關于菱形掛籃結構形式及預壓方式優(yōu)化研究

路 慶

(華設設計集團股份有限公司黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 概 述

近年來隨著我國社會經濟的發(fā)展，交通基礎設施建設也隨之增加。預應力連續(xù)梁橋作為一種造價低、跨度適中而被廣泛應用，此橋型上部結構施工多采用掛籃懸臂澆筑形式。

掛籃設備的形式是多種多樣。每種形式都有其各自優(yōu)缺點，為了適應社會的發(fā)展，如何在滿足設計規(guī)范的條件下，高效節(jié)能的改進掛籃結構形式及預壓施工方法，從而實現減輕掛籃自重，操作更加方便快捷是我們追求的目標。

援岡比亞上河區(qū)公路橋梁項目中巴塞大橋上部結構形式為預應力混凝土連續(xù)箱梁，跨度為45+2×80+45 m，橫截面為單箱單室斜腹板截面。箱梁0#塊梁段長度為5 m，每個“T”構縱橋向分為10個對稱梁段，梁段數及梁段長度從根部至跨中分別為3 m+5×3.5 m+4×4.0 m，累計懸臂總長36.5 m。0、1#塊采用落地支架澆筑，2#～10#梁段采用掛籃懸臂澆注施工，懸臂澆注梁段最大控制重量118.7 t(未考慮施工荷載)，合攏段長度為2.0 m，邊跨直線段長度為3.88 m。

針對本項目地處西非，當地基建項目少且生產物資十分匱乏，多數建筑材料均從國內海運至岡比亞。施工單位通過對國內近年使用掛籃的施工特點、操作工藝、用料情況等進行了分析和研究，并結合巴塞大橋的具體情況進行了比選，最后決定采用菱形桁架式掛籃，菱形掛籃主要有以下優(yōu)點：

菱形掛籃具有成本低，加工簡單，安裝方便，易于操作，能夠適合于本橋澆筑段長度有變化的特點。

現就在項目掛籃實施中對掛籃結構形式及預壓方法的幾點改進進行描述，供掛籃設計及施工人員進行參考，以便在今后的掛籃施工中能夠更好的應用。

2 外側模加固

在項目實施過程中，施工單位為節(jié)約成本，在掛籃加工時僅加工掛籃模板，模板加固框架在現場自行加工制作。

掛籃外側模加固框架與模板背楞位置一致，采用單榀槽鋼制作而成，加固框架可采用桁架式或三角斜撐式。桁架高度為3.5 m，寬度為1.8 m，采用[10槽鋼制作而成。三角斜撐式采用[14槽鋼制作而成。斜撐兩端分別與翼緣板上桁架及外側模下背楞相連接固定。其結構表1。

表1 種加固方式材料用量表

經計算兩種外側模加固方式均能滿足結構設計要求，但兩者材料用量不同，一套掛籃采用三角斜撐加固方式將比桁架加固方式節(jié)省材料274.8 kg。按照國內材料加工費6 000元/t計算，一套掛籃在外側模加固方面節(jié)省成本1 644元。并且三角斜撐加固外側模與桁架加固外側模相比，加工制作方便，結構亦變得輕巧、簡潔，大大降低了掛籃主承重系統(tǒng)的重量；掛籃主桁架的運輸與拆裝很方便，并為施工人員提供了寬敞的作業(yè)空間。

3 掛籃后錨桿安拆方法的改進

掛籃錨固是通過后錨桿固定的，后錨桿固定在掛籃桁架片下弦桿后支點處的分配梁上。在每次掛籃行進時需將后錨桿拆除，后扣輪在軌道上翼緣頂面滾動前移。后錨桿傳統(tǒng)拆除施工方法為在下弦桿后支點處的分配梁上增設一道分配梁，然后在兩道分配梁間設置螺旋千斤頂，通過頂升上分配梁來提升后錨桿，進而將后錨桿固結螺栓放張，再將后錨桿下端固結螺栓拆除。此方法需在施工時將新增分配梁提升到分配梁上，操作結束后再將分配梁撤除，此種方法耗費人力物力。通過方案研究將新增后錨分配梁固定在原有掛籃桁架片下弦桿后支點處的分配梁上，通過鋼管支架固定新增后錨分配梁上，在安拆后錨桿時只需通過升將兩道分配梁間設置螺旋千斤頂即可完成后錨桿的安拆工作，節(jié)省新增分配梁安拆時間。

