曹元鑫

武漢市漢陽市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430050

在規(guī)劃懸臂掛籃技術(shù)的過程中，相關(guān)部門應(yīng)合理使用該類橋梁施工手段，將該技術(shù)運(yùn)用到對應(yīng)的連續(xù)剛構(gòu)橋或連續(xù)梁中[1]。隨著橋梁施工質(zhì)量的逐步改進(jìn)下，需對懸臂掛籃技術(shù)進(jìn)行針對性研究。

以北方某鐵路橋?yàn)楣こ瘫尘?，對三角掛籃結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行闡述，并對所在項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用；介紹了三角掛籃的結(jié)構(gòu)選型；提出了具體施工步驟并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算以期對此類項(xiàng)目能起到借鑒意義。

1 工程簡介

本工程建設(shè)中的橋梁屬哈大客運(yùn)專線中的連續(xù)箱梁，該類橋梁的主橋跨度在40+80+40m下的變截面單箱連續(xù)梁，該橋梁主要使用垂直型腹板，其底部寬度與頂部寬度分別為6.7m、13.4m，翼緣板長3.35m，0#塊中心梁高6.65m，跨中梁高3.85m。該項(xiàng)目中的腹板支點(diǎn)厚度多為90cm-48cm之間，頂板厚度與底板厚度分別為65cm-40cm、100cm-40cm。12cm為箱梁0#塊梁段的具體長度，且設(shè)計(jì)出2m長的合攏段，邊墩的長度為7.75m；還存有重量為139.123t的1#塊箱梁，該項(xiàng)橋梁的澆筑段多采用懸臂掛籃技術(shù)進(jìn)行合理施工。

2 三角掛籃設(shè)計(jì)

圖1 掛籃構(gòu)造示意圖

掛籃的內(nèi)部構(gòu)成主要有模板體系、底平臺(tái)體系、吊帶體系、錨固體系與主桁架等。掛籃構(gòu)造示意圖如下。在進(jìn)行掛籃規(guī)劃時(shí)，需適當(dāng)明確其外部形態(tài)為三角形，且三角形的桁片多為普通熱軋槽鋼，其對應(yīng)型號為2[32a，加強(qiáng)梁、底籃后橫梁、底籃前橫梁、前橫梁的應(yīng)用型號分別為2[28a、2I32b、2I32b、2I40a，吊桿采用φ32精軋螺紋鋼，吊帶采用-25×150Q345鋼板底籃腹板下橫肋為[12普通熱軋槽鋼。主桁系統(tǒng)重10.365t、行走提吊系統(tǒng)（包括內(nèi)外滑梁）重8.76t、底籃14.557t、側(cè)模重15.78t，經(jīng)過詳細(xì)估算后，可發(fā)現(xiàn)張拉操作系統(tǒng)、端模、內(nèi)模系統(tǒng)的重量分別為0.5t、0.5t、3t，吊桿及其他吊具重1.616t，掛籃系統(tǒng)與其他操作系統(tǒng)的重量分別為62.42t、1.2t，自重與載荷比為（以1#為例）0.45∶1。

2.1 主桁架系統(tǒng)

在規(guī)范主桁架的過程中，要明確其內(nèi)部的桁片構(gòu)成，即2個(gè)三角形的桁片，在完成空間桁架的合理設(shè)置后，要在立柱內(nèi)借用桿件的適宜控制來加強(qiáng)桁架內(nèi)部的剛度、穩(wěn)定度。當(dāng)前主桁架多使用焊鋼板，桿件間采用銷接，并利用橫梁中的對應(yīng)桁片來規(guī)范角鋼的焊接工作。相關(guān)部門還需在前后橫梁中設(shè)計(jì)分配梁，可適時(shí)完成對應(yīng)模板的安裝使用工作[2]。為加強(qiáng)施工安全，底模周圍設(shè)置護(hù)欄及鍍鋅鐵皮。

2.2 錨固體系設(shè)計(jì)

在進(jìn)行錨固體系設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，要對鋼箱梁的掛籃懸澆進(jìn)行合理控制，50MPa為對應(yīng)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，在完成預(yù)應(yīng)力的筋張拉后，要借助適宜器械來完成主桁架的移動(dòng)，并利用吊桿來來開展內(nèi)外模、底平臺(tái)的移動(dòng)。在完成主桁架的錨固工作后，要對內(nèi)外模與底平臺(tái)的標(biāo)高進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，及時(shí)安裝滑行吊帶與錨吊桿，并利用鋼繩的撤除來強(qiáng)化其運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 吊帶系統(tǒng)

