菱形掛籃設(shè)計與施工技術(shù)的應(yīng)用

李 偉

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西晉中 030619)

菱形掛籃設(shè)計與施工技術(shù)的應(yīng)用

李 偉

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西晉中 030619)

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，我國的橋梁技術(shù)發(fā)展也越來越成熟。菱形掛籃在我國橋梁建設(shè)中應(yīng)用的越來越廣泛。本篇文章立足于當(dāng)前橋梁建筑建設(shè)的工作實踐情況，在菱形掛籃的設(shè)計、結(jié)構(gòu)形式、載荷試驗、拼裝、施工工藝等方面做出了重點解析，并針對當(dāng)前菱形掛籃施工過程中存在的問題加以歸納，提出解決措施，對未來如何更好的進(jìn)行工藝優(yōu)化做出了設(shè)想。希望本篇文章可以帶給相關(guān)行業(yè)人員一些借鑒和思考，共同推動菱形掛籃工藝水平的提升。

菱形掛籃；設(shè)計；施工技術(shù)

一、引言

菱形掛籃在結(jié)構(gòu)層面相對簡單，力量承受相對明確而且剛度比較大，不易發(fā)生變形現(xiàn)象，在加工以及安裝的過程中工序并不繁瑣，因此具有實用性較強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)成本較低等優(yōu)點。菱形掛籃大致包含五大模塊，分別是懸吊系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、承重系統(tǒng)以及錨固系統(tǒng)。通過受力分析，除了走行系統(tǒng)之外其余四個系統(tǒng)均滿足施工的標(biāo)準(zhǔn)需求。二力桿作為菱形掛籃的主要受力構(gòu)件，不僅結(jié)構(gòu)簡單而且拆錨難度較小，H型鋼主要在主梁中得以應(yīng)用，雙向回轉(zhuǎn)半徑尺寸不小，這就強(qiáng)化了桿件的穩(wěn)固程度。本篇文章以復(fù)興大橋2號橋的菱形掛籃為具體案例，分析了其設(shè)計以及施工的具體工藝。復(fù)興大橋2號橋總長度為1237.64m，全長有37個橋墩1個橋臺，整個大橋都基本在河水泛洪區(qū)里面。下面針對菱形掛籃的不同方面做出層次性的分析。

二、菱形掛籃設(shè)計探究

（一）掛籃選型

橋梁懸臂施工過程中離不開掛籃設(shè)備的應(yīng)用，依照結(jié)構(gòu)劃分主要有四種類型，分別為桁架式、型鋼式、斜拉式以及混合式。菱形掛籃之所以被得以廣泛應(yīng)用，主要得益于它的結(jié)構(gòu)以及受力方面存在的優(yōu)勢，給橋梁施工帶來了積極的因素。菱形掛籃的設(shè)計要求主要分為三點，其中第一點對箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)做了要求。

該橋箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：全部是相同高度單箱單室箱梁，截面梁高為3.3米，整個橋體箱梁頂板的厚度在零0.25米，4.2米的箱寬尺寸，橋面板寬要達(dá)到7.4米。整個橋梁需要有5道橫隔板，梁段分為35個，整個橋梁需要應(yīng)用雙向預(yù)應(yīng)力體系。其次，菱形掛籃的總重量必須小于32噸。最后，懸臂澆筑混凝土的極限重量為57.72噸。

掛籃結(jié)構(gòu)材料

掛籃菱形不同部位采用不同種類的鋼材，組合梁應(yīng)用H型鋼，尺寸為300*300，無論是橫梁還是內(nèi)導(dǎo)梁以及底縱梁都是應(yīng)用工字鋼，直徑三十二的精軋螺紋鋼在吊帶得以應(yīng)用，關(guān)于滑道也同樣應(yīng)用H型鋼，只是型號與組合梁有所不同，尺寸為250*250.

