橋梁工程懸澆箱梁現澆段吊架施工技術要點

周家煒

（湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司，湖南益陽413000）

0 引言

本文選擇全長546m，上部結構為（70m ＋130 ＋70m）的梅山龍宮資水大橋為研究對象，因現澆邊跨、合龍段運輸難度大等因素，決定通過掛籃技術開展施工。該技術具有便于操作、安全風險低、性價比較高等優勢。經實踐，該技術取得了良好的效果，建議在同類型橋梁建設中推廣、應用。

1 工程概況

某大橋全長546m，上部結構為三跨，從合龍段中心處至懸臂根部，箱梁高度和底板厚度為拋物線性變化，從合龍段到支承端的底板厚度為直線變化。該橋主橋段設有2%的單向橫坡，主跨為“T”形剛構箱梁，分合龍段1 個，梁段16 個，邊跨現澆長384cm、合龍段長200cm，現澆段和合龍段利用掛籃與過渡墩形成吊架施工。

2 現澆段吊架的整體設計

該大橋主橋箱梁最長標準節段為4.5m。邊跨現澆段長3.84m、合龍段長2m，過渡墩蓋梁寬3m,靠箱梁端寬1.8m。

邊跨現澆段的部分梁體落于蓋梁受力，懸挑長度為2.2m，合龍段為2m，合計懸挑施工4.2m。因過渡墩位于兩側河岸，而河岸地質以孤石為主，不利于高效率進行鋼管樁支架的搭設，所以采用掛籃為整個受力系統，對邊跨現澆段、合龍段進行施工，詳見圖1。

圖1 現澆段吊架整體布置示意圖

2.1 現澆吊架加工及安裝

現澆吊架采用掛籃作為施工吊架。16#塊縱向預應力張拉完畢后，掛籃前移至過渡墩，前橫梁頂移至蓋梁處，然后通過蓋梁上的預埋精軋螺紋鋼，用槽鋼盒做鋼扁擔，將掛籃前橫梁錨固在蓋梁上。這樣，掛籃底籃兩端分別錨至蓋梁和已澆16#塊上，形成簡支梁[1]。

2.2 模板施工

外模仍利用原箱梁外側模，借助外滑梁前移至已定位置，其他外露處需采用竹夾模及枕木進行修補。內模直線段借助內滑梁遷移至已定位置，變截面采用鋼管支架、竹夾模、枕木進行搭設。底模采用原箱梁底模，與掛籃前移時一同前進，蓋梁處底模根據測量后的設計標高，采用竹夾模及枕木進行鋪設調平。模板鋪設施工現場見圖2[2]。

圖2 模板鋪設施工現場

2.3 試壓荷載的取值

2.3.1 現澆段懸臂部分。現澆段和邊跨合龍段均由掛籃底藍承受，雖然其受力遠遠小于正常懸澆梁段的混凝土重量，掛籃受力沒問題，但試壓主要是測試現澆支架及合龍段施工的相關參數，支架受力總荷載為2481kN/m2×4.24m=1052kN，按其1.2 倍取值為1262.4kN 試壓[3]。

2.3.2 試壓采用水袋法，吊架安裝完畢后，將底模、翼板模固定，梁端頭用模板固定，將現澆段露出蓋梁部分和合龍段重量采用水袋等重量試壓，水袋最終重量按混凝土的1.2 倍考慮。水袋由廠家定型制作，規格為6.5×2×3.5m2/個，可裝水91t，重量不夠部分用工字鋼代替，加載重量分別按混凝土重量的50%、100%、120%三級加載，在加載、卸載過程中，觀測16#塊梁端觀測點，找出豎向變形規律[4]。

2.3.3 吊架直接采用掛籃，其受力遠小于懸澆時混凝土的重量，其受力安全、有保障。試壓目的是通過試壓確定現澆段、合龍段的立模標高及中跨配重重量，以及在現澆段混凝土澆筑時，16#塊上水箱的配重重量，確保線性滿足設計要求。

2.3.4 邊跨現澆段、合龍段澆筑混凝土和養生過程中，每隔2h 需對觀測點進行一次標高讀數。通過水箱的加水及放水，確保16#塊前端保持恒定標高，避免現澆段混凝土在未達到設計強度時開裂。

3 施工技術要點

3.1 現澆段施工

掛籃前移至過渡墩，利用掛籃作為現澆支架，蓋梁上現澆段部分支架在蓋梁安裝底模，懸臂部分利用掛籃底模作為現澆支架底模，掛籃翼板模作為現澆段外模，內模利用掛籃內模。在現澆混凝土時，根據混凝土的澆筑量及觀測點標高的數值，通過放出配重水箱中的水來控制標高。養生期間，需2h/次進行標高監控，同樣通過加、減配重水箱中的水來調節標高。待混凝土齡期滿足7d 且混凝土達到設計強度等級值的90%后，進行合龍段施工[5]。

