高鐵跨既有鐵路連續梁斜拉掛籃設計與施工

□ 田華博　中鐵十九局集團第三工程有限公司

高鐵跨既有鐵路連續梁斜拉掛籃設計與施工

□ 田華博中鐵十九局集團第三工程有限公司

本文結合當前高鐵連續梁施工的一般情況，對鐵路客專跨既有鐵路連續梁斜拉掛籃設計與施工、掛籃的結構形式、標準化掛籃選型、關鍵技術等進行了簡要分析，提出了一些鐵路掛籃設計施工標準化策略，以供同行交流學習。

高鐵建設；跨既有鐵路；連續梁；斜拉掛籃；設計；施工

實際中，掛籃是懸臂施工中的主要設備，也是在鐵路連續梁施工中常見的設備。在現實應用中，由于種類較多、缺乏標準等問題，在安裝和使用的過程中容易出現安全隱患，值得技術人員關注與思考.

1.掛籃形式選擇與結構參數

1.1掛籃形式選擇

懸灌施工中存在掛籃構件的單塊最大重量、掛籃安拆時吊車的擺放空間、掛籃的截面尺寸等多種因素制約掛籃的布置和結構設計，南環線特大橋掛籃形式在參考了平弦無平衡重掛籃、菱形掛籃、弓弦式掛籃、三角掛籃、斜拉式掛籃等結構形式后，充分考慮該處既有線施工的安全控制的難度，從中選取了輕型斜拉掛籃。該掛籃與其他形式掛籃比較有幾個突出特點：第一，斜拉掛籃與菱形等掛籃相比，主梁緊貼已澆梁體，掛籃重心緊靠已澆梁體，并將以往的走行軌道優化為平板支撐，用特制的壓輪，減小行進中的摩擦阻力，從而提高掛籃走行的穩定性，勞動強度減小，工效提高。第二，結構簡單、重量較輕、便于拆卸。設計中斜拉掛籃主梁和主要結構體系采用鋼板和型鋼焊制的箱形結構，單件最大重量不足3噸。上主梁、下主梁及斜橫梁間采用法蘭結構用高強螺栓連接，易于搬運和拆裝。第三，該斜拉掛籃平衡重系統在已成形梁段用豎向預應力鋼筋作為后錨點，取消了平衡重的壓重結構，確保了掛籃的整體穩定性能。第四，掛籃底部最大構件距梁底可縮減70cm，增大與既有線鐵路接觸網安全距離。第五，該掛籃通用性強，為后期施工預留一定的擴張能力，稍做改裝即可用于其他梁高和幅寬的橋上。

1.2掛籃結構參數

第一，適應范圍。理論上說，每段使用掛籃澆筑長度為3m，但為了避免現實中的應用困難，允許3.5-4m節段改造空間。同時，掛籃施工最大節段混凝土澆筑重量100噸，要預留最大節段150噸的施工能力；其中，箱梁底板寬6.7m，頂板寬13.4m，按等截面設計，并具備變截面改造的條件。第二，安全系數及結構鋼度。掛籃行走時抗傾覆穩定系數＞2，結構穩定系數＞1.5，容許應力提高系數1.5，同時，底模板本身的最大計算撓度變形＜5mm，斜拉桿伸長量＜6mm。

2.高鐵跨既有鐵路連續梁斜拉掛籃設計

2.1承重系統設計

稱重系統是由主梁、滑梁、橫梁、上下限位器、活動支撐等部件構成。其中，主梁是整個系統中擔負承重的主角，擔負著灌漿柱兩端以及模具自身的重量，同時為模板的走行提供支撐。參考設計要求，一般分為上下兩層模式，便于制造和施工操作，為了維護主梁的穩定，除了設置支撐墊梁外，還可加上后端設壓緊器和預應力筋連接，防止發生斷裂和顛覆。此外，還包括斜上橫梁，主要是位于主梁中部的兩側位置，通過一根兩槽鋼構成的雙懸臂梁實現。

2.2模板系統設計

模板系統較為復雜，這和功能的多樣性相關，從底部向頂部依次的設計順序為：底模、側模、內模、端模。

其中，底模板設計為鋼模，方便固定于底板縱梁上，發揮更大的穩定性作用。側模亦為鋼模板，用來固定于側模桁架上，同時內模通過拉條與外模板進行作用。端模板采用鋼模，同樣出于穩定性考慮，位于內外模之間。而外側模桁架為箱梁腹板外模支撐，既是箱梁上翼緣板的承托，又是外滑梁和底模分別前移時的支承。它由型鋼組成，順橋向間距100cm均布5片，通過與外側模整體鋼模及縱向角鋼連成統一整體。首尾的外側模桁架及整體鋼模與活動支承相連接，活動支承在前后下橫梁上，通過調整活動支承可以調整外側模標高，橫向通過拉條保證箱梁斷面的幾何尺寸，可調絲杠可以微調外模的橫向及豎向位置。

