橋梁懸臂段掛籃研究及行走速度影響因素分析

溫利強(qiáng)，申鐵軍，高 鵬

(1.山西路橋第五工程有限公司,山西 太原 030006; 2.山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030006； 3.山西省煤系固廢利用工程技術(shù)研究中心，山西 長(zhǎng)治 046000)

0 引言

橋梁懸臂梁體如為單箱單室箱梁結(jié)構(gòu)，掛籃采用菱形結(jié)構(gòu)，掛籃行走時(shí)必然要產(chǎn)生微弱前傾、抖動(dòng)，對(duì)掛籃行走的安全性與穩(wěn)定性有一定影響，同時(shí)也會(huì)影響掛籃的行走速度。所以，在實(shí)際操作中施工難度較大，有待于進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新。

1 剛構(gòu)橋懸臂段掛籃技術(shù)

1.1 工程概況

偏關(guān)沿黃旅游公路項(xiàng)目位于山西省忻州市偏關(guān)縣，地處晉西北的晉蒙交界處，K31+179關(guān)河口大橋起止里程K31+050～K31+308，全長(zhǎng)258 m，中心里程:K31+179。主橋上部結(jié)構(gòu)為50 m+90 m+50 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)剛構(gòu)。梁體為單箱單室直腹板變截面箱梁，橋面頂板寬8.5 m，底板寬5 m，梁體全長(zhǎng)190 m。上部結(jié)構(gòu)剛構(gòu)懸臂段采用掛籃對(duì)稱(chēng)懸澆，現(xiàn)澆節(jié)段長(zhǎng)3 m～4 m，最大懸澆主梁節(jié)段混凝土重146.5 t。連續(xù)箱梁采用縱向、豎向的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。關(guān)河口大橋目前為山西省忻州市施工難度最大，技術(shù)難度最高的橋梁。

1.2 掛籃材料分析

掛籃為菱形掛籃，菱形骨架用雙Ⅰ36號(hào)普通熱軋槽鋼阻焊，前橫梁用雙Ⅰ40號(hào)工字鋼組焊，前、后托梁用雙Ⅰ36號(hào)工字鋼組焊，底縱梁采用單Ⅰ36號(hào)工字鋼，中門(mén)架上、下弦桿由雙Ⅰ12號(hào)槽鋼組焊，外導(dǎo)梁采用Ⅰ36號(hào)普通熱軋槽鋼，中門(mén)架腹桿由雙Ⅰ8號(hào)槽鋼組焊，內(nèi)導(dǎo)梁用單Ⅰ36號(hào)普通熱軋槽鋼組焊，吊桿用PSB830Ф32精軋螺紋鋼[1]，詳見(jiàn)表1。

表1 剛構(gòu)橋懸臂段菱形掛籃配件明細(xì)表

1.3 掛籃結(jié)構(gòu)形式

掛籃主桁架為型鋼組合組成。掛籃為鋼立柱、鋼吊桿、鋼拉桿、鋼下橫梁、鋼上橫梁、鋼底平臺(tái)分配梁組成一個(gè)整體。吊桿用Q345鋼材制作，分配梁、橫梁為工字鋼、槽鋼加工[2]。

1.4 托架結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)0號(hào)塊截面形式，墩頂托架指順橋向懸臂三角托架的結(jié)構(gòu)形式。順橋向懸臂三角托架用預(yù)埋型鋼構(gòu)件。每單墩前、后端(順橋向)各布置4組作為懸臂段腹板、底板混凝土的承力支撐，三角托架上鋪設(shè)掛籃前、后下橫梁，上鋪底縱梁與掛籃底模[3]。

1.5 托架技術(shù)參數(shù)