3.2 合龍段施工

3.2.1 現澆段澆筑完畢后，在待強過程中可進行合龍段的準備工作，如綁扎底板鋼筋、臨時固結一端焊接等。邊跨現澆段和合龍段均利用掛籃作為吊架，故在現澆段混凝土澆筑完成，且當強度達到設計的90%后，拆除現澆段內模，而后可直接進行邊跨合龍段施工。

3.2.2 連續多天不間斷檢測各合龍口標高，確保標高滿足設計需求且當地氣候、氣溫等條件滿足施工需求。鎖定合龍段剛性連接，需在一天中最低氣溫時實施。鋼束即刻張拉2×BX1、2×BS1，每根張拉荷載73t[6]。

3.2.3 合龍段如已安裝的剛性連接，必須實施24h 觀測，對內、外剛性連接進行檢查，確保不存在異常情況后實施下一步施工，即合龍段混凝土澆筑。

3.2.4 必須在低溫時段進行混凝土澆筑，科學、合理地設定澆筑混凝土時間，保證其終凝時氣溫為全天最低時刻，同時注意混凝土的凝固情況，保證不存在任何裂縫?；炷翝仓^程中，應科學匹配相應的水量，澆筑混凝土時應確保合龍段荷載不變，完成后及時進行檢測，并了解標高情況，務必控制標高在可控范圍內[7]。

3.2.5 養護合龍混凝土時，澆筑混凝土后應保持混凝土凝固，待強度為設計強度的90%后進行錨固灌漿施工，同時實施預應力鋼束連續對稱張拉，施工順序為先長束，后短束。接著移中跨掛籃2m，為合龍中跨奠定堅實基礎。

4 吊籃受力計算

4.1 吊籃受力體系

掛籃受力主體為兩片三角形主桁，其主縱梁采用2 根I56a。吊籃利用掛籃作為受力件，其主桁架僅作為移動和受力的保險裝置，受力部位為掛籃底藍和外滑梁，外模采用掛籃外側模，內模直接支撐在底板上，由底板受力,外滑梁采用2I40b。

4.2 吊籃的使用工況

在完成主梁2#-16#節段的懸臂施工后，該施工吊籃應前移至過渡墩蓋梁處固定，作為現澆段和合龍段的受力件。根據節段的劃分，結合各段的結構情況，擬定對該施工吊籃進行以下2 個工況的受力計算：

第一，現澆段混凝土澆筑（長2.24m，重67.07t，蓋梁部分蓋梁直接受力，計算時不予考慮）。

第二，合龍段節段混凝土澆筑（ 長2.0m，重49.62t）[8]。

4.3 吊籃使用各工況受力計算

根據既定的受力情況對工況進行科學計算，確保翼緣板荷載保持不變，經由外側模支架向外滑梁上傳導。使用MIDAScivil2017 軟件對吊籃系統的空間結構進行建模，建模時，應充分考慮各構件的實際受力情況。所有吊點和錨點的支承方式均為鉸接，即只約束了x、y、z 三個方向的軸向位移，而不約束Rx、Ry、Rz 三個轉角位移。由于精軋螺紋吊桿和斜拉鋼帶均只承受拉力，不承受彎矩，故建模時這兩種構件均采用桁架單元進行模擬[9]。采用MIDAScivil2017 對掛籃建模所用的材料特性和模型如下：

4.3.1 材料特性

材料特性具體見表1。

表1 續表

表1 鋼材的容許應力(MPa)

4.3.2 型材截面特性

（1）前、后下橫梁、外滑梁，規格為2I40b，材質為Q235，有效面積為188.14m2，抗彎慣性距為45562cm4。

（2）底模分配梁、操作平臺，規格為I36b，材質為Q235，有效面積為61.9m2，抗彎慣性距為13380cm4。

（3）底模平臺前吊桿、底模平臺后吊桿、外滑梁后吊桿規格為I36b，材質為Q235，有效面積為8.04m2。

4.3.3 吊籃模型

（1）采用MIDAScivil2017 對掛籃建模,其吊籃模型見圖3.

圖3 吊籃模型

（2）吊籃受力計算結果匯總見表2。

表2 吊籃受力計算、分析匯總

由計算結果可以看出,各型材的應力值均在設計允許值范圍內，結構安全、可靠，取得了良好的實際效果。

5 結語

該工藝改變了傳統的采用鋼管樁支架及焊接牛腿搭設施工平臺的方法，在高墩施工中極大地減少了鋼管樁產生的費用，降低了焊接牛腿搭設施工平臺的安全風險。同時，底模、側模與前段梁結合性好，外觀質量很好。使用掛籃施工技術方案，并輔以相應的技術開展大橋邊跨現澆段及合龍段施工，經工程實踐表明，該措施的安全性能高、造價投入少，且工期顯著縮短。因吊架設置合理，可以同時進行邊跨施工、現澆，然后開展合龍段的工序施工，更利于大橋建設，建議在同類型大橋建設中予以推廣。