在外側模桁架內側上隅角處設下有上下兩排滾筒，外滑梁在其中間穿過，外滑梁由兩槽鋼組成。兩端設有豎吊桿，穿過箱梁頂板預留孔而懸掛在主梁的上橫梁上。松開其后吊桿，外滑梁后端落在側模桁架的下滾筒上，此時外滑梁可隨主梁在外力牽引下向前滑移，到位后安上后吊桿。

很明顯，通過活動支承使底模橫梁與外側模桁架聯結，可以實現較好的獨立功能，例如，當底模拆模下落，外側模桁架的上滾筒即壓在外滑梁上緣，此時在外滑梁前端設有倒鏈牽引，不會直接脫落。

內模桁架位于箱室內頂板底，是頂板內模支撐，又是內滑梁和內模分別前移時的支承。內滑梁主要承擔內模傳來的重量，當主梁前移時，松開內滑梁后吊點，其可隨主梁在外力牽引下向前滑移到位，到位后下落內模桁架及內膜底板至內滑梁上并移動到位，調整固定。

2.3走行系統

走行系統的設計并不復雜，主要包括滑梁的滑道、導向、錨固、頂推等裝置，此外，在側模與底模的走行系統中加入牽引裝置。

3.高鐵跨既有鐵路連續梁斜拉掛籃施工

3.1掛籃預壓

掛籃使用前，重點對斜吊桿做強度試驗，在張拉力大于等于500kN的時候，所有吊桿均做探傷檢查，后下吊桿、下限位器張拉力≥500kN，在內、外模板的截面尺寸與設計尺寸對比檢驗后，利用鋼絞線將承臺預埋的型鋼與掛籃橫梁連接，采用4個100噸千斤頂同時對稱對掛籃進行預壓，按最大節段重量50%、100%、150%的3個階段施加張拉力，觀測出掛籃的彈性變形和非彈性變形值，對觀測結果數據統計分析整理后，結果顯示掛籃實際變形值與設計的理論值相符，完全滿足結構使用要求，可依據測得的彈性變形值，確定出后期掛籃模板預拱度調整值。

3.2掛籃行走

掛籃行走主要分3方面，實際施工時，底模、側模同步前移，內模在底板鋼筋完工后再前移到位。第一，主梁走行，包括：（1）梁段張拉完成后，松開并抽出斜吊桿，抽出內外滑梁后吊桿，滑梁后端落在內外側模桁架下滾筒上；（2）松開壓緊器取掉限位銷，將后上限位器與主梁脫離，在支撐墊梁下鋪設鋼板，并在鋼板與墊梁間加適量圓鋼以減小摩擦阻力；第二，側模和底模走行，包括：（1）旋緊壓緊器豎向預應力筋連結螺母，旋緊后限位器的連接螺栓用限位銷定位；（2）穿上后上吊桿并旋緊螺絲栓，拆除下限位器、后下吊桿，并用10噸倒鏈把底、側模固定支承在外模滑梁上；第三，底、內模前移，包括：（1）提升底板，安外側斜吊桿和后吊桿，提升側模至設計標高并予以固定，用斜吊桿精細調整底模標高；（2）綁扎底板鋼筋，安裝預應力鋼束管道，綁腹板鋼筋，安裝豎向預應力鋼筋；（3）通過吊桿與主梁、上橫梁連結；內模下落至內滑梁上并前移到位，安裝內斜吊桿。調整內模頂標高，綁扎頂板及翼板鋼筋，安裝預應力鋼束及管道；（4）調整標高檢查無誤后灌注新梁段砼、待砼達85%強度后進行張拉，滑移掛籃，重復以上步驟至合攏段。

最終，經過科學組織與嚴格的現場施工，使得本項目高鐵連續梁施工圓滿結束，取得了滿意的效果，實現了鐵路客專跨既有鐵路連續梁斜拉掛籃設計與施工、掛籃的結構形式、標準化掛籃選型等關鍵技術的既定目標任務，本文以上僅供與同行交流學習。

［1］宋先義.輕型斜拉掛籃設計與施工［J］.中國市政工程，2015，02：96-99+125.

［2］李向海.南平閩江大橋斜拉橋掛籃設計與施工技術［J］.鐵道建筑技術，2011，10：14-17+43.