（二）掛籃結(jié)構(gòu)驗算

不同的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行不同的類型計算。主要分為三大類，首先需要實施穩(wěn)定性、剛度與強(qiáng)度三方面檢算的為菱形組合梁。其次，需要進(jìn)行剛度以及強(qiáng)度檢算的結(jié)構(gòu)比較多，比如吊桿、滑道、前支腿、底縱梁等。最后，只需要進(jìn)行強(qiáng)度檢算的有三種，分別為連接板、焊縫以及各連接螺栓。

主要技術(shù)參數(shù)：(1)混凝土自重 GC=26kN/m3； (2)鋼彈性模量 Es=2.1× 105MPa； (3)材料容許應(yīng)力：Q235鋼[δw]=145Mpa，[δ]=140Mpa， [τ]=85Mpa，(4)模板的允許撓度為1.5mm。 (5)臨時結(jié)構(gòu)簡化為簡支梁后的允許撓度為L/400。

掛籃設(shè)計荷載：(1)荷載系數(shù) ：考慮箱梁混凝土澆注時脹模等因素的超載系數(shù)：1.05； 澆筑混凝土?xí)r的動力系數(shù)：1.2；

澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0； (2)作用于掛籃主桁的荷載箱梁荷載：箱梁荷載取 1#塊計算； 施工機(jī)具及人群荷載：2.5kPa； 模板自重取0.7kN/m2。

底橫梁設(shè)計計算：δ=M/Wx=-13.4×106/726.33×103=-18.45MPa＜[δw]=145Mpa，滿足要求

剪力驗算：τ =QSx/Ixb=-78400×428990/116214000×11.5=25.17Mpa＜[τ]=85Mpa，滿足要求。

吊桿設(shè)計計算：鋼吊桿所承受的最大支點反力為310.2kNF ，采用Φ32精軋螺紋鋼，由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》知，Φ32精軋螺紋鋼的截面積為804.3mm2，其應(yīng)力為

σ=N/A=310200385.68/804.3=385.68MPa

其安全儲備為：K=800/385.68=2.07(精軋螺紋鋼控制應(yīng)力取800MPa)。 由上述計算可知，底籃橫梁的吊桿安全儲備均大于2，滿足要求。

（三）掛籃技術(shù)參數(shù)

掛籃技術(shù)參數(shù)主要分為五個要點，第一，掛籃與模板自身重量為10t，掛籃跟最大梁段重量比為 0.33。第二，掛籃的設(shè)計負(fù)荷為 100t，恒載與活載安全系數(shù)有所區(qū)別，前者達(dá)到1.2，后者達(dá)到1.4。第三，需要采用無平衡重走行方式。第四，走行與靜止時的抗傾覆系數(shù)有所區(qū)別，前者不能小于等于2，后者不能小于等于3。第五，針對掛籃的彈性變形值與非彈性變形值也有規(guī)定，前者為 10mm，后者是2mm。

三、菱形掛籃載荷實驗

第一次使用菱形掛籃之前需要進(jìn)行詳細(xì)科學(xué)的試驗，不僅能夠了解掛籃的承載極限還能夠知悉施工的撓度。首先菱形掛籃應(yīng)該實行預(yù)壓試驗，通過試驗得出荷載強(qiáng)度為80t，大于混凝土和施工荷載重量的1.3倍。其次，進(jìn)一步證實掛籃荷載受力能力符合實際情況，鋼材以及混凝土預(yù)制板是試驗的參與主體。最后，分級加載，總時長達(dá)到48小時。完成預(yù)壓試驗之后，需要進(jìn)行變形觀測。在掛籃的不同部位設(shè)置28個觀測點，無論是在每次加載還是卸載的情況下都應(yīng)該密切觀測，假如在加載時掛籃的某個部分或者某些部分出現(xiàn)異常需要立刻停下加載工作，及時進(jìn)行處理。依照試驗數(shù)據(jù)加以分析統(tǒng)計，對掛籃的施工撓度有一個大致的了解。

四、菱形掛籃施工工藝

（一）模板調(diào)整

菱形掛籃的安裝是一個嚴(yán)謹(jǐn)而規(guī)范的過程，當(dāng)安裝工作完成之后，接下來就要對水平中線以及標(biāo)高進(jìn)行把握。首先需要重視中線控制工作，借助全站儀來放置軸線。其次，高程控制也比較重要，應(yīng)該根據(jù)標(biāo)高、自重、彈性變形等對結(jié)構(gòu)的下?lián)线M(jìn)行測算。