1)混凝土自重:GC=26.5 kN/m3。2)鋼彈性模量:Es=2.06×105MPa。3)材料容許應(yīng)力。a.用于0號(hào)塊支架工程型鋼及鋼管采用Q235鋼材制作，設(shè)計(jì)允許拉、壓、彎應(yīng)力。b.厚度或直徑不大于16 mm，[σ]=15 MPa，抗剪強(qiáng)度[τ]=125 MPa。c.厚度或直徑大于16 mm～35 mm，f=205 MPa,fv=120 MPa。d.混凝土自重GC=26.5 kN/m3；彈性模量E=206×103MPa, 焊縫允許正應(yīng)力[σ]=145 MPa，抗剪強(qiáng)度[τ]=85 MPa；40Cr鋼，剪應(yīng)力取 570 MPa。e.PSB930 精軋螺紋鋼，[σ螺紋鋼]=770 MPa。

1.6 掛籃施工分析

在上一節(jié)段腹板兩側(cè)的主梁的對(duì)應(yīng)位置的每根主梁上預(yù)留孔道，作為錨固系統(tǒng)孔道。后錨吊桿通過(guò)梁體預(yù)留孔錨固在頂板、翼板上，后錨梁的設(shè)計(jì)用雙拼槽鋼阻焊，錨固時(shí)要設(shè)斜墊塊，從而保證后錨桿受力垂直，單片菱形架要設(shè)6根后錨吊桿與3根后錨梁，行走軌道與梁體通過(guò)預(yù)埋Ф32精軋螺紋鋼來(lái)錨固[4]。

2 掛籃行走速度影響因素

2.1 軌道布設(shè)

1)軌道布設(shè)不平整。即掛籃將要移動(dòng)到軌道的端頭時(shí)，右邊軌道端頭被壓的很緊，而左邊軌道的尾部相對(duì)于橋面卻出現(xiàn)了微小的間隙，造成兩側(cè)掛籃移動(dòng)不一致，行走緩慢。

2)軌道布設(shè)不平行。即掛籃移動(dòng)時(shí)軌道在橫橋向發(fā)生了微小的移動(dòng)，并且掛籃支點(diǎn)與軌道間發(fā)出“嘎嘎”的響聲，且人員比較費(fèi)力，掛籃移動(dòng)緩慢;掛籃移動(dòng)過(guò)后，在軌道側(cè)面上留下了掛籃支點(diǎn)的“齒痕”。

2.2 手拉葫蘆銹蝕嚴(yán)重、操作用力不均

筆者發(fā)現(xiàn)手拉葫蘆雖有銹蝕,增大了鏈條與齒輪之間的摩擦力,導(dǎo)致鏈條在齒輪上滑動(dòng)不夠順暢,影響掛籃的行走,但不是主要原因。施工中存在操作步驟不一致，節(jié)奏不統(tǒng)一的情況，造成兩側(cè)掛籃行走不一致，移動(dòng)緩慢。

2.3 其他情況分析

1)軌道錨固是否不緊。筆者對(duì)掛籃行走軌道進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢査發(fā)現(xiàn)軌道錨固采用墊片加雙層錨固螺栓，螺栓緊固未松動(dòng)，在掛籃移動(dòng)時(shí)，軌道與底板間未發(fā)現(xiàn)明顯間隙，掛籃未發(fā)生前傾，而增加與軌道的摩擦力，所以排除此項(xiàng)原因。

2)支點(diǎn)是否表面粗糙?，F(xiàn)支點(diǎn)與軌道接觸面采用不銹鋼板組焊而成，在支點(diǎn)加工時(shí)，對(duì)組焊面做過(guò)細(xì)致的打磨。在掛籃移動(dòng)時(shí)，對(duì)支點(diǎn)不銹鋼板進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)鋼板表面依然平滑、干凈，所以排除此項(xiàng)原因。

3)施工環(huán)境是否合理。掛籃移動(dòng)時(shí)，作業(yè)人員需20人左右，分部在兩段，每套掛籃分布10人，分布在8.5 m×4 m的范圍內(nèi)，作業(yè)面雖然較小，但能滿(mǎn)足人員移動(dòng)和掛籃施工，同時(shí)對(duì)手拉葫蘆進(jìn)行檢測(cè)，工作時(shí)通過(guò)葫蘆傳給掛籃的力較小，噸位能夠滿(mǎn)足施工要求。

