一種通用型牽索掛籃的設計及計算分析

劉程洪

摘 要：文章通過對329國道舟山普陀勾山至小干連接線工程1標主橋掛籃施工進行研究，設計了一套適應于空間索面的牽索掛籃，現將該通用型牽索掛籃主要構件的參數、尺寸及計算分析時工況、荷載、邊界條件選取等成果進行分享交流。

關鍵詞：浦西大橋 牽索掛籃 圓鋼吊桿

1.工程概況

329國道舟山普陀勾山至小干連接線工程1標主橋采用130+300+130m雙塔雙索面PC梁斜拉橋，主梁為單箱三室預應力砼結構。箱梁中心高2.75m，主梁全寬19m。

斜拉索采用扇形空間雙索面布置，每塔每索面共18對斜拉索，共144根。考慮到張拉空間需要，塔上索距分別為2m、2.1m，梁上索距除邊跨壓重區為4m外，其余均為8m。斜拉索毛巾采用冷鑄錨頭錨固體系，均在主塔端張拉。根據設計要求，主塔兩側標準梁段的懸臂澆筑需采用牽索式掛籃，如圖1為浦西大橋效果圖。

2.掛籃總體設計

本工程主橋懸澆箱梁采用自主研發的前支點式牽索掛籃，該掛籃由承重系統，提升錨固系統及止推系統，定位調整系統，行走系統，模板系統等幾部分構成。施工掛籃總重約為148t，其中掛籃結構重約115.2t、走道自重約18t、模板重15t。

2.1承重系統

承重系統包括2片主縱箱梁、1片前橫箱梁、1片帶C形掛鉤的后橫箱梁、多排分布貝雷梁及行走、牽引和吊掛裝置。

（1）主縱梁：采用Q235B鋼板工廠組焊而成，斷面為1400×1500mm，局部（C型掛鉤處）由梁高1500mm加高到1800mm，其中頂、底板厚為16mm，腹板厚為12mm，隔板為10mm鋼板。為適應斜拉索角度變化，主縱梁前端由1.5m變寬到1.7m并設計為圓弧狀。

（2）后橫梁：采用Q235B鋼板工廠組焊而成，斷面為700×1500mm，其中中頂、底板厚為16mm，腹板厚為12mm，隔板為10mm鋼板。為改善掛籃結構整體受力，后橫梁上布置吊桿。

（3）前橫梁：采用Q235B鋼板工廠組焊而成，斷面為700×1500mm，其中中頂、底板厚為16mm，腹板厚為12mm，隔板為10mm鋼板。

（4）分布貝雷梁：采用1.5m高貝雷，貝雷間通過花窗連接，主要承擔混凝土澆筑荷載及加強掛籃的整體穩定性。

2.2提升錨固及水平止推系統

提升及錨固系統主要采用圓鋼吊桿。提升千斤頂采用液壓穿心式千斤頂，以確保安全和調位方便，提高自動化。錨固系統吊桿采用直徑φ80mm圓鋼（40Cr），提升下放系統吊桿采用φ60mm圓鋼（40Cr）。

