菱形掛籃設計與施工技術的應用

李 偉

(山西交通職業技術學院 山西晉中 030619)

菱形掛籃設計與施工技術的應用

李 偉

(山西交通職業技術學院 山西晉中 030619)

伴隨著我國經濟發展水平的不斷提升，我國的橋梁技術發展也越來越成熟。菱形掛籃在我國橋梁建設中應用的越來越廣泛。本篇文章立足于當前橋梁建筑建設的工作實踐情況，在菱形掛籃的設計、結構形式、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行工藝優化做出了設想。希望本篇文章可以帶給相關行業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；設計；施工技術

一、引言

菱形掛籃在結構層面相對簡單，力量承受相對明確而且剛度比較大，不易發生變形現象，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、經濟成本較低等優點。菱形掛籃大致包含五大模塊，分別是懸吊系統、走行系統、模板系統、承重系統以及錨固系統。通過受力分析，除了走行系統之外其余四個系統均滿足施工的標準需求。二力桿作為菱形掛籃的主要受力構件，不僅結構簡單而且拆錨難度較小，H型鋼主要在主梁中得以應用，雙向回轉半徑尺寸不小，這就強化了桿件的穩固程度。本篇文章以復興大橋2號橋的菱形掛籃為具體案例，分析了其設計以及施工的具體工藝。復興大橋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、菱形掛籃設計探究

（一）掛籃選型

橋梁懸臂施工過程中離不開掛籃設備的應用，依照結構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用，主要得益于它的結構以及受力方面存在的優勢，給橋梁施工帶來了積極的因素。菱形掛籃的設計要求主要分為三點，其中第一點對箱梁結構參數做了要求。

該橋箱梁結構參數如下：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，整個橋梁需要應用雙向預應力體系。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。

掛籃結構材料

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

（二）掛籃結構驗算

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

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

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

澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩定系數：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； 施工機具及人群荷載：2.5kPa； 模板自重取0.7kN/m2。

底橫梁設計計算：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《混凝土結構設計原理》知，Φ32精軋螺紋鋼的截面積為804.3mm2，其應力為

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）掛籃技術參數

掛籃技術參數主要分為五個要點，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，掛籃的設計負荷為 100t，恒載與活載安全系數有所區別，前者達到1.2，后者達到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有所區別，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行詳細科學的試驗，不僅能夠了解掛籃的承載極限還能夠知悉施工的撓度。首先菱形掛籃應該實行預壓試驗，通過試驗得出荷載強度為80t，大于混凝土和施工荷載重量的1.3倍。其次，進一步證實掛籃荷載受力能力符合實際情況，鋼材以及混凝土預制板是試驗的參與主體。最后，分級加載，總時長達到48小時。完成預壓試驗之后，需要進行變形觀測。在掛籃的不同部位設置28個觀測點，無論是在每次加載還是卸載的情況下都應該密切觀測，假如在加載時掛籃的某個部分或者某些部分出現異常需要立刻停下加載工作，及時進行處理。依照試驗數據加以分析統計，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）模板調整

菱形掛籃的安裝是一個嚴謹而規范的過程，當安裝工作完成之后，接下來就要對水平中線以及標高進行把握。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，應該根據標高、自重、彈性變形等對結構的下撓進行測算。

（二）鋼筋綁扎

鋼筋綁扎工作是一個細致的工作環節，需要根據規范標準下料然后進行彎制，完成工序之后根據不同的種類標置牌子進行存放。當對鋼筋有需求的時候在掛籃位置進行鋼筋吊裝，通過工人進行綁扎工作。無論是安裝鋼筋還是預埋件亦或者是波紋管道，它們的尺寸都必須小于等于技術規范標準要求。

（三）預應力波紋管成孔

塑料波紋管成孔是整個橋預應力管道參與的主體要件，在進行安裝過程中，假如跟構造鋼筋位置存在分歧，那么需要對構造鋼筋相應進行移動，保障其準確定位，再通過多種穩固措施保障在混凝土澆筑的過程中預應力管道位置并不發生改變。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、側膜以及內導梁整體移動到位，壓緊器也隨之到位，進一步保障主梁的穩固，隨后把主梁的后錨桿穩固。隨后需要從新固定底膜在吊桿上，確定中線和標高。然后根據相關數據對標高以及軸線進行調整，確定無誤之后將鋼筋和模板進行安裝，混凝土灌注之前對高程和中線進行反復檢查。

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整時間偏長，倒鏈人工調整通常是吊桿調整使用的方式，難免會存在一些誤差，針對這個問題，應該在今后的吊桿調整時放置千斤頂，這樣借助千斤頂的幫助，不僅能夠保障工作效率，還能夠提升工程的精確度。第二個問題掛籃內導梁移動小車上沒還有存在有內導梁，這樣就增強了一定的危險度，因此一旦發現這個問題時需要及時的鉆孔進行檔軸安裝工作，確保內膜系統安全移動到位。

六、未來施工過程需要優化的設想

在今后的施工過程中，掛籃主梁設計所涉及到的H型鋼兩個方向回轉半徑是最合適的，能夠進一步提升穩固程度。兩根槽鋼焊接成方鋼應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，需要進一步優化設計，改變材料，減少重量不僅可以提升效能，而且能夠降低經濟成本。

[1]陳述中 李建明 菱形掛籃施工在高明大橋擴建工程中的應用 [J]廣東交通職業技術學院學報 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計與應用 [A]第十七屆華東六省一市建筑施工技術交流會論文集 [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計和應用 [A]第十屆全國結構工程學術會議論文集（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，山西交通職業技術學院講師。研究方向：道路與橋梁工程