劉海奇

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550000）

0 引言

吊架施工技術(shù)操作簡單、施工風(fēng)險(xiǎn)小，能提升工程整體效益。某三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工階段，因橋梁邊跨現(xiàn)澆段、合攏段跨徑不大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，現(xiàn)澆段和合攏段利用掛籃與過渡墩形成吊架的方案進(jìn)行施工。該文論述了該橋梁現(xiàn)澆段吊架施工整體方案設(shè)計(jì)，總結(jié)了吊架施工工藝要點(diǎn)，并驗(yàn)算吊籃受力狀況，論證了結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性，可為同類工程施工提供指導(dǎo)。

1 工程概況

某橋梁工程，上部結(jié)構(gòu)為三跨（70+130+70）m連續(xù)鋼構(gòu)，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。邊跨現(xiàn)澆段板厚，從合攏段到支承端，按直線變化，長384 cm，合攏段長200 cm，長度較短，經(jīng)綜合研究，結(jié)合實(shí)際施工條件，為節(jié)約施工成本，保障施工安全，擬采用吊架施工工藝。

2 現(xiàn)澆段吊架整體設(shè)計(jì)

該橋梁主橋箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段最大長度為4.5 m，橋梁邊跨結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆施工，長度3.84 m，合攏段2 m，過渡墩蓋梁寬2 m，靠箱梁端寬度1.8 m。

橋梁邊跨結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆段部分荷載由蓋梁承擔(dān)，懸挑施工長度為2.2 m，加合攏段部分，共計(jì)懸挑2.2 m+2 m=4.2 m。由于橋梁過渡墩位置設(shè)置在河岸兩側(cè)，而河岸孤石分布廣泛，該工況下鋼管樁支架施工較為不便。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工況，決定采用吊架施工工藝，進(jìn)行現(xiàn)澆段、合攏段施工[1]。

2.1 現(xiàn)澆吊架加工及安裝

以掛籃作為施工吊架，施作完16#塊縱向預(yù)應(yīng)力后，移動(dòng)掛籃至過渡墩指定位置，并將前橫梁頂至蓋梁設(shè)計(jì)位置，然后用槽鋼盒做鋼扁擔(dān)，將掛籃前橫梁搭接在蓋梁合適位置上，用預(yù)埋于蓋梁上的精軋螺紋鋼錨固，另一端則錨固于16#塊，形成受力性能可靠的簡支梁結(jié)構(gòu)[2]?，F(xiàn)澆段吊架整體布置示意圖見圖1。

2.2 模板施工

現(xiàn)澆段外模、底模采用原箱梁相應(yīng)位置處模板，其中外模通過外滑梁移動(dòng)至設(shè)計(jì)位置，使用竹夾模、枕木對(duì)模板外露部分進(jìn)行合理修補(bǔ)；底模則隨掛籃前進(jìn)，對(duì)于蓋梁結(jié)構(gòu)底梁不達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高工況，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)計(jì)和施工要求，使用竹夾模、枕木調(diào)整，確保標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。內(nèi)模直線段施工時(shí)，通過內(nèi)滑梁移動(dòng)至設(shè)計(jì)位置，對(duì)于內(nèi)模變截面部分，根據(jù)實(shí)際工況，合理設(shè)計(jì)和搭設(shè)鋼管支架、竹夾模、枕木[3]。

2.3 試壓荷載的取值

（1）現(xiàn)澆段懸臂部分荷載、合攏段荷載總體較小，掛籃底籃結(jié)構(gòu)承載能力完全可以滿足承載需求，但仍需進(jìn)行試壓施工，驗(yàn)證現(xiàn)澆支架、合攏段施工參數(shù)可靠性，保證施工安全；支架荷載為2 481 kN/m×4.24 m=10 519.44 kN，為進(jìn)一步保證安全，預(yù)壓設(shè)定20%冗余，按1.2倍支架荷載試壓，試壓荷載1 052 kN×1.2=1 262.4 kN[4]。

（2）該工程采用水袋法進(jìn)行試壓作業(yè)，水袋規(guī)格為6.5 m×2 m×3.5 m，單個(gè)水袋最大裝水量45.5 t，水袋個(gè)數(shù)2個(gè)，由專業(yè)廠商定型生產(chǎn)；完成吊架、底模等施工后，將兩個(gè)水袋分別布設(shè)在現(xiàn)澆梁挑出蓋梁部分和合攏段設(shè)計(jì)預(yù)壓位置；加載分三級(jí)進(jìn)行，加載梯度依次為混凝土荷載的50%、100%、120%；對(duì)于水袋重量不足部分，采用工字鋼加載；在加載、卸載過程中，做好16#塊梁端觀測(cè)點(diǎn)變形量的監(jiān)測(cè)和記錄[5]。

