懸臂現澆連續箱梁菱形掛籃施工技術的應用

管麗仙

(江西眾聯建設工程咨詢有限公司，江西 上饒 334600)

1 工程概況

某特大橋跨徑為45 m+80 m+45 m，連續梁梁體為變截面箱梁，箱梁截面為單箱單室直腹板形式，邊支點、跨中及中支點梁高依次為2.5 m、2.5 m和5.0 m，梁底為二次拋物線形式。箱梁0#段和1#段均澆筑均在支架上進行；2#～10#段則通過菱形掛籃懸臂澆筑，菱形掛籃由桁架、提吊系統、錨固及走形系統、內外模及底模系統構成。

2 掛籃設計參數及荷載

掛籃荷載組合為混凝土結構自重+超載+動力附加荷載+施工機具及人員荷載+掛籃及模板結構自重。結合試算情況，1#塊澆筑成型工況為菱形掛籃最不利受力荷載工況，故以1#塊重量進行掛籃結構穩定性檢算。按照設計，1#塊長度最長為3.2 m，梁高最大為8.85 m，在此工況下進行掛籃底籃、前后吊點、主桁系統驗算，同時驗算掛籃系統穩定性。荷載組合Ⅰ為1#梁段混凝土結構自重+掛籃自重+施工機械及人員荷載+動力附加荷載；荷載組合Ⅱ為掛籃結構自重+沖擊附加荷載。兩種荷載分別用于掛籃承重系統結構強度、穩定性計算以及掛籃行走計算[1]。

材料設計參數方面，鋼筋混凝土容重為26.5 kN/m3，鋼筋彈性模量2.1×105MPa，Q235鋼材允許應力145 MPa，16 Mn鋼允許應力305 MPa。超載系數取1.05，混凝土澆筑施工動力系數取1.2，掛籃行走時的安全系數和沖擊系數分別為1.2和1.3；施工時設備機具及人員荷載為2.0 kN/m2，水平模板混凝土振搗荷載及混凝土傾倒沖擊荷載均取2.0 kN/m2。

應用midas Civil進行菱形掛籃建模分析，據此分部位對各桿件結構受力進行分析[2]。

3 菱形掛籃施工

3.1 掛籃拼裝

通過M30高強水泥砂漿在已澆筑完成的0#塊箱梁頂面對行走軌道找平處理，處理過程中必須加強箱梁標高控制，保證箱梁標高和朱桁架標高位于相同水平線，并通過測量確保砂漿層和頂面標高滿足設計要求。掛籃安裝必須由內向外對稱進行，為保證桁架結構的穩定，應將臨時風纜施加于桁架橫向位置，固定桁架，同時將行走小車連接在掛籃后錨點銷軸上。

待完成主桁架安裝后應將前橫梁吊裝至設計位置，并在橫梁部位穿插前吊帶。在底籃整體吊裝前必須先拼裝，再借助起重設備將底籃吊至待安裝位置進行安裝；采取同樣方式完成外模及內模吊裝。

3.2 掛籃預壓

應用千斤頂反向加載的方式進行菱形掛籃預壓，具體而言，先將6只反力架分別設置在0#塊兩端腹板，根據前橫梁最重節段箱梁澆筑時吊帶所承受的相同荷載換算成的最大預壓荷載，由千斤頂向反力架分級施加此荷載，以便在消除菱形掛籃主桁架結構非彈性變形的基礎上，得到掛籃彈性變形量。

反力架弦桿和腹板分別采用36b工字鋼及雙拼14b槽鋼材料，節點處均通過20 mm厚的鋼板加固處理。將每個反力架均與埋設在箱梁腹板內的2 cm厚的鋼板焊接；上部9根錨筋和下部12根錨筋均采用60 cm長的Ⅱ級Ф28 mm鋼筋。以混凝土重量最大、4 cm長的5#節段進行模擬加載，借助千斤頂將荷載傳遞至掛籃底模及主桁。