水平止推系統固定設置于主縱梁上尾部，利用斜拉索已澆筑主梁錨塊作為水平抗推結構，方便掛籃抵抗在澆筑過程中產生的水平力。

2.3定位調整系統

掛籃縱橫向定位依靠設于掛鉤和主縱梁尾部的定位輪，每套掛籃設4個定位輪，掛籃平面位置可通過千斤頂調整。

2.4走行系統

掛籃行走系統主要有C型掛鉤及主縱梁尾部行走反頂輪構成。掛籃前移采用液壓油缸作為行走動力，走行面設置四氟滑板。

2.5模板系統

箱梁外模采用大塊鋼模，內模采用木模鋼管支架體系。

3.掛籃工作原理

掛籃懸澆施工共分為三個階段循環進行，三個節段分別是掛籃前移、空籃張拉拉索、箱梁砼澆筑。

3.1掛籃前移

掛籃拉索體系轉換后安裝新澆梁段下放錨桿，前、后錨桿組同時下放掛籃，安裝就位行走反頂輪，釋放錨桿組，牽引C型掛鉤使掛籃前移，掛籃就位后安裝錨桿組，將掛籃提升到位。

3.2空籃掛索

移機到位后，前段安裝拉索接長桿，尾端安裝止推裝置抵抗斜拉索水平分力，掛索，張拉斜拉索至施工需用索力。

3.3箱梁懸澆施工

綁扎鋼筋、安裝模板及支架。由中間向兩端同步對稱澆筑砼。養護砼箱梁達到設計強度的90%后張拉鋼絞線，并完成體系轉換，將施加于掛籃上的索力轉換到混凝土箱梁上，按照施工監控要求張拉到設計索力。

4.掛籃計算分析

4.1計算荷載的取值及處理

作用于掛籃的荷載分為砼荷載、模板荷載、施工平臺荷載、人員機具荷載及斜拉索張拉荷載等，牽索掛籃上施工荷載統計如表1所示：

掛籃計算時針對不同荷載類型分別采用梁單位加載、掛籃全承載面加載及掛籃承載面分配加載。

4.2整體分析計算工況的選取及荷載組合

（1）移機工況

掛籃拉索體系轉換后安裝新澆梁段下放吊桿，前、后吊桿組同時下放掛籃，安裝就位行走反頂輪，釋放吊桿組，通過牽引C型掛鉤底部的重物移運器使掛籃前移，掛籃就位后安裝吊桿組，將掛籃提升到位。

掛籃荷載：外模及三角支架荷載；掛籃自重荷載；忽略行走牽拉力影響。

邊界條件：C型掛鉤吊掛；主縱梁尾端反頂輪反頂。

（2）空籃張拉拉索工況

移機到位后，安裝止推裝置抵抗斜拉索水平分力；主縱梁前端安裝拉索接長桿，掛索并張拉斜拉索至施工初拉索力。

掛籃荷載：全部模板及三角支架荷載；掛籃自重荷載；斜拉索張力荷載。

邊界條件：吊桿組錨固；主縱梁底座及反頂裝置頂緊已澆筑砼面；安裝拉索接長桿并錨固在主縱梁前端錨梁處；安裝水平止推裝置并頂緊斜拉索梁端錨塊。

（3）澆筑工況

綁扎鋼筋，安裝模板、支架，由中間向兩端同步對稱澆筑砼，澆筑完成后調整掛籃標高，使其符合監控值。養護砼箱梁達到設計強度的90%后張拉鋼絞線，并完成體系轉換，將施加于掛籃上的索力轉換到混凝土箱梁上，按照施工監控要求張拉到設計索力。

掛籃荷載：全部模板及三角支架荷載；掛籃自重荷載；斜拉索張力荷載；砼荷載。

邊界條件：吊桿組錨固；主縱梁底座及反頂裝置頂緊已澆筑砼面；安裝拉索接長桿并錨固在主縱梁前端錨梁處；安裝水平止推裝置并頂緊斜拉索梁端錨塊。

5.結束語

隨著我國經濟建設的高速發展，越來越多的斜拉橋橋型進入跨江、跨海通道及城市景觀橋梁建設中。牽索掛籃懸澆施工工藝的利用也逐漸普遍、常規，但各種形式斜拉橋掛籃的通用性并不強，給施工帶來很大困擾。

本工程在已建完成的甘竹溪特大橋、烏石北江特大橋牽索掛籃基礎上，采用箱型主梁+貝雷梁結合的承重結構，設計了一種適用于空間索面的水平止推裝置，使牽索掛籃的通用性得到一定程度的提升。本掛籃設計解決了空間索面斜拉橋牽索掛籃施工止推裝置設計的難題，指導工程施工安全有序開展，保證掛籃懸澆施工的安全，提高主梁懸澆施工效率，節約施工成本，對以后類似工程的施工有指導意義和借鑒作用。endprint