前支點(diǎn)掛籃吊裝方案的探討

汪江洪

(北京聯(lián)東鋼結(jié)構(gòu)有限公司，北京市 100021)

0 前言

前支點(diǎn)掛籃懸臂現(xiàn)澆法是目前大跨度混凝土斜拉橋施工的常用方法。它是將掛籃后端錨固在已澆梁段上，并將待澆梁段的斜拉索牽掛在掛籃縱梁前端，以形成前支點(diǎn)。它能充分發(fā)揮斜拉索的作用，由斜拉索和已澆梁段來共同承擔(dān)待澆梁段混凝土荷載。待澆混凝土達(dá)到所需強(qiáng)度后，拆除斜拉索與掛籃的連接，使節(jié)段荷載轉(zhuǎn)換到斜拉索上，再前移掛籃。

1 工程概況

Mbini大橋位于赤道幾內(nèi)亞大陸部分的中部WELE河入?？冢髽蚵肪€起點(diǎn)接北岸改建道路，跨越WELE河后在南岸接現(xiàn)況道路。大橋全長1 057 m，其中大橋主橋跨徑為120 m+120 m，為獨(dú)塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，平面位于直線上，斜拉索呈扇形布置（見圖1主橋布置圖）。結(jié)構(gòu)形式采用塔梁墩固接的剛構(gòu)體系，大橋橋面車道組成為人行道2.0 m+行車道4.50 m+行車道4.50 m+人行道2.0 m，橋面全寬為13.0 m。

主梁采用肋板式斷面，肋板邊緣處梁高2.5m，梁頂設(shè)2%的雙向橫坡；主梁頂面寬度為13.0 m，底寬為13.4 m，肋板底寬2.2 m，頂寬2.0 m，頂板厚32 cm。斜拉索錨固點(diǎn)設(shè)在肋板底面距外邊緣105 cm處，對應(yīng)斜拉索錨固點(diǎn)設(shè)置橫隔板，橫隔板厚30～32 cm。主梁形式見圖2主梁結(jié)構(gòu)示意圖。

主梁設(shè)計(jì)按掛籃懸臂澆筑法施工，0號塊和1號梁段采用托架施工。其中0號塊節(jié)段長20.0m，合攏段長2.0 m，1～13號節(jié)段長8 m，每節(jié)段重約為312 t，掛籃自重不大于最重的梁段自重的0.5倍。

圖1 主橋布置圖

圖2 主梁結(jié)構(gòu)圖

2 掛籃構(gòu)造

該橋所采用的前支點(diǎn)掛籃包含承重系統(tǒng)、提升掛鉤及錨固系統(tǒng)、抗剪機(jī)構(gòu)、走行機(jī)構(gòu)、牽索系統(tǒng)和模板系統(tǒng)等組成。掛籃主要采用箱形結(jié)構(gòu)，外形總長為19.7 m，主梁弧形首高2.255 m，前端箱形高1.8 m，寬1.4 m，后端高1.4 m，寬1.0 m。掛籃前端利用錨索斜拉，中橫梁處預(yù)埋提吊鋼筋孔，同時(shí)利用液壓千斤頂作用于C型梁上。后橫梁處設(shè)提吊點(diǎn)并設(shè)剪力鍵。掛籃結(jié)構(gòu)見圖3掛籃縱向布置圖。

圖3 掛籃縱向布置圖

承重系統(tǒng)主要由兩根主縱梁、內(nèi)模邊梁和前、中、后三根橫梁構(gòu)成鋼平臺體系。

提升掛鉤及錨固系統(tǒng):提升掛鉤為C形梁結(jié)構(gòu)，錨桿采用精軋螺紋鋼精組，后端采用液壓千斤頂及機(jī)械撐桿配合掛籃升降。承重系統(tǒng)見圖4掛籃承重系統(tǒng)圖。

圖4 掛籃承重系統(tǒng)圖

抗剪機(jī)構(gòu)：主要采用鋼柱穿過主梁肋板，平衡掛籃斜拉索產(chǎn)生的水平分力。

走行機(jī)構(gòu)：后端底部采用反力輪，前端上部采用滾軸式軌道，軌道錨固在梁頂面。掛籃前移時(shí)，將后端反力輪轉(zhuǎn)到主縱梁上固定，再將掛藍(lán)系統(tǒng)整體下降，輪面接觸梁底面，同時(shí)C型梁降到軌道上的滾軸上，利用液壓千斤頂頂推C型梁，使掛藍(lán)前進(jìn)。行走系統(tǒng)見圖5掛籃行走系統(tǒng)圖。

圖5 掛籃行走系統(tǒng)圖

牽索系統(tǒng)：該橋采用塔端張拉，主要由張拉機(jī)構(gòu)和斜拉索組成。張拉機(jī)構(gòu)中的空心千斤頂通過撐腳固定在主縱梁弧形首上的墊塊上，墊塊可沿弧形首滑動(dòng)調(diào)整張拉角度。

3 掛籃提升準(zhǔn)備

掛籃承重系統(tǒng)的拼裝主要是在主橋以下14 m的棧道橋面進(jìn)行。為保證掛籃在起吊過程中的安全，掛籃在橋下安裝位置需與橋面提吊點(diǎn)一一對應(yīng)，調(diào)整好位置后拼接第一根主縱梁的兩段梁，將第一根主縱梁調(diào)整到位，安裝前橫梁及兩根內(nèi)模邊梁，然后安裝中、后橫梁，安裝另一側(cè)主縱梁，最后安裝后斜桿并將提吊點(diǎn)吊耳安裝到位。掛籃提吊點(diǎn)布置見圖6中的墨點(diǎn)。