3 提高掛籃行走速度的措施

3.1 針對(duì)軌道鋪設(shè)不平整

1)每次掛籃移動(dòng)前，測(cè)量人員實(shí)測(cè)出將要鋪設(shè)軌道處的橋面標(biāo)高，與設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)比，制作出相應(yīng)厚度的鋼板墊塊找平，將三條軌道控制在同一標(biāo)高上。

2)由于掛籃移動(dòng)過(guò)程中前支點(diǎn)受力很大且為集中受力，軌道下鋼枕間距不同會(huì)使軌道產(chǎn)生的撓度不同，有時(shí)候三片桁片之間產(chǎn)生撓度變形不一致會(huì)使掛籃整體內(nèi)力增大，影響掛籃整體穩(wěn)定性。因此開(kāi)始在軌道底部將原來(lái)每隔60 cm設(shè)置一道鋼枕改成每隔30 cm設(shè)置一道鋼枕。為了能使掛籃移動(dòng)通過(guò)軌道接頭時(shí)更為順暢，將原來(lái)軌道接頭處的焊接形式改成榫接形式，克服了原有焊接式接頭所產(chǎn)生的錯(cuò)臺(tái)對(duì)掛籃移動(dòng)的影響。

3.2 針對(duì)軌道鋪設(shè)不平行

1)檢測(cè)掛籃三片主桁片的距離，查看掛籃在使用過(guò)程中三片桁片的支點(diǎn)位置是否存在相對(duì)位移。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)掛籃三片桁片支點(diǎn)之間基本上沒(méi)有相對(duì)位移。所以重點(diǎn)要控制軌道之間的相對(duì)位置，見(jiàn)圖1。

2)鋪設(shè)軌道前，先由測(cè)量人員實(shí)地放樣畫(huà)線(xiàn)，軌道鋪設(shè)完畢后再由技術(shù)人員檢測(cè)三條軌道間的相對(duì)距離，每?jī)蓷l軌道沿著軌道長(zhǎng)度方向測(cè)前后2個(gè)點(diǎn)，這2個(gè)點(diǎn)之間的距離相等即可。

3)軌道距離控制完成后，將原來(lái)每隔2.0 m設(shè)置一道加固橫梁改成每隔1.5 m設(shè)置一道，增加軌道錨固強(qiáng)度，這樣可以避免掛籃移動(dòng)稍有不慎就會(huì)帶動(dòng)軌道偏位。軌道若偏位，三片軌道不再平行，將直接影響掛籃的行走質(zhì)量。

3.3 針對(duì)手拉葫蘆銹蝕嚴(yán)重、操作用力不均

減小手拉葫蘆鏈條與齒輪之間的摩擦力,鏈條在齒輪上滑動(dòng)能夠順暢,工人拉葫蘆基本做到了同時(shí)用力，有步驟、有節(jié)奏地進(jìn)行，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工人重新進(jìn)行技術(shù)交底，工人用力不均的現(xiàn)象也得到了有效控制，在行走軌道上每隔10 cm用紅色噴漆做一道標(biāo)記作為參考，使得三道桁架移動(dòng)盡量保證同步。

4 結(jié)語(yǔ)

按照上述軌道鋪設(shè)修改措施執(zhí)行后，三條軌道大多處于同一水平面。在后來(lái)的掛籃移動(dòng)中，軌道后端與橋面有間隙，或者軌道前端壓碎混凝土橋面的現(xiàn)象再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。根據(jù)以上分析，掛籃行 走從平均7.4 h降低至5 h，提高掛籃移動(dòng)時(shí)間效率32%，有效提升掛籃施工效率，壓縮施工工期，降低施工成本。