菱形掛籃懸臂澆筑施工技術要點及技術淺析

薛偉鋒

摘 要：在大跨度橋梁工程施工中，懸臂澆筑施工是一種常用的施工技術。文章以實際工程為例，首先進行菱形掛籃荷載計算及加載試驗，重點對菱形掛籃懸臂澆筑施工過程中的施工要點和施工技術進行了分析和探討，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。

關鍵詞：菱形掛籃 懸臂澆筑 荷載計算

1.工程概況

連江大橋位于西牛鎮橋頭村，中心樁號為K249+55。橋位區屬于剝蝕丘陵地貌。地段起伏比較大，橋梁范圍中線地面高程為29.0～46.8m，橋位區跨越長江，位于西牛航運樞紐庫區，距離大壩0.7km，采用連續箱梁結構，橋梁設計長度為568m，橋面凈寬度為2×11.5m，橋梁施工采用菱形掛籃懸臂澆筑施工法進行施工。文章以此工程為例，對菱形掛籃懸臂澆筑施工要點進行分析和探討。

2.菱形掛籃荷載計算

連江大橋設計為雙幅，單幅寬度為12.5m，箱梁底板寬度6.75m。箱梁中心梁高從0#塊的4m以2次拋物線趨勢變化到跨中的2m。箱梁塊段最重為2#塊（100.3t，3.5m），4#（99t，4m）為懸臂最長重量。主橋箱梁從2#塊起采用菱形掛籃懸臂澆筑施工，3#～5#墩采用改裝掛籃。每套掛籃由兩片主桁架組成，分別布置于箱梁兩邊腹板處，主桁架的后錨固利用預埋精軋螺紋鋼來作為錨固。

根據設計圖紙，掛籃自重及全部施工臨時荷載重量應控制在65kN以下。荷載系數取值如下：

（1）考慮箱梁混凝土澆筑時漲模、動力等因素的超載系數取1.05；

（2）澆筑混凝土時的動力系數（荷載增大系數）取1.2（驗算強度）；

（3）施工機具及人群荷載1.5kPa（驗算模板按2.5kPa），荷載增大系數取1.4；

（4）施工振搗力：水平向2kPa，側向4kpa，荷載增大系數取1.4；

（5）底模板及底籃自重按23t設計，荷載增大系數取1.2；

（6）Vr=1/500，允許最大變形（包括吊帶變形的總和）為20mm。

根據掛籃受力特點，分別需要對底籃（縱梁、前后下橫梁、外導梁），頂板（頂板托架、內導梁、頂板承重梁），提升系統（前長吊帶、內外導梁前吊帶、內導梁吊桿、后長吊帶、后短吊帶）、承重系統、錨固系統進行計算。

以底籃縱梁計算為例，取2#和4 #進行強度和剛度計算，2#塊長3.5m，4#長4m。取高邊邊腹板下縱梁計算。

（1）計算得到混凝土自重和荷載：2#斷面處為88.8kN/m，3#斷面處為78.3kN/m；

（2）計算得到人群荷載：1.89kN/m；振搗荷載（取2kPa）：2.52 kN/m；模板自重：0.81kN/m；縱梁自重：0.432kN/m；

（3）荷載：邊腹板下共計3組][32b槽鋼縱梁，驗算單組][32b槽鋼受力。計算荷載：

3.菱形掛籃加載試驗

結合類似工程的施工經驗以及該工程的具體情況，設計使用兩片主桁對拉的方案進行加載。在進行加載前，平整好場地，對于兩片主桁架對應的節點，要孔孔相對，并利用高強度螺栓錨固好。掛籃荷載利用100t穿心式千斤頂對直徑為32mm的精軋鋼進行頂拉，進而達到傳送預壓荷載的目的。對于掛籃后的節點，需使用4條精軋鋼和兩道錨扁擔進行錨固。使用一個反壓扁擔和兩條精軋鋼對掛籃前的節點進行固定。將一個千斤頂安裝到前節點支架和扁擔上。千斤頂的兩端和掛籃的接觸面保持平整，避免出現偏心受力。通過計算，掛籃前部支點位置試壓荷載大小為57t，結合標定油表的插值方程，計算出對應讀數，然后逐級進行加載。