相關(guān)部門可將吊帶系統(tǒng)使用在底模平臺(tái)與掛籃主桁架之間，吊帶用φ32精軋螺紋鋼和-25×150Q345鋼板，其下側(cè)需與側(cè)模、底平臺(tái)連接；而上側(cè)則要與橫梁桁片相結(jié)合，并借助絲扣或千斤頂來完成底模系統(tǒng)標(biāo)高的調(diào)節(jié)。

2.4 底平臺(tái)系統(tǒng)

底平臺(tái)體系多為縱梁、前后橫梁組合而成，其應(yīng)用的模板可鋪設(shè)到底平臺(tái)內(nèi)，并在主桁架中懸掛前后橫粱，澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)將后橫粱的錨固工作投放到箱粱底板中[3]。

2.5 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)中的外模模板包含滑梁、骨架與分模板，其內(nèi)部材料為8mm的鋼板加型鋼；內(nèi)模模板支撐于內(nèi)滑梁上?；芘c支承模板為主的滑梁應(yīng)放置在主桁架的前面?；汉蠖艘斗旁趦?nèi)側(cè)的箱梁頂板中，外側(cè)滑梁后端錨固于已交混凝土翼板上，在進(jìn)行混凝土的澆筑時(shí)要恰當(dāng)完善箱梁翼板的錨固工作，并在拆模期間合理完善錨固端，使其依照平臺(tái)的下沉而出現(xiàn)位置移動(dòng)。

2.6 掛籃加載試驗(yàn)

在開展掛籃制作的過程中，需對該項(xiàng)過程實(shí)行合理檢測，測試掛籃結(jié)構(gòu)中的各項(xiàng)構(gòu)件與設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范的相符性，對可能出現(xiàn)的制作、加工與選材問題進(jìn)行合理控制，及時(shí)糾正其形成的各項(xiàng)問題。在完成掛籃內(nèi)部構(gòu)件的質(zhì)量檢測后，要在施工現(xiàn)場進(jìn)行科學(xué)拼裝，并在荷載試驗(yàn)的影響下，有效檢測出掛籃內(nèi)部各項(xiàng)構(gòu)件的實(shí)際承載水平。

在實(shí)行荷載試驗(yàn)的過程中，需及時(shí)控制加載時(shí)掛籃受力狀態(tài)不佳的梁段。試驗(yàn)過程中加載分級進(jìn)行，對不同級別荷載影響下的桿件內(nèi)力與撓度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。依照掛籃撓度生出的各項(xiàng)荷載，科學(xué)設(shè)置出對應(yīng)的撓度曲線，再將該曲線中的數(shù)值變化進(jìn)行合理規(guī)范，確認(rèn)不同梁段生生成的撓度，在該項(xiàng)數(shù)據(jù)的影響下，為此后的橋梁懸臂施工設(shè)置合適的數(shù)據(jù)支撐。在最大荷載值的有效應(yīng)用下，掛籃桿件內(nèi)力的數(shù)據(jù)獲取變得更為精準(zhǔn)，切實(shí)掌握對應(yīng)掛籃的承載水平，利用對該項(xiàng)安全系數(shù)的規(guī)范性使用，增強(qiáng)項(xiàng)目施工的可靠性、安全性。

掛籃在 0#段上拼裝完畢以后，要對掛籃中形成的彈性變形進(jìn)行及時(shí)消除，并在懸臂澆注建設(shè)中，讓掛籃彈性變形生成在粱段預(yù)拱度的施工計(jì)算中。

3 掛籃安裝

掛籃結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場后，安排在已澆好的0#段頂面拼裝，掛籃構(gòu)件利用塔吊吊至已澆梁段頂面，再進(jìn)行組裝[4]。

3.1 拼裝主桁結(jié)構(gòu)