圖6 掛籃提吊點(diǎn)布置圖

拼裝承重平臺的同時(shí)，在0號、1號段梁面上安裝掛籃提吊系統(tǒng)。

前端提吊桁架懸臂長度為3 m，為防止提吊過程中將梁混凝土壓壞，前支點(diǎn)距梁斷面需大于500 mm。后端采用提吊扁擔(dān)梁，直接錨固在梁面上，外端懸臂，提吊點(diǎn)在梁外側(cè)500 mm，防止滑輪組在提吊過程中磕碰到混凝土梁損傷鋼絲繩，見圖7前后提吊裝置圖。

圖7 前后提吊裝置圖

（1）先連接兩片提吊桁架成整體并錨固，安裝前端提吊用橫梁及導(dǎo)向輪。之后將前提吊卷揚(yáng)機(jī)安裝在離提吊桁架較遠(yuǎn)的塔底，保證鋼絲繩順序排繩，防止鋼絲繩跳槽，同時(shí)需要把鋼絲繩在卷筒上卷4～5圈，另一端依次繞在定滑輪組與動(dòng)滑輪組上，最后將該端鋼絲繩固定于定滑輪組上。

（2）安裝并錨固后提吊扁擔(dān)梁、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組及鋼絲繩等。將動(dòng)滑輪組緩慢下降到承重平臺處，連接滑輪組、提吊帶及承重平臺。需要注意的是，連接到位后需反復(fù)調(diào)節(jié)四組鋼絲繩長度，防止四個(gè)提吊點(diǎn)位置不同時(shí)受力，造成安全隱患。此外，在提吊前需將安全備用裝置安裝到位，該掛籃采用四組PSB930精軋螺紋鋼精束作為安全保護(hù)裝置。

（3）將掛籃錨筋從梁面穿下錨固好準(zhǔn)備就緒掛籃準(zhǔn)備提升。提吊系統(tǒng)安裝完畢見圖8提吊系統(tǒng)安裝完成圖。

圖8 提吊系統(tǒng)安裝完成圖

4 掛籃提升

啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，先緩慢將掛籃提起離地面20 cm，持荷30 min，再將掛籃緩慢降落到棧道橋平面，如此反復(fù)3次，不斷調(diào)整前后四臺卷揚(yáng)機(jī)盤繩速度及各鋼絲繩長度，盡量控制同步提升，必要時(shí)可在后端增加適當(dāng)配重，保證前后平衡。此外在試提升過程中隨時(shí)觀察掛籃吊耳、銷軸、滑輪組、卷揚(yáng)機(jī)及鋼絲繩等使用情況，一旦出現(xiàn)狀況應(yīng)立即停止檢修或更換提升設(shè)備，提升用卷揚(yáng)機(jī)需具有良好的剎車功能。

掛籃提升以5 cm提升高度作為控制，每提升一高度保持5 min，采用間斷提升方法，方便控制調(diào)整。若采用不間斷連續(xù)提升，掛籃自重較大，不能及時(shí)剎車，造成安全隱患。

安全備用裝置在梁面采用空心千斤頂，隨掛籃升高進(jìn)行高度調(diào)整。

由于赤道幾內(nèi)亞施工條件受限，掛籃吊裝時(shí)采取單側(cè)依次吊裝的方法，即先進(jìn)行一側(cè)掛籃的吊裝就位后，再進(jìn)行另一側(cè)掛籃的吊裝，為了確保主梁平衡，在吊裝前，同時(shí)將主梁兩端的掛籃進(jìn)行提升，使吊裝鋼絲繩受力達(dá)到掛籃的80%的重力，此時(shí)掛籃尚未離開掛籃拼裝平臺，在確保各吊裝系統(tǒng)安全的情況下，暫時(shí)鎖定主梁一端的掛籃不再提升，等另一側(cè)掛籃吊裝完成并與主梁錨固好后，再起吊另一端的掛籃。

掛籃提升到位后對掛籃進(jìn)行錨固，并將斜拉索掛好，之后再拆除提吊用裝置。掛籃提升現(xiàn)場見圖9所示。

圖9 掛籃吊裝施工實(shí)景

5 結(jié)語

（1）赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋前支點(diǎn)掛籃在提升設(shè)計(jì)中精確計(jì)算掛籃承重系統(tǒng)的重心，確定前后提吊點(diǎn)位置，確保提吊過程保持平衡，同時(shí)使提吊桁架和扁擔(dān)梁懸臂設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。

（2）掛籃在提升前做了多次試提及調(diào)整，保證每個(gè)提吊點(diǎn)受力均勻速度相同，達(dá)到指導(dǎo)后期工作的目的。

（3）采取一個(gè)掛籃在主梁一端低位半懸空使主梁受力，另一掛籃在主梁另一端吊裝的方法確保主梁施工平橫，同時(shí)又解決了非洲施工條件受限的困難。

（4）充分考慮安全因素，掛籃在提升時(shí)采用間斷提升法，并安裝了備用裝置。

赤道幾內(nèi)亞Mbini大橋主梁前支點(diǎn)掛籃的成功吊裝，為以后同類項(xiàng)目施工積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。