昌江大橋連續(xù)剛構(gòu)三角掛籃設(shè)計(jì)與施工

李炎軍

摘 要：站前二路跨昌江河橋梁主橋橋型為預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)，連續(xù)箱梁斷面采用單箱直腹板斷面，主梁節(jié)段長、質(zhì)量重、幅寬寬、高度高。本文結(jié)合實(shí)例，詳細(xì)介紹主梁采用三角掛籃懸澆工藝的設(shè)計(jì)、計(jì)算與安裝施工，對(duì)同類橋型的掛籃施工具有借鑒參考意義。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu);箱梁;三角掛籃;設(shè)計(jì);施工

1 工程概況

站前二路跨昌江河橋梁全長975 m，主橋長度269 m，上部結(jié)構(gòu)采用雙幅變高單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，單幅橋面寬20.3 m，底板寬13.3 m，跨徑布置：72+125+72 m。中支點(diǎn)梁高7.5 m，跨中梁高3.0 m，箱梁高度按1.8次拋物線形變化，邊跨與中跨梁高對(duì)稱。連續(xù)箱梁頂板設(shè)置1.5%橫坡，底板底橫向?yàn)槠狡?。截面尺寸：頂板?0 cm;底板30 cm～

100 cm;腹板45 cm～90 cm，懸臂板長1.5 m， 板根部厚度55 cm。在墩頂及中跨跨中位置設(shè)置橫梁。箱梁共分17節(jié)段，0#段長度為13 m，其余節(jié)段3.0 m～4 m，合龍段長2.0 m。全橋半幅設(shè)置1個(gè)主跨合龍段及2個(gè)邊跨合龍段。0#塊從縱橋向兩側(cè)懸臂伸出橋墩各1.5 m，墩梁剛性固結(jié)。節(jié)段最重為3.5 m長4#塊節(jié)段，節(jié)段重為249.6 t，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。

2 掛籃設(shè)計(jì)

根據(jù)本橋?qū)嶋H情況，比較了懸臂式掛籃和菱形掛籃的特點(diǎn)，選用結(jié)構(gòu)輕巧、安裝方便、重心相對(duì)偏低的三角型掛籃，掛籃及附件總重量約78 t，與節(jié)段重量之比僅為0.31，用鋼量小，成本低廉。

掛籃由主桁架、上下橫梁、懸吊系統(tǒng)、底籃、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等組成。

（1）主桁架。主桁架為三角桁架，由主縱梁、立柱、斜拉桿組成，本掛籃設(shè)有兩根主桁架，兩根主桁架之間采用鋼桁架連接，保持主桁架的穩(wěn)定。每片主桁架由一根主縱梁和一根型鋼立柱及兩對(duì)斜拉桿組成，主縱梁為自制鋼梁，鋼梁長度12.00 m，截面形式為2H70雙拼，共2根;三角架立柱由兩根2H30雙拼組焊而成;斜拉桿采用兩根H30鋼。兩根主桁架分別布置在箱梁腹板截面中心。

（2）前、后（上、下）橫梁。前上橫梁、前后下橫梁均為雙榀Ⅰ45B工字鋼，兩根工字鋼上、下兩面覆板，長度14.2 m;后下橫梁為雙榀2Ⅰ45B工字鋼，兩根工字鋼上、下兩面覆板，長度14.2 m。

（3）懸吊系統(tǒng)。掛籃懸吊均采用精軋螺紋鋼（前吊帶Φ32，后吊帶Φ32），可以較精確地調(diào)節(jié)掛籃底模的高度，前后共6根。

（4）底籃。底籃由前下橫梁、后下橫梁及小縱梁組成。小縱梁采用多根Ⅰ30B工字鋼排布。

（5）走行系統(tǒng)。由前后支腿、鋼軌及軌枕組成，作為掛籃主桁滑移時(shí)的滑行設(shè)施。走行系統(tǒng)采用手拉葫蘆，拉動(dòng)主桁架進(jìn)行滑移。