（3）試壓施工是確定現(xiàn)澆段、合攏段立模標(biāo)高的主要手段，通過分析試壓荷載，也可更加合理地確定中跨、16#塊配重；掛籃荷載遠(yuǎn)小于懸澆時(shí)混凝土荷載，因此無須另作受力安全分析。

（4）在混凝土澆筑、養(yǎng)生階段，應(yīng)以2 h/次的頻率，定時(shí)觀測(cè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，并通過調(diào)整水箱配重，使觀測(cè)點(diǎn)保持恒定標(biāo)高，避免在硬化階段因結(jié)構(gòu)自重作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形或開裂[6]。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 現(xiàn)澆段施工

掛籃作為現(xiàn)澆段懸出蓋梁部分支架，用掛籃底模作為支架底模，掛籃側(cè)模作為外模，掛籃內(nèi)模作為內(nèi)模。蓋梁上部分在蓋梁上進(jìn)行底模安裝。在進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，通過調(diào)整水箱配重，保證觀測(cè)點(diǎn)高程恒定。在混凝土養(yǎng)生期間，根據(jù)標(biāo)高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，合理調(diào)整水箱水量，確保標(biāo)高穩(wěn)定。養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到7 d且混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)值90%時(shí)，方可進(jìn)行下一工序施工[7]。

3.2 合攏段施工

（1）混凝土澆筑施工完畢后，應(yīng)及時(shí)開展合攏段施工準(zhǔn)備，完成底板鋼筋綁扎等準(zhǔn)備工作，待混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，完成內(nèi)模拆除工作，即可開始合攏段施工。

（2）通過各合龍口標(biāo)高持續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析合攏施工可行性，待標(biāo)高穩(wěn)定，選擇合適天氣進(jìn)行剛性連接安裝，并在完成剛性連接當(dāng)天最低氣溫時(shí)鎖定；待鎖定完畢，立即對(duì)2×BX1、2×BS1進(jìn)行張拉施工，每根施加張拉力73 t。

（3）對(duì)已完成剛性連接的合攏段，實(shí)施持續(xù)24 h的連續(xù)監(jiān)測(cè)，確保剛性連接穩(wěn)固性，若無異常則可進(jìn)行混凝土澆筑施工；若有異常，應(yīng)及時(shí)查找成因，并制定針對(duì)性治理措施，并再次連接剛性連接并觀測(cè)24 h，直至可進(jìn)行混凝土澆筑施工。

（4）混凝土澆筑應(yīng)選擇在低溫時(shí)段施工，并將終凝時(shí)間控制在澆筑施工當(dāng)天最低氣溫時(shí)段，以抵消混凝土溫縮應(yīng)力，避免混凝土開裂；混凝土澆筑施工期間，應(yīng)合理控制水箱水量，保持混凝土澆筑期間合攏段的荷載穩(wěn)定，避免標(biāo)高變化過大，影響整體施工質(zhì)量。

（5）混凝土養(yǎng)生至設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%，即可開始預(yù)應(yīng)力張拉及后續(xù)錨固灌漿施工，張拉施工應(yīng)注意先施作長束鋼束，再進(jìn)行斷束鋼束張拉。待上述工序施作完畢，將中跨掛籃向后移動(dòng)2 m，準(zhǔn)備下一工序施工[8]。

3.3 施工質(zhì)量精細(xì)化控制

（1）重視前期工作，加強(qiáng)施工圖設(shè)計(jì)；工程質(zhì)量控制主要是對(duì)施工過程的監(jiān)視，工程質(zhì)量形成過程對(duì)相關(guān)專業(yè)工作界面依賴很大。必須重視前期工作，規(guī)范項(xiàng)目設(shè)計(jì)，在施工圖設(shè)計(jì)階段，業(yè)主有必要召開相關(guān)專業(yè)開展詳實(shí)的聯(lián)合設(shè)計(jì)工作，必須把各專業(yè)交叉界面劃分清晰，明確責(zé)任。

（2）加強(qiáng)過程控制，強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)管理：1）嚴(yán)格工序移交手續(xù)；2）加強(qiáng)材料設(shè)備檢驗(yàn)；3）加強(qiáng)旁站管理，確保隱蔽工程質(zhì)量。