預壓前進行設計方案中重要位置編號，并在實物上對應位置進行標記，在底模上標出腹板、橫隔板位置，以確定加載范圍，此外，還應全面檢查掛籃結構及錨固點穩定狀態。在前橫梁和前托梁吊帶所對應位置設置掛籃觀測點，完成預壓準備后進行同一墩掛籃對稱預壓，預壓加載試驗順序及范圍必須和箱梁澆筑次序保持一致，通過混凝土塊堆載方式展開箱梁腹板及橫隔板試驗，并通過砂袋堆載方式進行底板與斜腹板加載。具體按照空載狀態、設計荷載的30%、80%和110%依次進行加載，按80%和空載卸載[3]。每一級加載及卸載后0.5 h內必須進行一次水準測點數據的讀取及記錄，如果0.5 h內連續兩次測量值偏差不超出1 mm且變形量不超出1 mm，則認為橋梁結構變形穩定，便可進行下一級加載或卸載。

3.3 掛籃現澆箱梁

全面檢查主桁架承重結構節點板銷軸連接、后錨梁連接情況以及前支點滑船和軌道連接情況、行走小車于軌道翼緣板所在位置，以保證行走小車滾軸已經卡住卡板，且能在混凝土澆筑前脫離軌道翼緣板。在菱形掛籃上對稱懸臂澆筑1～12#塊，各懸臂段均一次性澆筑完成，并加強梁段混凝土超方情況控制，將任一梁段混凝土重量控制在理論值的103%以內；箱梁頂板頂面混凝土平整度應控制在±5 mm以內。

掛籃現澆箱梁施工過程中必須加強掛籃變形情況的監測，按照規范要求控制箱梁受力狀態及線形，確保箱梁合龍時各合龍段高程誤差、軸線誤差不超出2 cm和1 cm。待完成掛籃預壓后，必須根據相關試驗數據調整底籃標高，并按設計要求綁扎鋼筋、安裝預應力管道，并精確埋設預埋件、預留孔。最后安裝側模及Ф20 mm圓鋼材質的內模對拉螺桿，并將兩組對拉螺桿間距控制在1.0 m以內。

待完成鋼筋綁扎及預埋件、預留孔、預應力管道施工后，進行檢驗和驗收，合格后開始澆筑混凝土，并養護至少7 d、待混凝土實際強度達到設計值的90%后施加預應力。

3.4 掛籃行走

待完成梁段預應力張拉后，將掛籃移動至下一位置繼續施工，直至結束梁段懸臂澆筑。在完成梁段預應力張拉、壓漿及脫模后解除掛籃前支撐架絲桿，同時將前支點受力轉換至滑船，通過梁內精軋螺紋鋼錨固軌道。松開承重吊桿并同步放松同一斷面吊桿，分別將1個重量為10 t的手動葫蘆加掛在前后托梁梁端，并同時連接前托梁和上橫梁。掛籃移動時必須在頂板預留孔位安裝滑梁吊點扣架，以保證結構穩定。

3.5 掛籃拆除

完成箱梁懸臂澆筑后立即從兩邊開始對稱拆模，掛籃橋上結構的拆模次序應與模板安裝次序相反。具體而言，先通過4個20 t手動葫蘆整體下放底籃和外側模，再有效拆除上橫梁、主桁架。最后拆除掛籃運行軌道。而掛籃橋下結構因可視性較差，存在一定的拆除難度，為此必須合理設置吊點，并在可視性較好的箱梁翼緣板下方預設吊裝孔，后期按設計要求修補預留孔。

4 結 論

根據工程實踐，懸臂現澆連續箱梁施工中可以掛籃為主要施工設備，掛籃移動于張拉錨固完成并通過墩身和臨時支座連接的梁體上，由施工人員在掛籃中完成各節段鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑、預應力張拉等工序；待相應節段施工任務全部完成后將兩側掛籃同時前移至下一節段，重復施工，保證連續箱梁懸臂澆筑施工任務順利完成。