后支點三角形掛籃預壓施工技術

王連彬 宋 均

（中交二航局二公司，重慶 400042）

1、概述

1.1 工程概況

合川嘉陵江南屏大橋主橋為跨越嘉陵江的特大橋，采用雙塔雙索面矮塔斜拉橋，跨徑布置為112+190+92m。引橋為連續梁+連續剛構組合形式，跨徑布置為82+82+82+82m，橋梁全長為722m。主橋結構支撐體系采用塔梁固結方式，全橋箱梁統一采用單幅單箱單室大懸臂斜腹式混凝土箱梁，主橋箱梁從懸臂根部高7m漸變到標準梁高4.5m，引橋箱梁從墩頂段梁高5m漸變到標準梁高4.5m。主橋橋寬27.5m，引橋橋寬24.5m，雙向四車道。

懸臂梁從第三節段開始采用逐段平衡懸澆的施工方法，節段長5m，主橋懸臂施工梁段最重為499.5T。

1.2 掛籃概況

南屏大橋引橋分A0現澆梁、P1～P3掛籃懸臂梁、P4現澆梁，主橋分P4現澆梁、P5懸臂梁、P6懸臂梁、A7現澆梁。全橋設計有五副掛籃施工懸臂梁，懸臂梁單節段長度均為5m。為簡化設計，本掛籃按照主橋主梁懸臂梁最重節段（500T）的施工要求進行設計，設計采用后錨三角型式，按結構功能分為：主桁系、模架系、懸吊系、錨固系、行走系、操作平臺及預埋件等系統。掛籃主桁長13.5m，寬25.9m，各構件由型鋼和鋼板焊接而成后通過銷子連接。單個掛籃含模板總重約185T。掛籃結構見圖1、圖2。

圖1 掛籃側視圖

掛籃構件由專業加工廠精加工及試拼，掛籃使用前應進行壓載試驗，消除非彈性變形并測定彈性變形量，為監控立模提供參考依據，并檢驗掛籃安全性。

1.3 掛籃預壓施工特點

1.3.1 工程前期受搶水施工影響，掛籃加工開始不及時，很大程度上壓縮了掛籃試拼及預壓等準備時間；

1.3.2 掛籃共五副，總量達1850T，而各墩掛籃懸澆施工開始的時間間隔不長，掛籃加工、堆放、試拼所需場地相當大；

1.3.3 掛籃主桁構件單重大，受塔吊吊重限制，掛籃安裝須通過專用吊架完成，安裝周期較長；

1.3.4 受上述因素影響，為盡量縮短掛籃安裝到投入使用的時間間隔，本工程掛籃預壓不在掛籃安裝到位后進行；

1.3.5 懸臂梁段單節段重量大，預壓所需荷載大。

2、施工工藝簡述

2.1 掛籃預壓工藝確定

南屏大橋除A0橋臺、P1墩、A7橋臺在陸上外其余各墩均為水中墩，前期未搭設施工棧橋，水中墩按進度計劃掛籃安裝時期為洪水期，掛籃運輸、吊裝唯有依靠船舶和施工塔吊完成，施工難度較大。P1墩開工時間比較靠后，掛籃加工過程中已將承臺施工完成，承臺尺寸為12m×9m×5m，掛籃主桁兩主梁間橫橋向間距為12.53m，與承臺橫橋向寬度12m比較接近。因此，結合P1墩施工進度、施工場地及承臺結構尺寸，掛籃預壓通過在P1墩承臺上埋設預埋件設置掛籃支承牛腿，在承臺及支承牛腿上拼裝掛籃，再在掛籃上用鋼筋、鋼絞線等加載的方式進行預壓。

2.2 預壓準備

掛籃預壓施工工序包括預壓預埋件埋設、牛腿焊接安裝、掛籃拼裝、加載及過程監測、持荷、卸荷及觀測、掛籃拆除。預壓施工準備包括預埋件加工制作、掛籃加工檢測編號、掛籃拼裝、加載材料及加載吊裝設備準備。

2.2.1 掛籃預埋件、支撐牛腿

后支點三角形掛籃受力點主要包括后錨桿、中支點、前吊桿。由于承臺寬度為12m，而掛籃主桁兩主梁間間距為12.53m，不能直接滿足掛籃拼裝寬度要求，單側兩根軌道梁只有一根能直接安裝在承臺頂面，另一根通過預埋2I56a作為軌道梁支撐牛腿，牛腿頂面必須安裝水平，且在安裝軌道梁處通過承臺側面埋設預埋件為牛腿設置斜撐以加強牛腿剛度，抵抗受壓變形。后錨桿單側共8根，靠橋軸線內側4根能直接埋設到承臺混凝土內預埋φ32精軋螺紋鋼設置，靠橋軸線外側4根須通過埋設4組2[20a反拉牛腿設置，反拉牛腿須通過承臺側面埋設預埋件設置斜撐到承臺以抵抗受力變形。