（二）鋼筋綁扎

鋼筋綁扎工作是一個細(xì)致的工作環(huán)節(jié)，需要根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下料然后進(jìn)行彎制，完成工序之后根據(jù)不同的種類標(biāo)置牌子進(jìn)行存放。當(dāng)對鋼筋有需求的時候在掛籃位置進(jìn)行鋼筋吊裝，通過工人進(jìn)行綁扎工作。無論是安裝鋼筋還是預(yù)埋件亦或者是波紋管道，它們的尺寸都必須小于等于技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

（三）預(yù)應(yīng)力波紋管成孔

塑料波紋管成孔是整個橋預(yù)應(yīng)力管道參與的主體要件，在進(jìn)行安裝過程中，假如跟構(gòu)造鋼筋位置存在分歧，那么需要對構(gòu)造鋼筋相應(yīng)進(jìn)行移動，保障其準(zhǔn)確定位，再通過多種穩(wěn)固措施保障在混凝土澆筑的過程中預(yù)應(yīng)力管道位置并不發(fā)生改變。混凝土的澆筑工作通常使用對稱懸澆施工的方式。

（四）掛籃移動

掛籃移動是一個相對復(fù)雜的過程，確定滑道位置是首要工作，其次需要把不同的吊桿逐漸松開，完成這個步驟之后慢慢將菱形梁后錨松開，把主梁安置到位，通過主梁向前移動來使得底膜、側(cè)膜以及內(nèi)導(dǎo)梁整體移動到位，壓緊器也隨之到位，進(jìn)一步保障主梁的穩(wěn)固，隨后把主梁的后錨桿穩(wěn)固。隨后需要從新固定底膜在吊桿上，確定中線和標(biāo)高。然后根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)對標(biāo)高以及軸線進(jìn)行調(diào)整，確定無誤之后將鋼筋和模板進(jìn)行安裝，混凝土灌注之前對高程和中線進(jìn)行反復(fù)檢查。

五、菱形掛籃施工過程中遇到的問題及解決措施

第一個常見的問題是掛籃前移后調(diào)整時間偏長，倒鏈人工調(diào)整通常是吊桿調(diào)整使用的方式，難免會存在一些誤差，針對這個問題，應(yīng)該在今后的吊桿調(diào)整時放置千斤頂，這樣借助千斤頂?shù)膸椭粌H能夠保障工作效率，還能夠提升工程的精確度。第二個問題掛籃內(nèi)導(dǎo)梁移動小車上沒還有存在有內(nèi)導(dǎo)梁，這樣就增強(qiáng)了一定的危險度，因此一旦發(fā)現(xiàn)這個問題時需要及時的鉆孔進(jìn)行檔軸安裝工作，確保內(nèi)膜系統(tǒng)安全移動到位。

六、未來施工過程需要優(yōu)化的設(shè)想

在今后的施工過程中，掛籃主梁設(shè)計所涉及到的H型鋼兩個方向回轉(zhuǎn)半徑是最合適的，能夠進(jìn)一步提升穩(wěn)固程度。兩根槽鋼焊接成方鋼應(yīng)用于主梁桿件是一個提升鋼材效能的良好方式，但是這種方式的連接階段存在難度，需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，改變材料，減少重量不僅可以提升效能，而且能夠降低經(jīng)濟(jì)成本。

[1]陳述中 李建明 菱形掛籃施工在高明大橋擴(kuò)建工程中的應(yīng)用 [J]廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2015年11期

[2]李秀東 馬尊國 賈生旭 大跨度、寬橋面菱形掛籃的設(shè)計與應(yīng)用 [A]第十七屆華東六省一市建筑施工技術(shù)交流會論文集 [C]2015年06期

[3]董先峰 寧小君 菱形掛籃在特大橋施工中的設(shè)計和應(yīng)用 [A]第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第一卷） [C]2015年02期

TU7

B

1007-6344（2016）10-0060-02

李偉（1980.7—），男，山西太原人，碩士，山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向：道路與橋梁工程