一種通用型牽索掛籃的設(shè)計(jì)及計(jì)算分析

劉程洪

摘 要：文章通過對329國道舟山普陀勾山至小干連接線工程1標(biāo)主橋掛籃施工進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了一套適應(yīng)于空間索面的牽索掛籃，現(xiàn)將該通用型牽索掛籃主要構(gòu)件的參數(shù)、尺寸及計(jì)算分析時工況、荷載、邊界條件選取等成果進(jìn)行分享交流。

關(guān)鍵詞：浦西大橋 牽索掛籃 圓鋼吊桿

1.工程概況

329國道舟山普陀勾山至小干連接線工程1標(biāo)主橋采用130+300+130m雙塔雙索面PC梁斜拉橋，主梁為單箱三室預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。箱梁中心高2.75m，主梁全寬19m。

斜拉索采用扇形空間雙索面布置，每塔每索面共18對斜拉索，共144根?？紤]到張拉空間需要，塔上索距分別為2m、2.1m，梁上索距除邊跨壓重區(qū)為4m外，其余均為8m。斜拉索毛巾采用冷鑄錨頭錨固體系，均在主塔端張拉。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主塔兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)梁段的懸臂澆筑需采用牽索式掛籃，如圖1為浦西大橋效果圖。

2.掛籃總體設(shè)計(jì)

本工程主橋懸澆箱梁采用自主研發(fā)的前支點(diǎn)式牽索掛籃，該掛籃由承重系統(tǒng)，提升錨固系統(tǒng)及止推系統(tǒng)，定位調(diào)整系統(tǒng)，行走系統(tǒng)，模板系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。施工掛籃總重約為148t，其中掛籃結(jié)構(gòu)重約115.2t、走道自重約18t、模板重15t。

2.1承重系統(tǒng)

承重系統(tǒng)包括2片主縱箱梁、1片前橫箱梁、1片帶C形掛鉤的后橫箱梁、多排分布貝雷梁及行走、牽引和吊掛裝置。

（1）主縱梁：采用Q235B鋼板工廠組焊而成，斷面為1400×1500mm，局部（C型掛鉤處）由梁高1500mm加高到1800mm，其中頂、底板厚為16mm，腹板厚為12mm，隔板為10mm鋼板。為適應(yīng)斜拉索角度變化，主縱梁前端由1.5m變寬到1.7m并設(shè)計(jì)為圓弧狀。

（2）后橫梁：采用Q235B鋼板工廠組焊而成，斷面為700×1500mm，其中中頂、底板厚為16mm，腹板厚為12mm，隔板為10mm鋼板。為改善掛籃結(jié)構(gòu)整體受力，后橫梁上布置吊桿。

（3）前橫梁：采用Q235B鋼板工廠組焊而成，斷面為700×1500mm，其中中頂、底板厚為16mm，腹板厚為12mm，隔板為10mm鋼板。

（4）分布貝雷梁：采用1.5m高貝雷，貝雷間通過花窗連接，主要承擔(dān)混凝土澆筑荷載及加強(qiáng)掛籃的整體穩(wěn)定性。

2.2提升錨固及水平止推系統(tǒng)

提升及錨固系統(tǒng)主要采用圓鋼吊桿。提升千斤頂采用液壓穿心式千斤頂，以確保安全和調(diào)位方便，提高自動化。錨固系統(tǒng)吊桿采用直徑φ80mm圓鋼（40Cr），提升下放系統(tǒng)吊桿采用φ60mm圓鋼（40Cr）。

水平止推系統(tǒng)固定設(shè)置于主縱梁上尾部，利用斜拉索已澆筑主梁錨塊作為水平抗推結(jié)構(gòu)，方便掛籃抵抗在澆筑過程中產(chǎn)生的水平力。

2.3定位調(diào)整系統(tǒng)

掛籃縱橫向定位依靠設(shè)于掛鉤和主縱梁尾部的定位輪，每套掛籃設(shè)4個定位輪，掛籃平面位置可通過千斤頂調(diào)整。

2.4走行系統(tǒng)

掛籃行走系統(tǒng)主要有C型掛鉤及主縱梁尾部行走反頂輪構(gòu)成。掛籃前移采用液壓油缸作為行走動力，走行面設(shè)置四氟滑板。

2.5模板系統(tǒng)

