菱形掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)要點及技術(shù)淺析

薛偉鋒

摘 要：在大跨度橋梁工程施工中，懸臂澆筑施工是一種常用的施工技術(shù)。文章以實際工程為例，首先進(jìn)行菱形掛籃荷載計算及加載試驗，重點對菱形掛籃懸臂澆筑施工過程中的施工要點和施工技術(shù)進(jìn)行了分析和探討，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：菱形掛籃 懸臂澆筑 荷載計算

1.工程概況

連江大橋位于西牛鎮(zhèn)橋頭村，中心樁號為K249+55。橋位區(qū)屬于剝蝕丘陵地貌。地段起伏比較大，橋梁范圍中線地面高程為29.0～46.8m，橋位區(qū)跨越長江，位于西牛航運(yùn)樞紐庫區(qū)，距離大壩0.7km，采用連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁設(shè)計長度為568m，橋面凈寬度為2×11.5m，橋梁施工采用菱形掛籃懸臂澆筑施工法進(jìn)行施工。文章以此工程為例，對菱形掛籃懸臂澆筑施工要點進(jìn)行分析和探討。

2.菱形掛籃荷載計算

連江大橋設(shè)計為雙幅，單幅寬度為12.5m，箱梁底板寬度6.75m。箱梁中心梁高從0#塊的4m以2次拋物線趨勢變化到跨中的2m。箱梁塊段最重為2#塊（100.3t，3.5m），4#（99t，4m）為懸臂最長重量。主橋箱梁從2#塊起采用菱形掛籃懸臂澆筑施工，3#～5#墩采用改裝掛籃。每套掛籃由兩片主桁架組成，分別布置于箱梁兩邊腹板處，主桁架的后錨固利用預(yù)埋精軋螺紋鋼來作為錨固。

根據(jù)設(shè)計圖紙，掛籃自重及全部施工臨時荷載重量應(yīng)控制在65kN以下。荷載系數(shù)取值如下：

（1）考慮箱梁混凝土澆筑時漲模、動力等因素的超載系數(shù)取1.05；

（2）澆筑混凝土?xí)r的動力系數(shù)（荷載增大系數(shù)）取1.2（驗算強(qiáng)度）；

（3）施工機(jī)具及人群荷載1.5kPa（驗算模板按2.5kPa），荷載增大系數(shù)取1.4；

（4）施工振搗力：水平向2kPa，側(cè)向4kpa，荷載增大系數(shù)取1.4；

（5）底模板及底籃自重按23t設(shè)計，荷載增大系數(shù)取1.2；

（6）Vr=1/500，允許最大變形（包括吊帶變形的總和）為20mm。

根據(jù)掛籃受力特點，分別需要對底籃（縱梁、前后下橫梁、外導(dǎo)梁），頂板（頂板托架、內(nèi)導(dǎo)梁、頂板承重梁），提升系統(tǒng)（前長吊帶、內(nèi)外導(dǎo)梁前吊帶、內(nèi)導(dǎo)梁吊桿、后長吊帶、后短吊帶）、承重系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)進(jìn)行計算。

以底籃縱梁計算為例，取2#和4 #進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計算，2#塊長3.5m，4#長4m。取高邊邊腹板下縱梁計算。

（1）計算得到混凝土自重和荷載：2#斷面處為88.8kN/m，3#斷面處為78.3kN/m；

（2）計算得到人群荷載：1.89kN/m；振搗荷載（取2kPa）：2.52 kN/m；模板自重：0.81kN/m；縱梁自重：0.432kN/m；

（3）荷載：邊腹板下共計3組][32b槽鋼縱梁，驗算單組][32b槽鋼受力。計算荷載：

3.菱形掛籃加載試驗

結(jié)合類似工程的施工經(jīng)驗以及該工程的具體情況，設(shè)計使用兩片主桁對拉的方案進(jìn)行加載。在進(jìn)行加載前，平整好場地，對于兩片主桁架對應(yīng)的節(jié)點，要孔孔相對，并利用高強(qiáng)度螺栓錨固好。掛籃荷載利用100t穿心式千斤頂對直徑為32mm的精軋鋼進(jìn)行頂拉，進(jìn)而達(dá)到傳送預(yù)壓荷載的目的。對于掛籃后的節(jié)點，需使用4條精軋鋼和兩道錨扁擔(dān)進(jìn)行錨固。使用一個反壓扁擔(dān)和兩條精軋鋼對掛籃前的節(jié)點進(jìn)行固定。將一個千斤頂安裝到前節(jié)點支架和扁擔(dān)上。千斤頂?shù)膬啥撕蛼旎@的接觸面保持平整，避免出現(xiàn)偏心受力。通過計算，掛籃前部支點位置試壓荷載大小為57t，結(jié)合標(biāo)定油表的插值方程，計算出對應(yīng)讀數(shù)，然后逐級進(jìn)行加載。