（6）錨固系統(tǒng)。由錨固部件、錨固筋、后錨梁等組成，使掛籃在澆筑砼或底模平臺(tái)走行時(shí)，具有必要的穩(wěn)定性。錨固筋利用箱梁頂板上的預(yù)留孔，采用Φ32精軋螺紋鋼。

（7）模板系統(tǒng)。為確保梁體外觀質(zhì)量，外模采用定型鋼模，內(nèi)模采用竹膠板，腳手架支撐。外模板采取“側(cè)模夾底?！毙问?，根據(jù)梁高漸變調(diào)整底模。

3 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 計(jì)算參數(shù)

（1）Q235鋼容許曲應(yīng)力：[σ]=190 MPa，容許剪切應(yīng)力：[τ]=110 MPa。

銷軸材質(zhì)為45#鋼，[σ]=360 MPa，容許剪切應(yīng)力：[τ]=196 MPa。

精軋螺紋鋼筋采用PSB930，材料特性為：fy=930 MPa。

（2）混凝土容重取26 kN/m3，鋼彈性模量Es=2.05×

105 MPa。

（3）（施工荷載+模板重量）取混凝土重量的1.05。

（4）荷載組合系數(shù)為：1.2×掛籃自重+1.4×（混凝土荷載+模板重量+施工荷載）。

（5）荷載取值：

模板計(jì)算荷載包括：模板及支架支撐自重;新澆混凝土自重（含鋼筋重量）;施工人員及設(shè)備荷載;傾倒砼與振搗產(chǎn)生的荷載。

模板、支架支撐等自重：

施工人員及運(yùn)輸機(jī)具荷載：

傾倒砼及振搗產(chǎn)生的荷載：

3.2 掛籃強(qiáng)度計(jì)算

掛籃設(shè)計(jì)采用Midas Civil軟件建模計(jì)算。

3.2.1 底模強(qiáng)度計(jì)算

（1）面板計(jì)算。底模采用8 mm鋼板+[8，其中 [8按橫220 mm間距進(jìn)行布置，密鋪于掛籃底模平臺(tái)縱梁上，按單向板計(jì)算，按兩跨等跨連續(xù)梁計(jì)算。

3.3.6 抗傾覆計(jì)算

反力為13t，滑道錨固鋼筋采用?32 mm精軋螺紋鋼。整體抗傾覆安全系數(shù)按2倍考慮，則后錨固鋼筋拉應(yīng)力實(shí)際為：，滿足要求。

4 掛籃施工

4.1 掛籃安裝

掛籃模板在后場利用墩身模板進(jìn)行改制，加工后運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場拼裝。

（1）先在0#塊梁面放樣，標(biāo)示掛籃主縱梁與后上橫梁的中心線，用水準(zhǔn)儀抄平。

（2）走行軌道。將軌道中心線對(duì)準(zhǔn)主縱梁的標(biāo)示線，誤差控制在±10 mm內(nèi)，軌道的底部與橋面接觸位置墊平，誤差控制在10 mm內(nèi)。

（3）主桁梁。單片主桁梁采用1臺(tái)50 t吊車，將主桁吊到橋面后，直接安裝到軌道上，帶緊后錨。

（4）后錨固點(diǎn)及壓架。此裝置是掛籃的關(guān)鍵固定系統(tǒng)，安裝時(shí)必須認(rèn)真檢查各危險(xiǎn)部位，嚴(yán)格按裝配圖進(jìn)行安裝。

（5）上橫梁。按裝配圖放置上橫梁，并將橫梁和主梁的交接點(diǎn)焊接固定。

（6）吊帶及下橫梁。后下橫梁采用1臺(tái)50 t汽車吊吊裝到位，并按裝配圖安裝有關(guān)組件，然后利用千斤頂頂升，用汽車吊起吊下橫梁，用吊桿將下橫梁調(diào)整到位。

