多桁架組合施工掛籃在寬幅矮塔斜拉橋中的應(yīng)用

蔣建榮，王榴斌

（中交三航局第三工程有限公司，江蘇 南京 210011）

掛籃是橋梁懸臂施工中的主要設(shè)備。對(duì)于梁體寬度達(dá)30～40 m，通常是在橋梁左幅與右幅分別設(shè)立彼此獨(dú)立的掛籃，對(duì)其分別進(jìn)行施工，因而難以確保同步的線性控制。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)用，采用一種多桁架式超寬型橋梁施工用掛籃，可實(shí)現(xiàn)橋梁施工過(guò)程中全幅寬同時(shí)同步進(jìn)行施工。

1 工程概況

丹陽(yáng)BT二期工程齊梁路南延工程起于現(xiàn)狀齊梁路與122省道交叉處，跨越滬寧城際鐵路、京杭鐵路、京杭運(yùn)河，終于312國(guó)道。項(xiàng)目路線全長(zhǎng)6.988 km，設(shè)置主線橋梁3座。其中跨越京杭運(yùn)河主橋橋型為（70+120+70）m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，橋梁總體采用塔梁固結(jié)、墩梁分離的形式，主梁采用雙箱梁加橫梁組合體系。

京杭運(yùn)河主橋箱梁為單箱三室截面，邊腹板采用斜腹板，橋梁頂面寬度達(dá)到43 m，兩箱梁通過(guò)橫梁及橋面板連接，箱梁頂面設(shè)1.5%橫坡，通過(guò)箱梁腹板高度調(diào)節(jié)（見(jiàn)圖1）。標(biāo)準(zhǔn)梁段跨間橫梁沿順橋向每隔6 m設(shè)置一道，厚度為0.3 m，各橫梁均設(shè)置人孔以方便施工。箱梁0號(hào)塊梁段長(zhǎng)度為14 m，全橋懸澆段共17×2=34對(duì)，1~15號(hào)塊梁段長(zhǎng)度為3 m，16號(hào)、17號(hào)塊梁段長(zhǎng)度為3.5 m，合龍段長(zhǎng)度為2.0 m。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

1）該工程跨越京杭運(yùn)河（三級(jí)航道），航道繁忙，航道海事等要求高，尤其是凈空高度，對(duì)掛籃的最低點(diǎn)（特別是移動(dòng)過(guò)程中）有強(qiáng)制性要求。

2） 橋梁寬度很大，達(dá)到43 m，由于設(shè)計(jì)是左右幅整體化，掛籃的整體寬度必須超過(guò)43 m。

3）兩幅橋梁中間為頂板結(jié)合小橫梁，凈寬達(dá)到17 m，且0.3 m寬小橫梁的間距為6 m，偶數(shù)節(jié)段有小橫梁，奇數(shù)節(jié)段沒(méi)有小橫梁，掛籃很難在中間設(shè)置主桁架，沒(méi)有支撐點(diǎn)。

圖1 主梁結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of themain girder

4）由于是整體化橋面，掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，受力很復(fù)雜，屬于空間體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)必須建立空間模型。

5）由于小橫梁的存在，箱室內(nèi)沒(méi)法設(shè)置整體性鋼模和內(nèi)滑梁，必須每個(gè)節(jié)段調(diào)整內(nèi)模，且只能選用木模。

6）該橋梁為矮塔斜拉橋，施工時(shí)需要特別注意塔柱施工、斜拉索的掛索張拉等與掛籃施工的施工順序與相互影響，幾者必須相互銜接，緊密結(jié)合。

3 掛籃設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

圖2 掛籃總體布置示意圖Fig.2 General layout of the hanging basket

首先從結(jié)構(gòu)安全上確保主體結(jié)構(gòu)（包括每個(gè)構(gòu)配件）滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算要求；從構(gòu)件適用性考慮，利用既有材料，滿足工程實(shí)際需要；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，確保總體構(gòu)思，細(xì)化每個(gè)構(gòu)造部位，細(xì)化每個(gè)構(gòu)配件。

3.2 基本思路

先從總體進(jìn)行考慮，確定采用三角掛籃進(jìn)行主梁懸澆段施工，每個(gè)箱室端設(shè)置3片三角主桁架，全橋共24片三角主桁架，同時(shí)考慮每片主桁架的受力不一，需選擇剛度對(duì)應(yīng)的主桁架，確保剛度均勻。三角掛籃由主桁架，前上橫梁，前、后下橫梁，前、后吊桿，后錨梁及后錨桿，底模板系統(tǒng)，側(cè)模板系統(tǒng)，行走系統(tǒng)等構(gòu)成。一端掛籃由6片主桁架和5片橫聯(lián)組成，見(jiàn)圖2。

