淺談貝雷片式掛籃設計及橋梁線形控制*

上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002

1 工程概況

昆山市中環快速化工程蘇瀏線大橋跨蘇瀏線河（原太倉塘），位于原黃浦江路大橋兩側。大橋為3 跨變截面混凝土連續梁橋，橋寬13 m，跨徑布置（45 m+65 m+45 m），同河道斜交呈78°夾角（圖1）。

圖1 總體斷面布置

主橋為單箱單室斷面，跨中梁高2.2 m、墩頂梁高3.7 m，拋物線過渡；頂板寬13 m，底板寬6.5 m，懸臂寬3.25 m；主體箱梁混凝土強度等級C50，設計采用懸臂澆筑工藝，分為墩頂節段（0#塊）、懸臂澆筑節段（8 個標準節塊）、邊跨現澆節段及合龍節段。懸臂澆筑節段最長4 m，質量約為105 t。

2 掛籃設計

本工程掛籃采用貝雷片組合式無壓重型掛籃，掛籃后部不設壓重，采用錨桿固定。主體結構采用1.5 m×3 m標準貝雷片，縱橫梁采用工字鋼，前端采用預應力鋼筋作為吊桿，以固定底模系統，后端設置豎向預應力筋梁體錨固。

掛籃整體結構簡單、受力可靠、移動便捷，可進行單元化組拼。所采用的掛籃總質量約45 t（含模板系統），掛籃質量與節段質量比在0.4～0.50之間。

3 結構分析及受力計算

掛籃分析計算中需考慮的荷載包括：澆筑節段自重、模板（按1.5 kN/m2計）、施工荷載（按2.0 kN/m2計），澆筑節段按照自重最大節段（4#塊）核算，澆筑節段自重、模板（按1.5 kN/m2計）、施工荷載（按2.0 kN/m2計）在荷載組合下計算出均勻分配在8 片貝雷架上的吊點荷載（表1）。

表1 貝雷架上的吊點荷載組合

建立單榀貝雷架的有限元模型。施加吊點荷載，結構的應力及變形如圖2所示。

圖2 貝雷架結構的應力及變形

單根前下橫梁的組合應力、剪應力分別為23.2 MPa及16.3 MPa；單根后下橫梁的組合應力、剪應力分別為24.5 MPa、21 MPa。根據理論計算結果，掛籃主桁架采用4 榀長12 m貝雷片（1.5 m×3 m標準件組合），在支點位置增設加強弦桿，前后橫梁采用雙榀45#工字鋼，錨桿及吊桿采用φ32 mm精軋螺紋鋼（JL32，fpk=830 MPa）[1,2]。采用有限元模型對其整體結構進行計算分析，結果如圖3所示。

圖3 整體結構模型計算

4 荷載試驗

荷載試驗采用堆砂（袋）法，最大荷載按懸澆最大節段4#節段施工時的荷載（恒載+活載）的1.2倍，即預壓荷載可取1 300 kN。為了掌握加載后掛籃的變形情況，在預壓前先布設好沉降觀測點。沉降觀測點布設在掛籃2#塊底模前端，左中右3 個測點。

R50#（南岸）掛籃于2013年9月5日逐級加載，9月13日卸載，累積沉降值22、23 mm，其中彈性變形值4～5 mm，非彈性變形值17、18 mm。

R49#（北岸）掛籃于2013年9月15日逐級加載，9月23日卸載，累積沉降值23、25 mm，其中彈性變形值4～5 mm，非彈性變形值18、20 mm。

根據現場荷載試驗情況，貝雷片式掛籃總體的非彈性變形較大，主要原因包括連接位置（貝雷片標準件之間的銷軸）存在空隙、各組件連接時（貝雷片同縱、橫梁等）存在不密實的情況，因此在正式進行節段澆筑前，需要采取措施消除此部分非彈性變形，以確保混凝土澆筑質量。

5 標高控制

掛籃懸澆施工工藝中對施工節段的標高控制是關鍵，立模標高的確定，主要受節段懸臂長度的影響，并結合掛籃荷載試驗時的受力變形情況綜合確定，同時還要考慮到節段完成預應力張拉后將會上抬（本橋一般為5～15 mm）。本工程施工中根據掛籃采用的立模標高拋高值參考如表2所示（拋高值=立模指令標高-設計標高）。

表2 立模標高拋高值

6 模板加工及安裝精度控制

掛籃施工采用的底模及側模的加工、匹配精度對節段澆筑的線形及外觀有直接的影響，掛籃模板為循環施工，加工時必須注意對其整體面板的精度、平整度進行嚴格控制，同時其前端和后端必須進行精確的匹配，確保前兩個節段之間精確過渡。在澆筑前，應考慮對側模前、后端部模板的加固，對拉桿件應靠近端部，防止在澆筑過程中模板變形，影響外觀及線性。

7 結語

貝雷片式掛籃是一種較為成熟的混凝土結構橋梁施工掛籃結構，其部件由標準貝雷片組件組合而成，形式多樣，可根據橋梁的結構特點及施工需求靈活調整，提高了材料的利用效率[3-5]。但其在實施中也存在諸如體量較大、施工操作空間小、結構受力后變形較大等不足之處。因此在掛籃的設計過程中，需要根據不同的橋梁結構及施工工況對掛籃體系進行受力及變形情況的分析計算。在實施前，須進行針對性的荷載試驗，除驗證掛籃的性能外，還應總結出掛籃的變形規律，作為下階段施工線形控制的重要參考依據。在實施過程中，要充分考慮各種影響因素對橋梁線形的影響，制定準確的指令數據，確保施工質量。