃混凝土澆筑要結(jié)束前的一種最不利荷載工況，此時(shí)所有混凝土澆筑完畢（考慮混凝土脹模的影響）q1=1.05×G 混凝土，振動(dòng)系統(tǒng)仍然在振搗，所以還要考慮掛籃施工的動(dòng)力附加荷載，人員機(jī)具仍在施工，因而掛籃結(jié)構(gòu)還要承受人員機(jī)具荷載（如圖3 所示）。

圖3 荷載組合1 計(jì)算模型

3.1.2 應(yīng)力結(jié)果分析

①底托系統(tǒng)最大應(yīng)力為120.7MPa＜[σ]=205N/mm2，位于腹板下縱梁位置，如圖4，符合要求。

圖4 底托系統(tǒng)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

②導(dǎo)梁系統(tǒng)最大應(yīng)力為119MPa＜[σ]=205N/mm2，符合要求。

③前橫梁最大應(yīng)力為64.4MPa＜[σ]=205N/mm2，如圖5，符合要求。

圖5 前上橫梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

④主構(gòu)架最大應(yīng)力為106.3MPa＜[σ]=205N/mm2，如圖6，符合要求。

圖6 主構(gòu)架應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

⑤吊桿最大應(yīng)力為296.8MPa＜[σ]=830N/mm2，符合要求。

3.2 主桁架軸力受力計(jì)算

3.2.1 立桿計(jì)算

桿件的截面特性為：Ix=150212438.6mm4，Iy=164087969.6mm4，A=9699.6mm2，ix=125mm，iy=130mm

計(jì)算長(zhǎng)度l=3500mm，ix=125mm，λx=3500/125=28，

λy=3500/130=26.9，[32a 相對(duì)弱軸的回轉(zhuǎn)半徑i1=25mm，λ1=800/25=32（800mm為綴板凈距），則：λox==41.8，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范表得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.895，立柱最大軸力N=519.3kN，σ==519.3×103/（0.895×9699.6）=59.82MPa＜fd=190MPa

3.2.2 斜拉桿計(jì)算

計(jì)算長(zhǎng)度l=5050mm，ix=125mm，λx=5050/125=40.4，λy=5050/130=38.8，[32a相對(duì)弱軸的回轉(zhuǎn)半徑i1=25mm，λ1=800/25=32（800mm 為綴板凈距），則：λox==50.2，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范表得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.856，壓桿最大軸力N=753.3kN，σ==753.3 ×103/（0.856 ×9699.6）=90.72MPa＜fd=190MPa

4 掛籃使用安全注意事項(xiàng)

①掛籃操作人員在施工作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁相互打鬧和酒后作業(yè)；②用于掛籃制作的所有精軋螺紋鋼一定要妥善保護(hù)，絕對(duì)不可以存在電焊和明火燒傷現(xiàn)象；③嚴(yán)禁堆放任何物料或機(jī)具在掛籃所有的工作平臺(tái)上；④采用倒鏈葫蘆吊掛調(diào)節(jié)底籃高度時(shí)，必須保證各吊點(diǎn)倒鏈葫蘆同步起升，以防止底籃扭曲變形；⑤在掛籃懸灌過(guò)程中，所有倒鏈葫蘆不承擔(dān)施工載荷，僅作為調(diào)節(jié)標(biāo)高作用，主要荷載由相應(yīng)位置吊桿承擔(dān)；⑥掛籃移位時(shí)必須有專人員統(tǒng)一指揮，有專人看守模板系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)移動(dòng)情況及掛籃行走輪工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即叫停并報(bào)告處理；⑦在拆除模板錨固、掛籃主桁后部錨固、手拉葫蘆及其他錨固錨桿前，必須事先確認(rèn)相關(guān)替代錨固裝置已發(fā)揮作用，否則存在重大安全隱患；⑧掛籃移位操作時(shí)要緩慢、均勻進(jìn)行，以確保同一T 構(gòu)兩端掛籃移位同步；⑨掛籃主桁前支點(diǎn)中心位置與梁段之間距離不得小于40cm；⑩在混凝土澆筑之前，務(wù)必仔細(xì)檢查前滑座、底籃后橫梁錨固吊桿、后錨裝置、底籃前橫梁吊桿及所有連接器是否處于正常工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常后應(yīng)暫停一切施工，排查風(fēng)險(xiǎn)，確認(rèn)安全后方可繼續(xù)進(jìn)行；?掛籃施工過(guò)程中，必須安排專人定期檢查掛籃錨固錨桿、連接螺栓、吊掛系統(tǒng)及各受力桿件的使用情況，加強(qiáng)對(duì)千斤頂、倒鏈葫蘆、精軋螺紋鋼筋、鋼絲繩等機(jī)具設(shè)備的維修保養(yǎng)；?雙側(cè)同一節(jié)段塊混凝土澆筑必須同步對(duì)稱進(jìn)行；?當(dāng)錨桿或吊桿發(fā)生螺紋受損、桿件彎曲等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，嚴(yán)禁材料帶傷施工；?精軋螺紋鋼筋在使用過(guò)程中，應(yīng)采取防火、防熱及防腐措施，并應(yīng)避免電火花、電焊等觸及；?每一節(jié)段澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)清除散落在掛籃上的混凝土廢料。帶螺紋的桿件應(yīng)采取保護(hù)措施，避免混凝土散落到螺紋上凝固硬化后影響使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用異型斜拉式菱形掛籃，不但滿足了大跨度連續(xù)剛構(gòu)的節(jié)段施工，而且將掛籃所占的施工重量比控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而保證了梁體的施工質(zhì)量和線性要求。掛籃重量的減少也直接降低了施工措施費(fèi)用，并簡(jiǎn)化了掛籃的安拆工序。不但滿足了掛籃受力要求，且自重也大幅度減輕，該類型掛籃也為類似施工提供了有效參考。