在當(dāng)前的箱粱0#段軌道位置需實(shí)行不同程度的砂漿找平工作，要利用對測量放樣的適宜控制來找出主桁架的軸線拼裝位置。在使用吊裝設(shè)備開展軌道起吊的過程中，要利用恰當(dāng)安防來完成錨固梁的連接，切實(shí)完善軌道錨固筋的安裝工作，科學(xué)連接預(yù)應(yīng)力筋與錨梁，并在對應(yīng)軌道中設(shè)置支點(diǎn)滑船，完成支承墊塊的設(shè)計(jì)。在運(yùn)用箱梁0#頂面下的工作系統(tǒng)時(shí)，要對其內(nèi)部的水平組進(jìn)行合理拼裝，其主桁片的安裝工作要實(shí)行恰當(dāng)舉措，增強(qiáng)桁片應(yīng)用的穩(wěn)定度。相關(guān)人員還需適時(shí)開展后錨桿、千斤頂與分配梁的連接工作，切實(shí)完善頂板預(yù)留孔、錨固筋的錨固工作。在箱粱0#段頂面組拼主構(gòu)架的三個(gè)單元。按先兩側(cè)片后中片的順序，合理設(shè)置橫粱桁片的不同段落，安裝前后橫梁。技術(shù)人員還要科學(xué)規(guī)劃液壓提升裝置、吊桿、分配梁與吊帶，再根據(jù)對應(yīng)的施工圖紙來完成臨時(shí)支承墊塊的拆除工作。

3.2 拼裝模板結(jié)構(gòu)或底平臺(tái)

(1)底平臺(tái)的拼裝[5]：相關(guān)部門需將將0#段大粱進(jìn)行合理連接，將底籃中后橫梁與前橫梁投放到懸臂端中，并將主桁架與橫粱吊桿進(jìn)行科學(xué)連接，恰當(dāng)固定吊桿與底籃橫梁的位置，再完成分配梁、底籃縱梁的安裝工作。在完成0#段大粱的施工安裝后，要在底板預(yù)留孔的附近實(shí)行砂漿找平，科學(xué)卸載底模、分配梁與千斤頂。

(2)拼裝外側(cè)模：相關(guān)人員合理吊起外?；?，利用側(cè)模骨架的合理規(guī)劃來完成外側(cè)模的連接，借助塔吊來完成骨架吊裝，將其置放到外?；褐?，還應(yīng)在側(cè)模骨架中及時(shí)檢測各項(xiàng)面板位置，增加工作平臺(tái)的設(shè)計(jì)安裝效果。

(3)拼裝內(nèi)模：還應(yīng)及時(shí)連接橋下的斜撐、橫梁與內(nèi)?；坏龋脤?nèi)模前吊點(diǎn)的適宜控制來完成錨桿懸吊工作，再將塔吊吊裝放置在內(nèi)?；粌?nèi)。及時(shí)調(diào)整在滑粱骨架中的模板與內(nèi)模頂板墊木，調(diào)整模板。

3.3 拼裝張拉工作系統(tǒng)

相關(guān)部門應(yīng)將橋下工作平臺(tái)當(dāng)成一個(gè)整體，使其投放到對應(yīng)的主桁系統(tǒng)中，在該項(xiàng)系統(tǒng)的使用下完成施工升降。

3.4 控制模板體系中澆注粱的尺寸變化

在開展模板骨架安裝的過程中，不僅要拼裝腹板與頂板，還要將腹板部份的豎肋按箱粱塊件長度拼裝到施工前的位置，并利用對該項(xiàng)數(shù)值的適宜控制來強(qiáng)化箱梁腹板數(shù)值變化。

4 掛籃系統(tǒng)驗(yàn)算

4.1 主要技術(shù)參數(shù)

砼自重 GC＝26kN/m3；Es＝2.1×105MPa為對應(yīng)的剛性彈性模量；材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：Q235鋼厚度或直徑≤16mm，fV=125N/mm2，f=215N/mm2；其內(nèi)部的直徑或厚度分別為f=205N/mm2，>16～40mm，fV=120N/mm2。Q345鋼的直徑或厚度分別為f=310N/mm2，fV=180N/mm2，≤16mm；厚度或直徑>16～40mm，f=295N/mm2，fV=170N/mm2。

4.2 荷載及組合

（1）荷載值

在考量混凝土澆筑過程中脹模系數(shù)中的超載情況時(shí)，要恰當(dāng)明確其內(nèi)部系數(shù)，即在1.05左右；混凝土澆筑時(shí)掛籃行走、空載行走與動(dòng)力系數(shù)分別為1.5、1.3、1.2。

