橋梁施工中懸臂掛籃技術的應用探究

摘要：懸臂掛籃技術是跨河、山谷等大跨度橋梁施工中應用較多的一種技術，具有結構簡易、跨越能力大、操作便捷等優點。掛籃在該橋梁施工技術中起到移動作業平臺、承重結構的作用。文章在分析懸臂掛籃施工技術的基礎上，結合應用實例，探究懸臂掛籃施工技術的質量控制，為日后懸臂掛籃技術在橋梁施工中的應用提供借鑒。

關鍵詞：橋梁施工；懸臂掛籃技術；質量控制；交通運輸；施工設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2017）03-0107-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.047

1 概述

橋梁作為跨越障礙物的結構，在基礎工程建設和交通運輸中扮演著重要的角色。懸臂掛籃施工技術是一門新興的橋梁施工技術。該施工技術施工組織將主梁分成多個節段，先施工墩臺頂部，然后利用可以自由移動的掛籃作為施工平臺及承重結構，在其上進行鋼筋安裝、混凝土澆筑、施加預應力等作業，沿跨徑方向對稱、逐段施工，最終在跨中處合攏。懸臂掛籃施工技術的主要施工設備是一對可移動的掛籃，靈活、簡捷、可操作性強、跨越能力大，從而省去使用大型吊運設備的麻煩，因而廣泛應用于連續梁、T型鋼構等大跨度、施工條件差的橋梁的建設中，切實推動了現代橋梁建設，具有良好的社會價值。

2 橋梁施工中懸臂掛籃技術簡析

2.1 掛籃的制作與安裝

掛籃作為懸臂掛籃的施工作業平臺及承重結構，其制作與安裝的質量對橋梁的施工質量、施工安全起到決定性作用。

掛籃制作前，應結合橋梁主要設計參數、主梁分段情況等，對掛籃進行設計，掛籃設計應滿足輕巧、穩定性強以及強度高等要求，并對設計圖紙進行全面細致復核，以確保掛籃的結構、選材等滿足工作性、安全性、經濟性等相關要求。選購掛籃制作材料時，應嚴把材料關，確保材料符合相關質量標準，從源頭保證掛籃制作質量。

掛籃安裝應在主梁0#塊達到設計的混凝土強度值、彈性模量值、齡期等相關要求后進行，并嚴格按照設計方案制定的流程和順序安裝。另外，安裝過程應注意安全問題，施工人員一要做好掛籃安全監測工作；二要在掛籃周圍設置可靠的安全防護設施，以避免高空物品墜落造成人員傷亡。

掛籃安裝完成后，應對掛籃的可靠性、安全性等進行檢驗，合格后方可投入使用。

2.2 預壓與荷載試驗

預壓試驗主要為了消除新制作掛籃的主桁架等構件的非彈性變形，而荷載試驗主要是為了得到掛籃的承載力度。

新制作的掛籃的主桁架等主要構件存在非彈性變形等安全隱患。規范的預壓試驗有利于控制掛籃的非彈性變形，確保掛籃性能滿足施工安全、質量的要求。

懸臂掛籃施工將主梁分成多段，對稱澆筑，各段重量并不完全相同。掛籃一般按照最大梁段進行設計。掛籃的承載能力通常大于最大梁段重量，一般在最大梁段重量的100%～150%，以兼顧掛籃工作性和經濟性等的

要求。

荷載試驗可檢驗掛籃實際承載能力及結構可靠性，獲得掛籃在相應荷載作用下的彈性和非彈性變形參數和彈性變形曲線。在橋梁懸臂掛籃荷載試驗中，試驗人員應對掛籃的加載以及變形情況進行詳細的記錄。根據實際測量值推算各梁段的豎向變形值，從而確定合理的立模標高，為主梁施工設置和控制預拱度提供參考數據，進而保證主梁的線性。

2.3 鋼筋混凝土施工

2.3.1 一般梁段施工。混凝土的澆筑質量直接影響橋梁的質量。懸臂掛籃施工技術中，掛籃是主要的施工設備，具有高支撐力的優勢，可作為鋼筋混凝土施工的移動作業平臺，靈活、便捷。

