論連續剛構橋的掛籃施工技術要點

張茂鵬

（中鐵港航局橋梁分公司廣東廣州　510800）

論連續剛構橋的掛籃施工技術要點

張茂鵬

（中鐵港航局橋梁分公司廣東廣州510800）

橋梁掛籃施工技術是近幾年興起的一種新技術，其主要是從橋墩兩側懸掛施工作業平臺，對稱均衡地向跨中澆筑混凝土，被廣泛用于一些跨線路、航道上部結構為變截面連續梁、T形剛構等結構類型的橋梁建設。本文即結合相關的工程實例具體分析了連續剛構橋的掛籃施工技術要點。

連續剛構橋；掛籃施工技術；要點

引言

掛籃施工技術是橋梁建設的一個主要施工工藝之一，其具憑借著拼接方便簡易、結構輕的優勢，得到了十分廣泛的應用。其中，連續剛構橋隨著懸臂掛籃施工技術的不斷完善，逐漸成為了大跨橋梁采用的主要結構。

1　工程概況

本文以某大橋為例，具體探討了掛籃施工技術的應用。該公路大橋為80+3×150+80m預應力混凝土連續剛構。墩頂箱梁高9.3m，跨中梁高3.3m；跨中處頂板厚28cm，至墩頂處加厚至48cm；底板厚度從跨中至墩頂由32cm變化為110m；腹板從跨中至墩頂分三段采用50cm、65cm、85cm三種厚度；箱梁高度和底板厚度均按2次拋物線變化。大橋采用懸臂澆筑法施工，施工過程中左、右幅各4個T構，單個T構對稱劃分為18個懸臂段（10×3.5m+8×4m），邊跨現澆段長4m，邊跨、次邊跨、中跨合攏段均長2m，最大懸澆段重249t，長3.5m，全橋投入8對掛籃，左右幅同時施工。

2　連續剛構橋的掛籃施工技術要點

2.1掛籃構造與制作

本橋選擇了結構簡單、操作方便、受力結構合理的菱形掛籃。

2.1.1菱形掛籃構造

本橋施工掛籃主要包括菱形桁架、底模系、行走和錨固系統、外模、內模板系統及吊掛調整系統等，掛籃的構造如圖1所示。

圖1　掛籃構造圖（單位：mm）

（1）菱形桁架。菱形架是掛籃的主要承重結構，由槽鋼2[36c和兩片328mm×10mm厚鋼板焊成方形管，采用銷接的方式連接。上橫梁與主桁架橫向連接構成整體，主桁架片通過活動滑座坐在滑軌上，后端由反扣裝置扣在滑軌工字鋼上翼，澆筑時用預應力筋和后錨固梁把掛籃后結點和主平桿錨固在橋面上以平衡前部底模的豎向拉力。菱形桁架結構及受力簡圖如圖2所示。

圖2　菱形桁架結構及受力簡圖（單位：cm）

（2）底模系。底模系位于懸澆箱梁底部，承受箱梁澆筑施工荷載，由前下橫梁、后下橫梁、縱梁和底模板組成，前下橫梁和后下橫梁均采用H800×300型鋼，縱梁采用H600（500）×200型鋼。

（3）外模、內模系。外模系主要承受腹板混凝土產生的側壓力及翼緣板混凝土荷載。外模系主要靠外滑梁承吊，側模開有拉筋孔以連接兩片側模和內模，可抵抗腹板混凝土的側壓力又保證側模與已成梁段的密合。外模滑梁采用H500×200型鋼，兩側翼緣板部位共4根，單側前后共使用6根φ32mm精軋螺紋鋼吊起后分別錨固于箱梁頂板和前上橫梁上。內模滑梁也采用H500× 200型鋼，共2根，在箱梁內部使用前后6根φ32mm精軋螺紋鋼吊起后分別錨固于頂板和前上橫梁上。

（4）行走和錨固系統。行走系統由反扣輪、走行油缸和支座等組成，松開后錨固，反扣輪扣在軌道上緣，支座通過銷軸固定在軌道上，走行油缸推動掛籃整體移動，掛籃的傾覆力由反扣輪傳到軌道來平衡，設計抗傾覆系數≥2，內模落于內行走梁上，用手動葫蘆牽引就位。錨固系統由后錨壓梁與箱梁翼板及頂板上留孔穿預應力筋連接并錨固，穿錨桿與主桁后結點錨固。

（5）吊帶系統。掛籃吊帶系統由扁擔梁、前后吊帶、內外吊桿及千斤頂等組成，吊帶采用1φ32mm精軋螺紋鋼筋懸吊連接，前吊帶上部承吊在前上橫梁上，下部鉸接在前下橫梁上，承受底模前部拉力，后吊帶用千斤頂施加一定的預應力，將模板與混凝土壓緊，保證塊段接頭處接縫平整，在施工過程中，隨著高度變化用千斤頂提升底模以調整底模高度。

2.1.2掛籃的驗算

（1）菱形掛籃的計算參數

①一次性澆筑節段長度3.5～4.0m，寬度14.13m，混凝土重度取26.5kN/m3，最重節塊重量為2450kN。②新澆混凝土動力系數取1.2。③風荷載取780Pa。④施工人員及材料等施工荷載，取2.5kN/m2。⑤超載系數取1.05。⑥掛籃行走時的沖擊系數取1.1。⑦支架及模板的自重，取2kN/m2。⑧施工行走時的抗傾覆安全系數2.0。⑨施工時掛籃懸臂端允許最大變形不大于L/400。