（7）小縱梁和模板。安裝模板前需先校正小縱梁整體平整度，確保模板與小縱梁密貼。

4.2 掛籃就位

（1）放松后吊帶，先旋出吊帶下部的調(diào)節(jié)螺母，然后拆除該構(gòu)件。

（2）用手動(dòng)千斤頂將吊桿組件的扁擔(dān)頂起，松開錨具，然后放松千斤頂，使掛籃底籃下降，操作時(shí)需保持掛籃的吊桿組件同步進(jìn)行。

（3）觀察模板的下降情況，采取措施使模板與澆筑段分離。

（4）放置軌道。在主縱梁的下部放置支架。

（5）在主縱梁上放置壓架，拆除后錨固點(diǎn)。

（6）在軌道上放置頂架，用2只32 t千斤頂向前頂推主梁，使整個(gè)掛籃推進(jìn)到下一澆筑段。

（7）安裝后錨固點(diǎn)，調(diào)節(jié)掛籃主梁的位置，達(dá)到施工控制的要求。

（8）提升掛籃底模，使其達(dá)到施工控制要求。

（9）安裝后吊帶，并用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將其與主橋底板緊固。

（10）安裝模板，調(diào)整有關(guān)裝置，澆筑混凝土。

4.3 掛籃推進(jìn)

（1）拆除所有模板梁體內(nèi)對(duì)拉螺栓，解除約束，外模板向兩側(cè)吊移至少10 cm。

（2）利用千斤頂將錨固前后上橫梁卸落裝置調(diào)整，使底模脫離箱梁底板。

（3）放松中間主縱梁的后錨，將該主縱梁用千斤頂提升，使其支座脫離橋面，利用邊腹板主縱梁行走。

（4）施工前，在主縱梁上焊接后座扣住已完成箱梁斷面，作為掛籃牽引系統(tǒng)。

（5）帶緊走行后錨，使主縱梁前端上抬，主縱梁前端用走行支架墊實(shí)以減小后錨壓力，拆除梁內(nèi)吊桿。

（6）掛籃前進(jìn)采用10 t手拉葫蘆拉進(jìn)，推進(jìn)時(shí)手拉葫蘆作用力大力一致，注意掛籃的平衡同步，確保掛籃的縱軸線方向保持不變。同時(shí)，要求對(duì)稱兩副掛籃保持基本同步，步差不得超過2 cm。

（7）掛籃推進(jìn)到位（后吊桿中心位于箱梁節(jié)段斷面以內(nèi)60 cm）后，調(diào)整底模至正確位置，底模中軸線偏差不應(yīng)大于5 mm，安裝后錨吊帶和梁內(nèi)吊桿。

（8）擰緊錨固扁擔(dān)螺母，頂升千斤頂，在松馳狀態(tài)下旋松錨固墊塊螺母。繼續(xù)頂升千斤頂，使底模緊貼于箱梁底板、翼緣模板且前端底模標(biāo)高符合施工要求，隨后擰緊錨固墊塊螺母。千斤頂回油，并擰緊錨固橫梁螺母。

（9）擰緊箱梁內(nèi)吊桿螺母并給予預(yù)緊力，使底模與節(jié)段梁底充分密貼。

（10）將中間主縱梁放下落于橋面，端部墊實(shí)，收緊后錨，使主縱梁前端受力。

（11）混凝土澆筑工況允許風(fēng)速：8級(jí);