混凝土澆筑方案設計應充分發揮主觀能動性，綜合考慮混凝土施工的施工環境、施工溫度、天氣等的影響，注重澆筑厚度、澆筑次數、澆筑連續性、振搗、養護等施工細節。合理調整澆筑混凝土時間，避免溫度、環境等因素的影響。

預應力材料必須保持清潔。錨具、夾具和連接器的搬運、存放過程應該注意對其進行合理保護，防止預應力材料發生污染、銹蝕、損傷等。

混凝土澆筑前，應檢查鋼筋和錨頭的規格、數量、位置是否與圖紙相符。混凝土澆筑應從懸臂端部向懸臂根部順序進行，以防止掛籃前端下撓而引起已澆筑混凝土的開裂。每一節段施工完成后，分析影響混凝土澆筑質量的因素，采取相應措施以進一步提高施工質量。

2.3.2 合攏段施工。合攏順序按先邊跨后中跨進行。合攏施工過程應科學合理地進行壓重、卸重，以避免混凝土開裂和保證合攏精度。壓重、卸重分別與邊、中跨合攏段澆筑混凝土同步等量地進行。邊跨合攏過程中，隨邊跨合攏段混凝土澆筑同步等量對兩個中跨端進行加載壓重，以避免中跨端上撓，最終加載重量為1/2邊跨合攏段重量。中跨合攏過程中，澆筑中跨合攏段混凝土同步卸除兩個中跨端的壓重。

合攏段施工應格外注意混凝土開裂問題。合攏段混凝土一般采用高一個強度等級的微膨脹混凝土，以加強新舊混凝土的結合。另外，合攏段施工時間一般選在一天中氣溫較低、溫度變化較小的午夜前后，以最大限度防止溫度變化引起混凝土開裂。

3 橋梁施工中懸臂掛籃技術的應用實例

3.1 應用實例簡介

汕（頭）湛（江）高速公路云浮至湛江段及支線工程（簡稱“云湛高速”）是廣東省高速公路網規劃“第二橫”（汕頭至湛江高速公路）的重要組成部分，被列為2014年廣東省重點工程。鑒江大橋為云湛高速主線橋梁，設計時速120km/h，設計汽車荷載等級為公路-Ⅰ級，橋跨布置為（62+110+62）m，全長234m。主橋上部結構為預應力混凝土連續箱梁，箱梁采用單箱單室截面，頂寬13.25m，底寬7.5m。主橋上部結構采用C50混凝土澆筑；縱向按全預應力混凝土設計，采用三向預應力，縱、橫、豎向預應力采用標準強度1860MPa高強度低松弛鋼絞線，設計錨下張拉控制應力0.75fpk。

3.2 懸臂掛籃設計

為滿足鑒江大橋混凝土懸臂澆筑工藝要求，掛籃按最大梁段重量進行設計。綜合考慮各種形式的掛籃操作工藝、掛籃造價、施工特點等后，采用輕型菱形掛籃。掛籃由菱形桁架、吊掛系統、無平衡重的行走系統、錨固系統、底模平臺幾部分組成，掛籃的設計荷載為165t。掛籃結構示意圖如圖1所示：

3.2.1 掛籃主要設計參數及荷載組合。掛籃主要設計參數為：混凝土自重G=26.5kN/m3；箱梁分段施工，最大梁段重量156.8kN；Q235鋼材許用正應力[σ]、許用彎曲應力[σw]：215MPa；傾倒混凝土產生的荷載：2MPa；振搗混凝土產生的荷載：2MPa；施工人群和機具荷載：2.5MPa。