2.2.2 預壓設備

掛籃預壓所需設備主要為掛籃拼裝設備及加載設備。

P1墩位于原防洪堤處，承臺邊離防洪堤邊約12m，承臺外側到防洪堤邊為一平臺，且有施工便道可通行到此平臺，地勢條件比較優越。掛籃拼裝過程中大型構件（最重達7T）通過25T吊車起吊安裝就位，小型構件通過塔吊起吊安裝就位，通過利用25T吊車的起吊能力和塔吊的靈活性相結合，掛籃拼裝顯得較為便捷。

加載利用塔吊完成，塔吊靈活性好、視野廣、吊裝快，另外加載材料單件荷載也滿足塔吊吊裝能力的要求。

掛籃拆除按掛籃拼裝的相反順序進行，設備同樣利用25T吊車和塔吊相結合進行。

2.2.3 掛籃拼裝

掛籃拼裝前首先由測量放出兩主梁中心線、兩側軌道梁中心線。對承臺頂面放置軌道梁處利用高標號砂漿找平，同時測量標高，在支撐牛腿上通過支墊鋼板以調整兩軌道梁間相對高差。掛籃拼裝順序為軌道梁→滑船→主梁（后錨）→立柱→拉桿→后上橫梁→前上橫梁→上下平聯→底籃→外模架平臺。

軌道梁安裝必須控制好4根軌道相對高差，以保證主梁平整；主梁安裝必須保證兩側對應的后錨點、中支點、前吊點相對平整，后錨桿必須受力均勻；立柱安裝必須豎直；前后橫梁、上下平聯安裝需焊接，必須嚴格控制焊縫質量；底籃、外模架平臺吊桿必須受力均勻。為符合掛籃懸臂施工實際工況，掛籃底籃、外模架平臺預壓受力與實際施工受力情況相符，不采用在承臺上預埋反壓牛腿通過千斤頂頂壓的方式進行預壓。由于掛籃底籃、外模架后錨桿無法按實際施工工況通過精軋螺紋鋼設置錨桿，預壓時通過在承臺上用型鋼埋設牛腿采用簡支的方式，前吊桿按實際施工工況采用φ32精軋螺紋鋼。

掛籃預壓拼裝側視圖見圖3。

圖3 掛籃預壓拼裝側視圖

2.2.4 加載材料

掛籃施加混凝土荷載考慮全橋最重主梁P5、P6墩2#梁段重500T，模板荷載按已加工好模板安裝到位施加荷載，人群及施工荷載5T，預壓超載系數按1.2考慮，實際預壓重量總計為606T。

根據現場情況，鋼筋現場庫存約400T，鋼絞線現場庫存約80T，無法滿足壓載荷載的需要。因此，考慮加載平臺I25a長度為9m，順橋向鋪設。鋼筋長度為9m，翼緣板部分順橋向堆載，底籃部分堆載范圍也控制在9m范圍，這樣堆載重心比實際施工工況靠前，堆載重量可由理論計算量的606T縮小到410T。現場庫存鋼筋和鋼絞線重量能滿足加載需要。

2.3 預壓加載

掛籃預壓加載平臺采用支架型鋼I25a鋪設，其重量按掛籃結構重量和模板重量的總量控制。加載平臺鋪設完成后測量記錄監控點初始數據，再分級加載預壓。

加載分三級，第一級加載到80%(模擬404T實際加載275T)，第二級加載到100%(模擬 505t，實際 342T)，第三級加載到 120%(模擬加載606T，實際加載410T)，加載過程中對加載重量詳細清點計算，控制準確。中間每級加載完成后持荷60分鐘，測量各監控點變形數據，并對掛籃結構進行詳細檢查，如無異常情況方可繼續加載。加載到120%后持荷24小時，在此過程中作好掛籃變形監測及掛籃結構檢查。掛籃預壓加載過程見圖4、圖5。