（2）計算復核的荷載組合

荷載組合工況主要包括以下兩種：工況1：混凝土重+掛籃自重+人群機具+動力附加系數；工況2：掛籃自重+沖擊附加系數+風荷載。其中，工況1應用于掛籃的強度和剛度驗算，工況2應用于掛籃的行走穩定驗算。

（3）掛籃結構強度和剛度驗算

①底模縱梁驗算。底模縱梁驗算可分為底板縱梁驗算和腹板縱梁驗算，腹板縱梁采用H600×200型鋼，間距35cm，底板縱梁采用H500×200型鋼，間距95cm。經計算，作用于腹板縱梁和底板縱梁的均布荷載分別為q1=109.58kN/m和q2=40.5kN/m，其中未包括縱梁自重。縱梁強度和剛度計算結果見表1，可見其均滿足要求。

表1　縱梁計算結果表

②前、后下橫梁的驗算。由于前后橫梁用料一樣，后下橫梁受力大于前下橫梁，故只驗算后下橫梁，橫梁采用H800×300型鋼，橫梁在縱梁下部，因此考慮橫梁上承受縱梁傳遞的集中荷載P1= 226.3kN，P2=84.8kN，建立MIDAS模型，驗算橫梁強度及剛度，計算結果見表2，可見其均滿足要求。

表2　下橫梁計算結果

③外滑梁和內滑梁驗算。外滑梁和內滑梁均采用H500×200型鋼，由于內滑梁受力遠大于外滑梁，因此只分析內滑梁強度及剛度，計算所得，內滑梁承受的均布荷載q=77.08kN/m，計算結果見表3，可見其均滿足要求。

表3　滑梁計算結果

④前上橫梁驗算。在施工過程中，上前橫梁主要承受有下橫梁、外滑梁和內滑梁通過吊帶傳遞的集中荷載，P1=260.4kN；P2= 640.4kN；P3=159.5kN；P4=68.0kN，通過建立MIDAS模型來模擬前上橫梁的受力狀態，驗算其強度和剛度，計算結果見表4，均滿足要求。

表4　上橫梁計算結果

⑤主桁架驗算。主桁架計算時，根據菱形桁架的受力特點，取單片桁架建立MIDAS模型，對主桁架進行強度和剛度的驗算。由于一幅掛籃的上部由左右兩片桁架構成，單片桁架承受由前橫梁傳來的荷載，因此，每片桁架的前端需承受G=1217.7kN，計算結果見表5，強度及剛度均滿足要求。

（4）行走時掛籃抗傾覆驗算

表5　主桁架計算結果

①掛籃走形時主要受力為掛籃自重以及風荷載，因此G= 860×1.2+780×14.13×3.5=1070.57kN；②單片主桁架承受力：F= 1070.57/4=267.64kN；③所需軌道錨固力：F=267.64×4700/4400= 258.89kN；④行走抗傾覆系數取2，則錨固力應不小于F=258.89× 2=517.78kN；⑤實際的軌道錨固力F=735×252×3.14/4=720kN＞517.78kN，故掛籃行走時抗傾覆穩定性滿足要求。

2.2掛籃施工要點

2.2.1掛籃的拼裝

主桁架系統在已澆筑0號塊上拼裝，底梁系統利用大梁頂設置的懸臂型鋼進行拼裝就位，用塔吊系統配合安裝，拼裝的程序是：走行系統→桁架→錨固系統→起吊系統→底模板→內外模。拼裝過程的注意事項：①掛籃拼裝必須在0號塊預應力施工后進行；②拼裝時必須在0號塊兩端同時進行，保證受力平衡；③掛籃施工系高空作業，每道工序必須經過安全驗收，并配備足夠的安全用品。

2.2.2掛籃的預壓

本工程預壓方式采用在拼裝好的掛籃上堆積砂袋的方式對掛籃橫梁進行預壓，預壓超載系數取1.2，按最重荷載的30%→60%→90%→120%的程序進行加載預壓。其能夠檢驗掛籃整個系統在各種工況下的結構受力以及機具設備的運行情況，確保系統在施工過程中的安全和正常運行；同時，通過預壓掌握掛籃的彈性變形和非彈性變形的程度和大小，更加準確地掌握掛籃的剛度等力學性能指標，借以指導掛籃的立模標高，為施工監控提供可靠的參考數據，確保主梁施工線性、標高滿足設計和規范要求，消除掛籃主桁架、吊帶及底籃的非彈性變形，測出掛籃前端在各個塊段荷載作用下的豎向位移。

3　結語

綜上所述，連續剛構橋具有較廣的應用前景，特別是掛籃施工技術作為一項十分重要的施工手段，具有操作靈活、使用便捷、占用工期短等優勢。在工程實際施工中，必須嚴格掛籃制作、受力驗算以及安裝工作，以實現橋梁的使用穩定與安全可靠。

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U445.466

A

1673-0038（2015）03-0138-02

2014-12-30

張茂鵬（1983-），男，工程師，主要從事公路、市政、鐵路施工方面的工作。