（3）完善后評(píng)價(jià)機(jī)制，嚴(yán)格工程交工驗(yàn)收程序。

（4）工程項(xiàng)目施工精細(xì)化管理主要包括質(zhì)檢工程師巡檢和旁站監(jiān)管：1）按照施工設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)施工程序、關(guān)鍵工藝、隱蔽工程施工等內(nèi)容進(jìn)行檢查；2）檢查是否出現(xiàn)違規(guī)施工；3）定期查驗(yàn)施工設(shè)備的使用情況，確保其性能滿足施工需要；4）檢查現(xiàn)場(chǎng)施工材料的質(zhì)量、種類及施工工藝是否達(dá)標(biāo)。

4 吊籃受力計(jì)算

4.1 吊籃受力體系

掛籃主要受力結(jié)構(gòu)為兩片三角形主桁，桁架主梁結(jié)構(gòu)為2根I56a。掛籃為受載構(gòu)件，其主桁架不作為主要受載構(gòu)件，主要為結(jié)構(gòu)提供受力冗余保險(xiǎn)和移動(dòng)裝置，主要承載構(gòu)件為掛籃底藍(lán)和外滑梁。掛籃外側(cè)模作為現(xiàn)澆段外模，內(nèi)模由底板支承，受力也由底板承載。外滑梁為2I40b。

4.2 吊籃使用工況

該施工吊籃循環(huán)使用，先作為主梁2#~16#節(jié)段的懸臂施工受力結(jié)構(gòu)，待上述工序施工完畢，前移至過渡墩蓋梁預(yù)定位置，并進(jìn)行固定，用作現(xiàn)澆段、合攏段混凝土澆筑施工受力體系。結(jié)合實(shí)際工況和各節(jié)段受力結(jié)構(gòu)情況，需對(duì)2個(gè)工況下的吊籃受力進(jìn)行計(jì)算[9]：

（1）現(xiàn)澆段混凝土澆筑施工（蓋梁上部分吊籃不受力，無須分析；僅對(duì)現(xiàn)澆段挑出蓋梁部分進(jìn)行計(jì)算，該部分長2.24 m，混凝土重約67.07 t）。

（2）合攏段混凝土澆筑（長2.0 m，重49.62 t）。

4.3 吊籃使用各工況受力計(jì)算

結(jié)合以上分析，利用MIDAS civil 2017軟件，對(duì)吊籃系統(tǒng)按空間結(jié)構(gòu)建模?？紤]到吊點(diǎn)和錨點(diǎn)均為鉸接，為模型分析效果更貼合實(shí)際，對(duì)吊點(diǎn)、錨點(diǎn)模型，僅設(shè)定x、y、z方向上軸向位移的約束條件，對(duì)兩構(gòu)件模型的Rx、Ry、Rz三個(gè)轉(zhuǎn)角位移不做約束；考慮到精軋螺紋吊桿、斜拉鋼帶在實(shí)際工況中僅作為受拉構(gòu)件，故采用桁架單元模擬其受力特性。模型及建模所用材料特性如下：

4.3.1 材料特性

材料特性具體見表1。

表1 鋼材的容許應(yīng)力 /MPa

4.3.2 型材截面特性

各構(gòu)件型材截面特性見表2。

表2 各構(gòu)件型材截面特性

4.3.3 吊籃模型

（1）采用MIDAScivil2017建立的吊藍(lán)模型見圖2。

圖2 吊藍(lán)模型

（2）吊籃受力分析結(jié)果見表3。

表3 吊籃受力計(jì)算分析匯總

由計(jì)算結(jié)果可以看出各型材的應(yīng)力值均在設(shè)計(jì)允許值內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全、可靠。

5 結(jié)論

實(shí)踐驗(yàn)證，吊架施工工藝的適用性較強(qiáng)，相較于傳統(tǒng)鋼管樁支架工藝，可顯著降低高墩施工成本；相較于焊接牛腿搭設(shè)施工平臺(tái)工藝，可有效降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，保障施工工人施工安全。同時(shí)，取得更加理想的底模、側(cè)模與前段梁結(jié)合效果，使結(jié)構(gòu)具有更加優(yōu)良的外觀。因吊架可一次性到位，使現(xiàn)澆段和合攏段更加便宜，提升了施工效益，可在同種類工程中積極推廣使用。