根據最大懸澆段重量及掛籃設計圖紙可知，掛籃單榀主桁架尾部采用4根Ф32精軋螺紋鋼筋錨固于已澆筑混凝土梁體中。4根精軋螺紋鋼筋按2排2列布置，根據Ф32精軋螺紋鋼筋σ=830 N/mm2，S=804 mm2，安全系數S=2.0，可知安拆單根后錨桿頂升力為F=830×804÷2=333.6 kN，故頂升單根精軋螺紋鋼筋需用起重量為50 t的QL50D螺旋液壓千斤頂，如整體頂升兩根Ф32精軋螺紋鋼筋，需用起重量為50 t的QL100D螺旋液壓千斤頂。

按照施工流程，在每次安拆后錨桿時需通過頂升后錨桿，進而將后錨桿固結螺栓放張使其固定于后錨分配梁上。為減少上下搬運新增后錨分配梁造成的時間浪費，故利用掛籃桁架片下弦桿后支點處的分配梁作為施工平臺，然后利用鋼管與槽鋼搭設一個工作平臺將新增后錨分配梁座落其上。首先在后錨分配梁上縱橋向鋪設3根長度為1 m[20a槽鋼，間距為27 cm對稱布設于分配梁兩側，通過精軋螺紋鋼筋作為錨固鋼筋將[20a槽鋼固定在分配梁上。然后在后錨分配梁上支立4根高度為0.435 m鋼管，鋼管橫橋向間距為0.79 m，縱橋向間距為0.48 m。鋼管焊接固定在分配梁上，在鋼管頂部縱橋向鋪設2根長度為1 m[10槽鋼作為托架，將新增的2根分配梁安放于托架上，然后穿上后錨桿，這樣就形成了一個后錨桿安拆框架。在每次后錨桿安拆時，只需將螺旋千斤頂放在安拆框架中間，通過螺旋千斤頂升新增后錨分配梁，即可后錨桿的安拆工作，拆除的后錨桿后無需從后錨分配梁中拔出，只需將后錨桿提升放置于焊接在反扣輪上的[10槽鋼里即可。

4 掛籃預壓方法的改進

掛籃在使用前的預壓試驗是必不可少的，通過掛籃預壓可以檢驗掛籃受力狀況，測定

掛籃彈性及非彈性變形，是懸澆段順利施工的必要保證。掛籃等載預壓試驗的一般方法是在掛籃上吊放等載重物或在墩身、承臺上張拉預埋件來完成掛籃預壓工作?？紤]到巴塞大橋最大懸澆段2#塊混凝土量長度為3.5 m，重量為118 t，按120 t考慮；預壓系數1.2，等效荷載一側為144 t，對稱施壓則需288 t的重物，預壓噸位不重且預壓懸澆段距地面高度不高，采用掛籃上吊放等載重物方法比較快捷。但由于2#預壓懸澆段箱內高度為4.1 m，長度3.5 m，內模占用預壓懸澆段1.3 m的空間，掛籃預壓時箱內空間較小，需要安裝人員充分利用狹小的箱內空間，在箱內每個地方擺放砂袋或鋼材，以保證箱內預壓噸位達到設計要求。

為此施工單位結合現場實際情況，制定預壓方案如下：

(1)在內模與側模之間的腹板位置安放2根長度為4 mφ630×8 mm螺旋鋼管，管內灌滿河砂，此重量為9.5 t；

(2)內模與掛籃底板之間安置48根加強弦桿，重量為3.8 t；

(3)囤袋縱橋向3列14個囤袋(4+5+5個布置)，橫橋向每行4個囤袋，箱內可擺設56個囤袋，每個囤袋按1.2 t考慮，共67.2 t；

(4)囤袋上方安放2層鋼絞線，下層鋼絞線縱橋向3盤，橫橋向4盤，上層鋼絞線縱橋向2盤，橫橋向3盤，共18盤，每盤鋼絞線按3.6 t考慮，共64.8 t；

(5)此布置單側預壓重量為145.3 t，滿足設計要求。

此方法是充分利用內模與底模、側模之間的空間，通過吊裝灌滿河砂的φ630 mm×8 mm螺旋鋼管將內模與側模之間的空間充填密實，在底模鋪設加強弦桿來充實內模與底板之間的空間，從而保證堆載物超出箱體高度不大，安全性高。

巴塞大橋墩高9 m，等效荷載一側為144 t，對稱施壓則需288 t的重物，采用等載預壓的試驗方案只需3 d時間，材料可周轉使用，節(jié)約試驗費用，其效果是顯著的。通過對兩套掛籃的性能試驗，可以推定其他相同掛籃的技術性能，無須再做重復試驗。

5 結束語

隨著社會的不斷進步，“四新技術”的應用將使得掛籃的結構形式更加優(yōu)化，使用性能將達到更好的發(fā)揮。設計人員及施工人員在掛籃的設計與使用過程中將因地制宜制作與應用更加合理、性能更佳的掛籃。