（1）采用分級加載施工。進(jìn)行加載時分別按吊點可以承受最大荷載的30%、50%、80%、100%進(jìn)行加載。

（2）在進(jìn)行加載施工前，需在掛籃前后節(jié)點板上布設(shè)監(jiān)控點，并逐級進(jìn)行測量和監(jiān)控。

（3）進(jìn)行加載前，需安排工作人員對桁架加載過程中的穩(wěn)定性和變形情況進(jìn)行觀測。

（4）在施工現(xiàn)場對掛籃實際受力情況進(jìn)行模擬，將加載17.1t作為掛籃澆筑混凝土前的初始狀態(tài)，然后對掛籃加載到最大荷載值后產(chǎn)生的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

4.懸臂澆筑施工

4.1組裝掛籃及預(yù)壓操作

先在0號塊吊裝掛籃，先安裝掛籃的桁架結(jié)構(gòu)，組裝掛籃的懸吊結(jié)構(gòu)，在0號塊下設(shè)置輔助支架，這樣可以組裝掛籃的下面結(jié)構(gòu)即前下、后下橫梁以及底縱梁。完成組裝的掛籃。

完成組裝掛籃工作后，進(jìn)行預(yù)壓，確認(rèn)掛籃的牢固性，消除非彈性變形及測定掛籃在各級荷載下的變形量，壓重的數(shù)量主要以懸臂施工重量最大塊為標(biāo)準(zhǔn)。在底模和掛籃上受力主要部位設(shè)置觀測點，測出高程。壓重順序和灌注混凝土順序一致，及時觀測下沉情況，如果壓重超過總重量的110%時，立即停止壓重，保持2d，期間觀察和記錄不間斷。卸載的順序相反，卸載后整體觀察現(xiàn)澆支架，做好記錄。研究壓重所得到的數(shù)據(jù)，觀察到殘余變形、彈性變形，合理地改善模板。

4.2灌注掛籃懸臂

預(yù)壓施工后就可以知道掛籃的變形值、現(xiàn)成的立模高程，合理改變掛籃高度，立模，捆綁鋼筋，灌注混凝土。在施工過程中，記錄好兩側(cè)灌注混凝土的數(shù)量，同步對稱操作，兩側(cè)灌注混凝土之間的重量差要<1t。在澆筑施工中記錄好掛籃高程的變化情況以及灌溉混凝土的數(shù)量，計算出下一段立模高程。張拉依據(jù)規(guī)范進(jìn)行，兩側(cè)保持對稱、同步緩慢張拉，雙控方法主要核心思想是控制張拉力，輔助控制伸長量。

4.3壓漿施工

在完成張拉工作且將多余的預(yù)應(yīng)力筋切割完成后，立即使用C55混凝土進(jìn)行封錨，并在錨固強(qiáng)度達(dá)到要求以后進(jìn)行管道壓漿。壓漿作業(yè)時要求水泥強(qiáng)度控制在55MPa以上，并保持壓漿飽滿，利用智能壓漿系統(tǒng)對水膠比進(jìn)行控制。壓漿時，對梁板壓漿車進(jìn)行檢查，保證溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)以及梁孔兩端球閥處于打開狀態(tài)。當(dāng)漿液從反漿管流出后即可進(jìn)行壓漿。

4.4對現(xiàn)澆段進(jìn)行施工

對現(xiàn)澆段進(jìn)行施工，因為在北面的現(xiàn)澆段地形屬于平坦，主要借助碗扣式腳手架、工字鋼橫抬梁來施工。其支架設(shè)置如圖1所示。

4.5對合攏段進(jìn)行施工

在整座橋體利用預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工技術(shù)時，最核心的階段就是對合攏段進(jìn)行施工。當(dāng)完成對邊跨現(xiàn)澆段和7號梁段的張拉工作后，就要開始合攏段的施工工作。完善后的掛籃可作為合攏段的吊籃。將改制的掛籃殘余部分當(dāng)作邊跨合攏段的配重，在灌注合攏段混凝土?xí)r，這掛籃殘余部分不拆下，只有在張拉完鋼絞線后，才可以卸下這部分的配重。完成邊跨合攏段施工，接著就要對中跨合攏段進(jìn)行操作施工，其配重主要是袋裝碎石，完成壓配重后，利用合適的工具焊接合攏段鋼接桿，之后就可以拆除整座橋的臨時固定結(jié)構(gòu)，捆綁中跨合攏段的所用鋼筋，開始中跨合攏段的施工。最后中跨合攏段鋼絞線張拉工作結(jié)束后，就可以拆下現(xiàn)澆段支架。

5.結(jié)束語

綜上所述，采用菱形掛籃懸臂澆筑法進(jìn)行橋梁工程施工時，需不斷調(diào)節(jié)誤差，提高施工標(biāo)準(zhǔn)。使用有限元軟件對掛籃在施工過程階段的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)力、變形的計算復(fù)核，確保掛籃在施工過程各種狀態(tài)時均能滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等方面的要求。

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