圖4 掛籃預壓加載

圖5 掛籃預壓加載

2.4 變形監測

掛籃預壓最重要的兩個目的為：檢驗掛籃結構安全性；消除非彈性變形，測量監測掛籃彈性變形量。變形監測主要分三個階段，首先在掛籃加載前測量記錄初始數據，其次在掛籃分級加載過程中單獨測量記錄，最后掛籃預壓卸荷完成后測量記錄最終數據，此數據為計算掛籃消除非彈性變形后的彈性變形量提供依據。掛籃預壓加載變形監測測點見圖 6、圖 7。

圖6 掛籃預壓變形測點圖一

2.5 數據分析整理

掛籃預壓以加載前、加載100%、卸荷完畢這三個階段監測數據作為掛籃彈性變形的基礎數據。在荷載作用下主梁中支點下降，后錨點上升，主梁前端下降，主梁整體前傾。

圖7 掛籃預壓變形測點圖二

考慮現場測量誤差，100%荷載條件下前吊點、中支點、后錨點的平均變形或沉降量如下：

序號100%荷載條件各測點變形量(單位：mm)1工程部位 主梁后錨點上升量 主梁中支點壓縮沉降量 主梁前支點沉降量2上游主梁 9 12 68 3下游主梁 5 14 67 4上游主梁 9 12 69 5下游主梁 5 14 68 6平均值 7 13 68

主梁自身撓度為：68mm+7mm－（13mm+7mm）*2=35mm

卸載完成時掛籃各測點的變形量如下：

序號 卸載完成條件各測點變形量(單位：mm)1工程部位 主梁后錨點上升量 主梁中支點壓縮沉降量 主梁前支點沉降量2上游主梁 4 15 38 3下游主梁 4 18 36 4平均值 4 16.5 37

主梁非彈性變形量：37mm－4mm－（16.5mm－4mm）*2=8mm。主梁彈性變形量：35mm-8mm=27mm<13500/400=33.75mm。

預壓過程中，掛籃各構件及拼裝焊縫經檢查無明顯異常變形情況，加載過程中各連接銷栓銷孔未發現明顯變形。掛籃主梁整體變形量小于1/400，滿足規范要求。

3、試驗效果及注意事項

3.1 試驗效果

借承臺作為掛籃拼裝、預壓平臺，主梁懸臂澆筑施工開始前即完成掛籃試拼和預壓。這不僅能提前熟悉掛籃拼裝施工工藝，解決掛籃拼裝過程中可能出現的一系列問題，還能在主梁墩頂現澆梁段施工的同時進行，這也能節省工期。本橋掛籃預壓在P1墩承臺進行，實際只花費半個月時間。通過實踐證明，這種預壓方式是可行的，預壓平臺位置的優越性也避免了過多的高空作業，對掛籃在預壓過程中的結構安全性檢查也提供了更多的便利。當然，這種預壓方式是能夠使掛籃消除非彈性變形、測量監控彈性變形為監控立模提供參考依據的。

3.2 注意事項

3.2.1 掛籃拼裝時必須保證主桁平整，軌道梁與承臺及預埋牛腿結合必須緊密。

3.2.2 掛籃拼裝過程中應按設計要求拼裝、焊接各構件，按設計要求安裝錨桿、吊桿，且必須保證其受力均勻。

3.2.3 預壓加載前必須準確測量記錄各監測點初始數據并作好記錄，以作為計算掛籃非彈性變形的依據。

3.2.4 預壓加載應對稱均勻進行，作好加載記錄及加載重量控制，加載過程中對掛籃結構安全性作好觀察。

3.2.5 加載過程中吊裝應由專業人員指揮，杜絕碰撞掛籃結構構件。

3.2.6 預壓完成后卸荷也必須對稱進行，掛籃應規范拆除，不能損傷焊縫，保證能繼續投入使用。

3.2.7 掛籃預壓重點為檢驗結構安全和監測預壓加載過程中的變形量，監控立模時應根據各梁段的實際重量折算對應的預拱度。

結束語

掛籃預壓是其投入懸臂施工前用作檢驗掛籃結構安全的重要手段。當然，掛籃預壓根據各種掛籃結構形式、施工條件可采取多種方式。南屏大橋掛籃預壓正是避免了山區地理條件、起重設備的局限性的影響，較好的利用了承臺位置吊裝方便的優越條件，順利地完成了掛籃預壓。實踐證明，通過在承臺上模擬施工工況進行大型后支點三角形掛籃預壓是可行的。

[1]張謝東，郭俊峰，余建宜，易勝.山區高墩大跨橋梁施工過程中的風險識別.《橋梁建設》,2008年6期.