從細(xì)節(jié)上分析和考慮，主要分析底模系統(tǒng)、滑梁系統(tǒng)和主桁架聯(lián)結(jié)等方面。由于小橫梁的存在，兩箱室中間17 m范圍要充分考慮小橫梁的底模和側(cè)模的支立，同時(shí)從安全角度出發(fā)，將底模系統(tǒng)設(shè)置成整體鋼平臺(tái)，使掛籃形成封閉狀態(tài)。

由于小橫梁的存在，使得箱室分割成很多封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)法使用箱室內(nèi)定型鋼模板結(jié)合內(nèi)滑梁系統(tǒng)，箱室內(nèi)只能使用組合木模板，滑梁系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至底模下方，結(jié)合整體鋼平臺(tái)底模設(shè)置。

主桁架的聯(lián)結(jié)主要考慮中間寬度的聯(lián)結(jié)，前端的構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)按靜定結(jié)構(gòu)（大部分按照簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，安全系數(shù)相對(duì)較大）計(jì)算而確定，主桁架按空間體系結(jié)構(gòu)計(jì)算，見(jiàn)圖3。

圖3 掛籃計(jì)算模型Fig.3 Calculation model of hanging basket

經(jīng)過(guò)總體和細(xì)部的結(jié)合，平面和空間的結(jié)合，掛籃最終定型為多桁架式超寬型橋梁施工用掛籃。

4 掛籃拼裝、預(yù)壓及前移

4.1 掛籃結(jié)構(gòu)

主桁架在距離前一個(gè)已澆筑好的梁體前端50 cm處設(shè)置鋼支撐，鋼支撐一方面起抄平主梁作用，另一方面方便掛籃行走。主梁上方設(shè)置前上橫梁（后錨梁），掛籃前端設(shè)置22根吊桿，掛籃后方設(shè)置15根吊桿，吊桿采用φ32 mm精扎螺紋鋼。主桁架后方設(shè)置2道后錨梁用于錨固主梁。

左右幅掛籃中間采用桁架聯(lián)結(jié)，加大前后上橫梁的截面，利用中間大型鋼平臺(tái)，左右幅形成整體，解決左右幅合幅施工，而且解決了中間部分支撐點(diǎn)的問(wèn)題。

4.2 掛籃拼裝

掛籃安裝時(shí)按照以下順序進(jìn)行：

1）0號(hào)塊張拉完，清理橋面。

2）在0號(hào)梁段上安裝主桁架鋼支座，用于抄平主梁，方便掛籃行走。

3）主桁架安裝應(yīng)自0號(hào)塊向前方拼裝，兩組主桁架拼裝結(jié)束后，安裝主桁架后用鋼絲繩手拉葫蘆固定，同時(shí)連接橫聯(lián)。

4）安裝掛籃上、下橫梁，并通過(guò)吊桿將下橫梁分別錨固在上橫梁和橋面上。

5）安裝前后吊桿，并將吊桿上方錨固好。

6） 安裝前、后下橫梁，鋪設(shè)25號(hào)工字鋼縱梁，并使縱梁與前、后下橫梁連接好。

7）安裝底模板以及側(cè)模板，并將側(cè)模板錨固好。

8）掛籃預(yù)壓，并根據(jù)預(yù)壓數(shù)據(jù)進(jìn)行掛籃底模標(biāo)高的調(diào)整，之后便可進(jìn)行鋼筋工程、預(yù)應(yīng)力工程和模板工程的施工。

左右幅掛籃中間設(shè)置成整體鋼平臺(tái)，長(zhǎng)度為18 m，一方面給箱梁內(nèi)側(cè)提供良好的施工平臺(tái)，且為封閉施工區(qū)域，使得施工更安全，對(duì)航道通行有了更好的保證；另一方面，給有小橫梁的施工節(jié)段提供現(xiàn)成的底模，以及內(nèi)側(cè)斜腹板的外模提供支撐位置。

4.3 掛籃預(yù)壓

預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置：掛籃變形測(cè)點(diǎn)共設(shè)12個(gè)測(cè)點(diǎn)。掛籃前上橫梁在兩組主梁中心位置各設(shè)置1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)量主梁撓度。每套掛籃在底模板上設(shè)置6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，前后各3個(gè)點(diǎn)，其中2個(gè)點(diǎn)的橫向位置位于箱梁腹板中心處，另外1個(gè)點(diǎn)的橫向位置位于底模板的橫向中心線上，掛籃前端在兩側(cè)翼緣板模板上各設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)。

