高速公路箱梁拱橋施工過程及掛籃施工技術研究

勾文豹

(牡丹江市巨人公路工程有限責任公司，黑龍江 牡丹江 157000)

1 項目簡介

X橋基本情況為：長度327.595 m，洪水設計頻率為三百分之一，高程為路線控制。橋梁為鋼筋混凝土箱形拱橋，凈跨徑為180 m，橋面與水面最大距離為180 m。

2 施工過程分析

X橋梁類型為鋼筋混凝土箱型拱橋，主拱圈屬于高截面懸鏈線拱，拱箱施工節段共計29個，兩岸均設置了一個拱腳現澆段，拱頂設置了一個合攏段，其他的26節段全部采用的是掛籃懸臂澆筑法施工。兩岸拱腳處的第一節為支架現澆法，在混凝土澆筑滿足一定強度要求后進行1#扣索張拉與錨索。此后對支架及進行拆除，在1#塊上安裝懸澆掛籃，掛籃為倒三角形式，利用自身的行走系統沿拱圈行走，從而完成拱圈的澆筑作業。X橋屬于鋼筋混凝土拱橋，與梁橋的懸臂澆筑方式有所不同。

3 施工過程穩定性分析

通過有限元模型，針對X大橋的懸臂澆筑施工過程進行了第一類穩定分析，得到施工每個階段的安全系數，表1為各階段典型的穩定安全系數。

表1主拱圈施工階段穩定計算結果(部分數據)

施工階段失穩階數特征值施工階段失穩階數特征值1171.791186.75澆筑節段22191.66澆筑節段32226.343377.653396.16120.42153.6澆筑節段5221.41澆筑節段7254.38322.07355.03

4 掛籃施工技術

4.1 設計荷載

(1)作用荷載取值

主拱圈混凝土荷載：主拱圈共計29節段，除去兩側拱腳段以及合攏段，其他的階段均使用掛籃進行施工。根據相應的規范要求，模板荷載為500 kN；人群及施工荷載為3 000 N/m2； 風荷載為645 N/m。

(2)荷載系數

懸臂澆筑過程中，按照相關法律法規，各個荷載系數取值為：沖擊系數:1.3；超載系數:1.05；動力系數:1.2。

4.2 工況選取

工況1：在掛籃行至3#段時，2#段的混凝土沒有具備一定的強度，造成掛籃出現仰角30.67°的現象，這個時候階段長度比較高。

工況2:在掛籃行至13#段時，12#段的混凝土沒有具備一定的強度，造成掛籃仰角3.36°仰角，由于數值較低，故階段投影長度較大。

4.3 掛籃穩定分析結果

通過有限元計算模型，對掛籃進行穩定性分析，得到結果如表2所示。

表2 施工過程掛籃分析結果

從上表可以分析，工況1出現了最大的應力、變形，但掛籃應力值與變形值均處于規范要求的范圍內。工況2出現了穩定安全系數最小值6.01，可以判斷掛籃與模板之間并不會出現穩定性較低的情況；并且掛籃的一階失穩模態均為聯系桿件部分穩定性損失，從安全方面考慮，能夠提高掛籃桿件的截面積，或強化該位置的橫向聯系。

5 施工穩定措施

懸臂澆筑階段在主拱肋沒有成型的時刻，其受

力體系處于一個非常復雜的階段，為強化在該過程中的穩定，能夠在設計以及施工階段采取相應措施來避免一些損失，確保施工的安全性。

在施工過程中，穩定性最容易損失的部分為扣塔結構，因此，需要采取相應措施，(1)需要在設計階段提高截面抗彎剛度，從而使其更為穩定，同時在頻繁發生失穩的位置，強化扣塔的橫縱聯系，從而避免穩定性的損失；(2)采用合適的塔高能對主拱圈以及扣索的受力進行良好的優化，從而提高施工的安全性；(3)在整個施工流程中，需要對塔頂施工整個流程，尤其是易發生事故的部位進行嚴格監控。

針對未完成的主拱圈，第一要在設計階段中優化其矢跨比，從而能夠在施工過程中增加穩定性；使用強度更高的混凝土能夠對拱肋的承載水平進行有效提高；第二是對材料品質的保障，這里主要是混凝土的質量保障，確保混凝土的設彈性模量滿足設計要求，同時在澆筑過程中，應注意減少混凝土超方造成導致截面增大等情況出現；第三需要嚴格把控拱圈線形，嚴格監控好標高。

6 研究結論

(1)懸臂澆筑施工過程中，最容易的失穩的時刻為懸臂狀態最大值時刻，其穩定性較低，安全系數為15.25；

(2)掛籃安全系數最低，為6.01，但其穩定性符合相關規范要求，其最易損失穩定性的部位為模板處的橫向聯系。

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