（1）采用分級加載施工。進行加載時分別按吊點可以承受最大荷載的30%、50%、80%、100%進行加載。

（2）在進行加載施工前，需在掛籃前后節點板上布設監控點，并逐級進行測量和監控。

（3）進行加載前，需安排工作人員對桁架加載過程中的穩定性和變形情況進行觀測。

（4）在施工現場對掛籃實際受力情況進行模擬，將加載17.1t作為掛籃澆筑混凝土前的初始狀態，然后對掛籃加載到最大荷載值后產生的變形數據進行計算。

4.懸臂澆筑施工

4.1組裝掛籃及預壓操作

先在0號塊吊裝掛籃，先安裝掛籃的桁架結構，組裝掛籃的懸吊結構，在0號塊下設置輔助支架，這樣可以組裝掛籃的下面結構即前下、后下橫梁以及底縱梁。完成組裝的掛籃。

完成組裝掛籃工作后，進行預壓，確認掛籃的牢固性，消除非彈性變形及測定掛籃在各級荷載下的變形量，壓重的數量主要以懸臂施工重量最大塊為標準。在底模和掛籃上受力主要部位設置觀測點，測出高程。壓重順序和灌注混凝土順序一致，及時觀測下沉情況，如果壓重超過總重量的110%時，立即停止壓重，保持2d，期間觀察和記錄不間斷。卸載的順序相反，卸載后整體觀察現澆支架，做好記錄。研究壓重所得到的數據，觀察到殘余變形、彈性變形，合理地改善模板。

4.2灌注掛籃懸臂

預壓施工后就可以知道掛籃的變形值、現成的立模高程，合理改變掛籃高度，立模，捆綁鋼筋，灌注混凝土。在施工過程中，記錄好兩側灌注混凝土的數量，同步對稱操作，兩側灌注混凝土之間的重量差要<1t。在澆筑施工中記錄好掛籃高程的變化情況以及灌溉混凝土的數量，計算出下一段立模高程。張拉依據規范進行，兩側保持對稱、同步緩慢張拉，雙控方法主要核心思想是控制張拉力，輔助控制伸長量。

4.3壓漿施工

在完成張拉工作且將多余的預應力筋切割完成后，立即使用C55混凝土進行封錨，并在錨固強度達到要求以后進行管道壓漿。壓漿作業時要求水泥強度控制在55MPa以上，并保持壓漿飽滿，利用智能壓漿系統對水膠比進行控制。壓漿時，對梁板壓漿車進行檢查，保證溢流閥處于關閉狀態以及梁孔兩端球閥處于打開狀態。當漿液從反漿管流出后即可進行壓漿。

4.4對現澆段進行施工

對現澆段進行施工，因為在北面的現澆段地形屬于平坦，主要借助碗扣式腳手架、工字鋼橫抬梁來施工。其支架設置如圖1所示。

4.5對合攏段進行施工

在整座橋體利用預應力連續箱梁施工技術時，最核心的階段就是對合攏段進行施工。當完成對邊跨現澆段和7號梁段的張拉工作后，就要開始合攏段的施工工作。完善后的掛籃可作為合攏段的吊籃。將改制的掛籃殘余部分當作邊跨合攏段的配重，在灌注合攏段混凝土時，這掛籃殘余部分不拆下，只有在張拉完鋼絞線后，才可以卸下這部分的配重。完成邊跨合攏段施工，接著就要對中跨合攏段進行操作施工，其配重主要是袋裝碎石，完成壓配重后，利用合適的工具焊接合攏段鋼接桿，之后就可以拆除整座橋的臨時固定結構，捆綁中跨合攏段的所用鋼筋，開始中跨合攏段的施工。最后中跨合攏段鋼絞線張拉工作結束后，就可以拆下現澆段支架。

5.結束語

綜上所述，采用菱形掛籃懸臂澆筑法進行橋梁工程施工時，需不斷調節誤差，提高施工標準。使用有限元軟件對掛籃在施工過程階段的強度、剛度、穩定性等力學指標進行應力、變形的計算復核，確保掛籃在施工過程各種狀態時均能滿足強度、剛度和穩定性等方面的要求。

參考文獻：

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