加載方式：掛籃加載試驗(yàn)擬按連續(xù)梁最重梁段的鋼筋混凝土荷載的1.2倍加載。加載利用砂袋堆載來(lái)實(shí)現(xiàn)，重量分布情況基本和梁體重量分布一致，見(jiàn)圖4。砂袋的堆碼須保證整齊平整有序，減小空隙及堆碼高度。

圖4 掛籃預(yù)壓Fig.4 Preloading of hanging basket

加載程序：底板→腹板→翼緣板；卸載程序?yàn)椋阂砭壈濉拱濉装澹遁d順序和加載順序相反。

記錄及資料整理：加載從0%逐級(jí)加載（30%→70%→100%→120%）至梁體重量的120%，每個(gè)等級(jí)荷載時(shí)應(yīng)對(duì)掛籃的所有觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)量頻率為每24 h一次，當(dāng)24 h沉降量＜1 mm時(shí)，即可卸載。

4.4 掛籃行走

掛籃行走程序?yàn)椋?/p>

1）懸臂梁節(jié)段預(yù)應(yīng)力束張拉完成后，先用千斤頂將其后橫梁吊桿全部放松然后繼續(xù)用千斤頂將側(cè)模板、中心內(nèi)模頂板吊桿全部放松、拆除，再用倒鏈葫蘆將前下橫梁、側(cè)模板、前上橫梁之間拉緊。依靠拉鏈葫蘆受力將前吊桿全部放松，在模板自重作用下底模板及側(cè)模板和混凝土分離，使掛籃整體下落約30 cm左右，有橫隔梁時(shí)整體下落1 m，然后將千斤頂置放在主縱梁最前端主縱梁的下方。

2） 采用千斤頂將主縱梁（后錨梁）吊桿全部放松。

3） 采用千斤頂將主縱梁緩慢頂起30 cm左右，在原鋼支座位置放置滾輪。

4）收回千斤頂頂程，使主縱梁緩慢平穩(wěn)落在滾筒上。

5）先安裝好行走滾輪然后撤掉除后上橫梁最外側(cè)2根吊桿以外的吊桿，將側(cè)模滑道后端固定在梁體預(yù)留孔位處的吊框處，前端固定在前上橫梁上，拆除后錨壓梁和底板上的吊桿，使走行梁吊桿受力。

6）人工將倒鏈葫蘆兩端分別掛在主縱梁和梁體事先埋置好預(yù)埋件上，然后同時(shí)同步拉緊2組主縱梁位置處的倒鏈葫蘆，牽引掛籃，使掛籃整體緩慢前移，前移速度控制在0.1 m/min之內(nèi)。

7） 根據(jù)梁體塊段長(zhǎng)度，確定掛籃的前移距離，事先在梁體的相應(yīng)位置處做好標(biāo)記，當(dāng)掛籃移至該標(biāo)記位置時(shí)，立即停止掛籃前移。整個(gè)牽引前移過(guò)程應(yīng)確保掛籃前后同步進(jìn)行，左右對(duì)稱牽引。

8）主梁到位后再次用千斤頂將掛籃主縱梁頂起，在掛籃主縱梁頂起的同時(shí)，將掛籃主縱梁頂?shù)揭欢ǜ叨葧r(shí)，將滾輪抽出，收回千斤頂頂程，使掛籃主縱梁落在鋼支座上，之后安裝主梁后錨橫梁并錨定。

9）錨固前后橫梁，拉緊吊桿將前后上橫梁和主梁連成整體。

5 結(jié)語(yǔ)

多桁架式超寬型橋梁施工用掛籃，由主桁系統(tǒng)、模板系統(tǒng)以及懸吊行走系統(tǒng)構(gòu)成，總體寬度不小于橋梁梁體的寬度，且其寬度方向上的中線與橋梁梁體寬度中線重合。其技術(shù)特點(diǎn)為：

1）能夠適應(yīng)復(fù)雜的梁體設(shè)計(jì)要求，適應(yīng)復(fù)雜的受力情況。

2）可實(shí)現(xiàn)橋梁施工過(guò)程中左右幅合幅同時(shí)進(jìn)行施工，從而提高對(duì)橋梁的線性控制；并可使得掛籃根據(jù)橋梁應(yīng)力變化而改善掛籃結(jié)構(gòu)，從而提高掛籃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

本工程采用的多桁架式超寬型施工用掛籃技術(shù)在施工過(guò)程中是成功的。在復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求和受力條件下，采用該掛籃技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。