掛籃推進(jìn)工況允許風(fēng)速：6級(jí)。

（12）掛籃推進(jìn)全過程應(yīng)設(shè)一名專業(yè)監(jiān)護(hù)人監(jiān)督掛籃操作安全。

（13）同一“T”構(gòu)兩套掛籃推進(jìn)距離不得相差0.5 m以上，以確保結(jié)構(gòu)安全。

4.4 掛籃糾偏

為防止各個(gè)節(jié)段之間銜接偏差而致箱梁合攏后的整體線型不平順，在施工過程中必須采用有效的措施進(jìn)行線型偏差調(diào)整：

（1）測量放樣與線形控制嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。

（2）將橋中心線在梁頂板標(biāo)示出來，掛籃移動(dòng)時(shí)嚴(yán)格按中線方向進(jìn)行。

（3）施工到第10節(jié)段后要加強(qiáng)對(duì)節(jié)段撓度觀測，對(duì)平面位置和高程要進(jìn)一步精確測量。

4.5 掛籃荷載試驗(yàn)

為檢驗(yàn)掛籃受力狀況，測量吊帶、后錨在負(fù)載下伸長量，為制定掛籃底模預(yù)拋高值，決定對(duì)最先使用的一套掛籃實(shí)施全荷載試驗(yàn)。

掛籃荷載實(shí)驗(yàn)在平整的場地上進(jìn)行，采用兩支掛籃主桁架對(duì)拉的方式，以4#塊荷載為基準(zhǔn)，試驗(yàn)荷載取249.6 t，分級(jí)加載，最大加載為最大使用荷載的1.3倍。預(yù)加載以消除掛籃產(chǎn)生的非彈性變形，并測定掛籃實(shí)際的承載能力及塊件荷載作用下的變形情況。施工過程中，將掛籃的彈性變形量納入施工預(yù)拱度計(jì)算考慮。

4.6 三角形掛籃拆卸

（1）拆除順序：與掛籃安裝步序反向進(jìn)行：

拆除內(nèi)、外模板→掛籃移到0#塊附近→拆除修飾架→拆底籃→拆主桁架。

（2）把掛籃移到0#塊附近，塔吊作業(yè)方便且吊裝能力最大的地方。

（3）拆除修飾架。

（4）拆除底籃。

（5）主桁架拆除：單個(gè)掛籃遵循先組裝的后拆，后組裝的后拆，左右三角架對(duì)稱拆除原則。即三角架的橫向聯(lián)系→斜拉板和立柱→前、后上橫梁→主縱梁聯(lián)系梁→主縱梁。

4.7 掛籃施工應(yīng)注意的問題

（1）掛籃前移時(shí)，必須將已澆筑梁段對(duì)應(yīng)的頂板束和腹板束張拉、壓漿完成并達(dá)到強(qiáng)度之后方可進(jìn)行掛籃移動(dòng)。

（2）箱梁頂板混凝土面，尤其腹板位置頂面應(yīng)平整，以達(dá)到主導(dǎo)梁（或走行軌）安裝要求，埋置的精軋鋼筋必須在一條線上，不能錯(cuò)位太大。

（3）掛籃安裝時(shí)要嚴(yán)格控制整體中線位置、水平及上下、左右對(duì)稱。

（4）為防止錨固點(diǎn)和后吊桿周邊的混凝土因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂縫，錨固桿和后吊桿螺栓一定要均勻受力，螺帽要松緊一致，墊木與混凝土接觸面要平整。

（5）掛籃施工時(shí)，多為高空作業(yè)，必須設(shè)臨時(shí)圍護(hù)欄桿和安全網(wǎng)。

5 結(jié)語

通過施工檢驗(yàn)，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用的三角掛籃結(jié)構(gòu)簡單，自重輕，拆卸方便，作業(yè)面寬敞。掛籃所需的材料均為常見的普通型材，加工簡單，節(jié)約成本，掛的剛度大，變形小，有利于施工的安全和施工監(jiān)測。掛籃走行采用無平衡配重的走行方式，移動(dòng)方便、快捷、穩(wěn)定性好，所有模板同時(shí)一起移動(dòng)，掛籃一次走行到位的時(shí)間在4 h～6 h之間，可以極大的節(jié)省時(shí)間，利于工程進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)：

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