（2）掛籃主桁架中的荷載值

人群荷載與施工機(jī)具的荷載值為2.5kN/m2左右，箱梁荷載值的取值標(biāo)準(zhǔn)為1#塊，其重量與長度分別為139.123t、2.7m。

（3）荷載數(shù)值組合

在關(guān)注荷載數(shù)值組合Ⅰ時(shí)，可看出其組合形態(tài)為機(jī)具荷載、人群荷載、掛籃自重、附加荷載、超載與混凝土重量相結(jié)合；而荷載數(shù)值組合Ⅱ則為沖擊附加荷載與掛籃自重的融合值；荷載數(shù)值組合Ⅱ與Ⅰ分別應(yīng)用在掛籃體系行走計(jì)算、主桁架穩(wěn)定度測算中。

4.3 掛籃底籃及吊桿計(jì)算

圖2 主桁架計(jì)算模型及結(jié)果圖

當(dāng)前1#塊段的具體長度在2.7m左右，其重量在139.123t之間，人群荷載與施工機(jī)具的荷載值在2.5kPa上下，活載分項(xiàng)系數(shù)（K2）與恒載分項(xiàng)系數(shù)（K1）分別為1.4、1.2。5.590m與5.958m為箱梁 1#梁段中各項(xiàng)側(cè)面的對應(yīng)高度，縱梁間中的腹板寬度在0.9m左右，縱梁間距為腹板寬度的一半，即0.45m。混凝土厚度0.897m，普通縱梁間距為1.0m。計(jì)算荷載時(shí)，前托梁承擔(dān)底部荷載的43%，后托梁承擔(dān)底部荷載57%，同時(shí)為簡化計(jì)算，將外側(cè)模及底模吊帶按集中荷載考慮計(jì)算。在實(shí)行掛籃空載的前移期間，要適時(shí)借助配重平衡與反扣輪的傾覆力，對反扣輪對應(yīng)的承載力進(jìn)行適當(dāng)控制，使其保持在50KN左右，而操作平臺(tái)、吊帶體系、內(nèi)模端模、底模系與側(cè)模的總量之和為48.586t。

表1 各部位計(jì)算結(jié)果表

4.4 掛籃主桁架計(jì)算

若選取1號塊開展對應(yīng)的計(jì)算工作時(shí)，要切實(shí)明確1#塊梁段的具體長度，即2.7m，重量為139.123t，其采用的人群荷載、施工機(jī)具荷載值為2.5kN/㎡,活載分項(xiàng)系數(shù)（K2）與恒載分項(xiàng)系數(shù)（K1）分別為1.4、1.2。在移動(dòng)掛籃空載時(shí)，要恰當(dāng)明確反扣輪的承載力，使其承載力維持在50KN左右，并精準(zhǔn)控制操作平臺(tái)、吊帶體系、內(nèi)模端模、底模系與側(cè)模的總體總量，使其保持在48.586t上下。壓桿穩(wěn)定性與截面面積有關(guān)?，F(xiàn)將受力最大的AC與BD桿的蓋板通長，厚度為-8mm 鋼板。2[32a 槽鋼為主桁架中的各項(xiàng)桿件，其槽鋼構(gòu)成圖3所示的截面形狀。

圖3 主桁架構(gòu)件截面示意圖

圖4 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

表2 各部位計(jì)算結(jié)果表

5 結(jié)語

（1）以北方某鐵路橋?yàn)楣こ瘫尘?，對三角掛籃結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行闡述，并對所在項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用；介紹了三角掛籃的結(jié)構(gòu)選型；提出了具體施工步驟并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。

（2）在規(guī)劃上部結(jié)構(gòu)時(shí)，多借助三角雙懸臂來強(qiáng)化對應(yīng)的懸臂掛籃施工過程，利用掛籃中的各項(xiàng)桿件傳力來有效解決掛籃桿件中的變形情況與受力狀況，在計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確的情況下增強(qiáng)施工規(guī)范性。

（3）在完成對應(yīng)的公式計(jì)算后，可依照獲取的實(shí)際結(jié)果進(jìn)行科學(xué)修正，無論是應(yīng)力值還是位移都與工程項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)范相符，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度也都達(dá)成項(xiàng)目建設(shè)需求，增進(jìn)懸臂澆筑施工的質(zhì)量與安全。