廟嘴三江橋變截面箱梁掛籃設計與施工技術

李海方，李清華

1 工程概況

廟嘴三江橋采用主跨210 m中央索面高低塔斜拉橋，高塔側GM1～GM19、 低塔側DM1～DM7節段采用牽索掛籃施工[1-2]。標準節段箱梁截面為單箱5室結構，頂寬33.5 m，底寬15 m，梁高3.5 m，翼緣板懸臂長度4 m，斜拉索間距1.2 m，其中DM1～DM4變截面節段，截面由單箱6室結構漸變成單箱5室結構，最大頂寬35.723 m。箱梁結構形式如圖1所示。

2 掛籃設計與施工關鍵技術

2.1 箱梁結構特點

主橋箱梁為典型的大懸臂多箱室結構，標準節段長度7 m，最大節段8.4 m，最大節段重量為5 600 kN。低塔側DM1～DM4變截面節段是掛籃設計與施工的難點與重點，其箱梁本身為非對稱結構，全橋箱梁結構特點如下：

1） 節段長度類型多，分為7 m、7.9 m、8.4 m、2 m 4種。

2）DM1～DM4遠側塔橋面單側寬度漸變。

圖1 變截面段箱梁結構示意圖（mm）Fig.1 Schematic diagram of variable segment section box girder（mm）

3）內腔結構復雜，從單箱6室結構漸變為單箱5室結構。

2.2 掛籃設計要求

從安全和經濟角度考慮，掛籃設計需滿足以下要求：

1）掛籃設計應滿足通用性要求，即掛籃結構要滿足標準節段和變截面節段澆筑施工需要。

2）澆筑工況下，掛籃應能解決變截面節段斜拉索對掛籃頭部支撐不對稱的問題，保證結構安全。

3）掛籃結構重心不對稱，行走應平穩、可靠。

4）盡量減輕結構自重，滿足橋梁設計單位對掛籃本身重量的要求。

2.3 掛籃設計與施工技術路線分析

掛籃設計總體思路為優先考慮滿足標準節段施工，在標準節段掛籃基礎上進行適當的結構改造來適應變截面節段施工[3-4]。由于DM1～DM4節段箱梁自身結構不對稱，施工該節段時，需將承載平臺桁架放平，在承載平臺桁架和主縱梁件增加連接接頭，形成變截面側混凝土承重結構，同時在橋頂面上增加1個三角桁架，通過吊桿與承載平臺桁架連接，解決了斜拉索對掛籃頭部支撐不對稱的問題，保證掛籃在橫橋向的穩定性和剛度，降低了變截面節段混凝土開裂的風險。

本掛籃結構形式為國內首創，總體布置如圖2所示。

圖2 掛籃結構圖（mm）Fig.2 Structure of form traveller（mm）

2.4 掛籃結構特點

掛籃由承載平臺、行走系統、定位系統、牽索系統、錨固系統和模板系統組成[5]。

承載平臺由主縱梁、橫聯、挑梁、桁架組成，其中主縱梁、橫聯為Q345B板材焊接箱梁，挑梁和桁架采用角鋼∠120 mm×80 mm×10 mm焊接而成的箱形結構?？紤]到現場起重能力的限制，結構單件最大重量不超過180 kN。為方便運輸車現場安裝，各構件間采用銷軸和摩擦型高強度螺栓M24連接，分段法蘭連接面須做噴丸處理，摩擦面抗滑移系數不小于0.5[6]。

承載平臺桁架沿縱橋向的7片桁架間采用螺栓和節點板連接，可有效減小現場焊接工作量。如圖3所示。

行走系統在橋面三角桁架頭部設置2臺YC50-150液壓千斤頂，在主縱梁尾部設置2臺行走小車。掛籃行走時前、后端共4個吊點。標準節段掛籃行走時，單個行走小車承受最大載荷為717 kN；變截面節段掛籃行走時，由于掛籃本身結構的不對稱，兩側小車受力懸殊。尾部行走小車承受最大載荷分別為975 kN、532 kN，因此行走小車設計載荷為975 kN。

圖3 結構連接形式（mm）Fig.3 Connecting format of the structure（mm）

為保證掛籃行走平穩可靠，本項目將行走小車設計成嵌入式結構，將4個額定承載為300 kN的滾珠式行走滾放在車架內，且在車架與行走滾輪間設置40 mm高強度橡膠板，能有效過濾掛籃行走時的振動，提高行走安全性。行走小車結構如圖4所示。

圖4 行走小車結構圖（mm）Fig.4 Structure of launch trolley（mm）

3 施工索力分析

斜拉索索力的調整是前支點牽索掛籃施工的基礎，也是施工中難度最大的關鍵節點。斜拉索在掛籃施工中通過牽索機構與掛籃連接，并施加一定的張拉力，在掛籃頭部形成前支點，承受箱梁混凝土載荷。掛籃施工索力大小的確定需要施工監控單位、橋梁設計單位、監理單位和掛籃設計單位共同商討確定。如果張拉索力太大，則對掛籃結構本身提出更高的要求，造成掛籃自重偏大，施工風險也大大提高；相反若張拉索力偏小，掛籃澆筑過程中需多次調整斜拉索，橋梁線形難以保證。

根據牽索掛籃施工工藝，每個節段澆筑施工時，要進行2次斜拉索的張拉。第1次為斜拉索初張拉，在掛籃立模調整到位后，掛籃空載條件下進行，張拉力大小一般取設計索力的30%左右。第2次斜拉索張拉（通常稱為二張），在混凝土澆筑完50%時進行，張拉力大小一般取設計索力的70%左右。由于DM1～DM4變截面梁節段本身結構不對稱，在變寬側橋面上增加1個三角桁架，并對吊桿進行預張緊，在保證橋梁線形的同時，斜拉索索力的張拉值比常規牽索掛籃的張拉值減小10%左右[7]。

4 結語

本技術方案首次成功解決了中央索面變截面箱梁掛籃施工的難題，與傳統支架法施工相比，在施工成本、周期、質量、安全上有明顯優勢，為后續類似工程提供技術支持和豐富的施工經驗。