荷載組合I：混凝土自重+掛籃自重+施工人群和機具荷載+超載。荷載組合I用于驗算掛籃承重桿件的強度以及穩定性。

荷載組合II：掛籃自重+沖擊附加荷載。荷載組合II用于掛籃走行前移計算。

3.2.2 上橫梁設計。鑒江大橋采用的掛籃主要受力構件之一為上橫梁，設計時應確保其具有足夠的強度、剛度安全儲備以及穩定性。

根據鑒江大橋主梁分段情況，最大梁段重量156.8KN。澆筑時考慮荷載組合I，受力簡圖如圖2

所示：

其中：P1、P12為底籃前橫梁外側吊桿作用于前上橫梁的載荷（25.6kN）；P2、P11為掛籃外側承托梁前端吊桿作用于前上橫梁的載（50.97kN）；P3、P10為掛籃外導梁前段吊桿作用于前上橫梁的載荷（85.07kN）；P4、P9為底籃前橫梁腹板外側吊桿作用于前上橫梁的載荷（174kN）；P5、P8為底籃前橫梁腹板內側吊桿作用于前上橫梁的載荷（328kN）；P6、P7為掛籃內導梁前端吊桿作用于前上橫梁的載荷（120kN）。

由材料力學計算軟件求得前上橫梁剪力圖如圖3

所示：

其支座反力Ra=424.53+276.65=701.18kN。

由材料力學計算軟件求得前上橫梁彎矩圖如圖4

所示：

其最大彎矩Mmax=358.1kN·m

Wx=Mmax/σw=358.1×103/215=1665.6cm3

上橫梁采用2H500X200H型鋼加工，其截面特性參數為：A=224.5cm2；Wx=3654cm3；IX=91370cm4。經驗算能保證上橫梁滿足最大梁段澆筑時的受力要求，具備足夠的抗壓能力。

3.2.3 掛籃主桁架設計。主桁架由兩片菱形桁架組成，在其前端設置前上橫梁、吊帶及前下橫梁，形成懸臂吊架并安裝模板形成操作平臺和承重結構。在其上進行鋼筋安裝、混凝土澆筑等作業，可見主桁架是掛籃的主要受力系統。

由上計算結果可知單片主桁前節點最大荷載P=701.18kN。

下圖5為澆筑最大梁段時主桁架計算簡圖：

經結構力學計算得到澆筑最大梁段時各桿件受力情況如圖6所示：

前支點反力：

F前=P×9570/4570=701.18×9570/4570=1468.3kN/m

后支點反力：

F后=P×5000/4570=-701.18×5000/4570=

-767.2kN/m

由上圖6可知各桿件的受力情況及強度計算選擇各桿件材料如表1所示。

綜上，鑒江大橋掛籃的主要受力構件能保證掛籃承載能力在最大梁段重量的100%～150%，既滿足掛籃工作要求和安全儲備，又具備良好經濟性。

4 橋梁施工中懸臂掛籃技術的質量控制

懸臂掛籃施工技術以一對可行走的掛籃作為最重要的施工設備，該項橋梁施工技術應用的質量控制措施主要有：（1）全面細致了解橋梁的施工環境、施工要求、規范要求等，進一步設計科學、合理、可行的施工方案；（2）根據施工方案進行掛籃的設計、制備、安裝、試驗。掛籃為懸臂掛籃施工技術的核心，起著施工平臺和承重結構雙重作用。掛籃的質量決定施工的質量和安全，影響甚至決定整個橋梁的施工建設質量和安全；（3）懸臂澆筑所用的水泥、砂、石、水、外加劑的質量和規格滿足規范要求，并按規定的配合比施工；（4）必須對橋梁0號塊的高程、橋軸線等做詳細復核，滿足設計要求后方可進行懸臂對稱澆筑，并應對施工過程的軸線和高程進行施工控制。

5 結語

隨著工程建設的持續發展，懸臂掛籃技術以其施工設備簡易、操作便利、與不同施工環境的高度適應性等特點，已成為橋梁施工一項重要的技術形式，在橋梁建設中應用越來越頻繁。結合工程應用實例，分析懸臂掛籃施工技術的掛籃制作與安裝、掛籃的預壓和荷載試驗、鋼筋混凝土施工等技術要點，對提高應用該技術施工的橋梁質量、耐久性，降低全壽命周期成本，提升橋梁建設轉型升級的現代工程理念有著重要意義。

參考文獻

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作者簡介：陳高志（1988-），男，廣東湛江人，供職于廣東省南粵交通投資建設有限公司，碩士，研究方向：路橋建設。

（責任編輯：王 波）