箱梁外模采用大塊鋼模，內(nèi)模采用木模鋼管支架體系。

3.掛籃工作原理

掛籃懸澆施工共分為三個階段循環(huán)進(jìn)行，三個節(jié)段分別是掛籃前移、空籃張拉拉索、箱梁砼澆筑。

3.1掛籃前移

掛籃拉索體系轉(zhuǎn)換后安裝新澆梁段下放錨桿，前、后錨桿組同時下放掛籃，安裝就位行走反頂輪，釋放錨桿組，牽引C型掛鉤使掛籃前移，掛籃就位后安裝錨桿組，將掛籃提升到位。

3.2空籃掛索

移機(jī)到位后，前段安裝拉索接長桿，尾端安裝止推裝置抵抗斜拉索水平分力，掛索，張拉斜拉索至施工需用索力。

3.3箱梁懸澆施工

綁扎鋼筋、安裝模板及支架。由中間向兩端同步對稱澆筑砼。養(yǎng)護(hù)砼箱梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后張拉鋼絞線，并完成體系轉(zhuǎn)換，將施加于掛籃上的索力轉(zhuǎn)換到混凝土箱梁上，按照施工監(jiān)控要求張拉到設(shè)計(jì)索力。

4.掛籃計(jì)算分析

4.1計(jì)算荷載的取值及處理

作用于掛籃的荷載分為砼荷載、模板荷載、施工平臺荷載、人員機(jī)具荷載及斜拉索張拉荷載等，牽索掛籃上施工荷載統(tǒng)計(jì)如表1所示：

掛籃計(jì)算時針對不同荷載類型分別采用梁單位加載、掛籃全承載面加載及掛籃承載面分配加載。

4.2整體分析計(jì)算工況的選取及荷載組合

（1）移機(jī)工況

掛籃拉索體系轉(zhuǎn)換后安裝新澆梁段下放吊桿，前、后吊桿組同時下放掛籃，安裝就位行走反頂輪，釋放吊桿組，通過牽引C型掛鉤底部的重物移運(yùn)器使掛籃前移，掛籃就位后安裝吊桿組，將掛籃提升到位。

掛籃荷載：外模及三角支架荷載；掛籃自重荷載；忽略行走牽拉力影響。

邊界條件：C型掛鉤吊掛；主縱梁尾端反頂輪反頂。

（2）空籃張拉拉索工況

移機(jī)到位后，安裝止推裝置抵抗斜拉索水平分力；主縱梁前端安裝拉索接長桿，掛索并張拉斜拉索至施工初拉索力。

掛籃荷載：全部模板及三角支架荷載；掛籃自重荷載；斜拉索張力荷載。

邊界條件：吊桿組錨固；主縱梁底座及反頂裝置頂緊已澆筑砼面；安裝拉索接長桿并錨固在主縱梁前端錨梁處；安裝水平止推裝置并頂緊斜拉索梁端錨塊。

（3）澆筑工況

綁扎鋼筋，安裝模板、支架，由中間向兩端同步對稱澆筑砼，澆筑完成后調(diào)整掛籃標(biāo)高，使其符合監(jiān)控值。養(yǎng)護(hù)砼箱梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后張拉鋼絞線，并完成體系轉(zhuǎn)換，將施加于掛籃上的索力轉(zhuǎn)換到混凝土箱梁上，按照施工監(jiān)控要求張拉到設(shè)計(jì)索力。

掛籃荷載：全部模板及三角支架荷載；掛籃自重荷載；斜拉索張力荷載；砼荷載。

邊界條件：吊桿組錨固；主縱梁底座及反頂裝置頂緊已澆筑砼面；安裝拉索接長桿并錨固在主縱梁前端錨梁處；安裝水平止推裝置并頂緊斜拉索梁端錨塊。

5.結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，越來越多的斜拉橋橋型進(jìn)入跨江、跨海通道及城市景觀橋梁建設(shè)中。牽索掛籃懸澆施工工藝的利用也逐漸普遍、常規(guī)，但各種形式斜拉橋掛籃的通用性并不強(qiáng)，給施工帶來很大困擾。

本工程在已建完成的甘竹溪特大橋、烏石北江特大橋牽索掛籃基礎(chǔ)上，采用箱型主梁+貝雷梁結(jié)合的承重結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種適用于空間索面的水平止推裝置，使?fàn)克鲯旎@的通用性得到一定程度的提升。本掛籃設(shè)計(jì)解決了空間索面斜拉橋牽索掛籃施工止推裝置設(shè)計(jì)的難題，指導(dǎo)工程施工安全有序開展，保證掛籃懸澆施工的安全，提高主梁懸澆施工效率，節(jié)約施工成本，對以后類似工程的施工有指導(dǎo)意義和借鑒作用。endprint