懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁菱形掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用

管麗仙

(江西眾聯(lián)建設(shè)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(xù)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(jìn)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(tǒng)、錨固及走形系統(tǒng)、內(nèi)外模及底模系統(tǒng)構(gòu)成。

2 掛籃設(shè)計參數(shù)及荷載

掛籃荷載組合為混凝土結(jié)構(gòu)自重+超載+動力附加荷載+施工機(jī)具及人員荷載+掛籃及模板結(jié)構(gòu)自重。結(jié)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(jìn)行掛籃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢算。按照設(shè)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(jìn)行掛籃底籃、前后吊點、主桁系統(tǒng)驗算，同時驗算掛籃系統(tǒng)穩(wěn)定性。荷載組合Ⅰ為1#梁段混凝土結(jié)構(gòu)自重+掛籃自重+施工機(jī)械及人員荷載+動力附加荷載；荷載組合Ⅱ為掛籃結(jié)構(gòu)自重+沖擊附加荷載。兩種荷載分別用于掛籃承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性計算以及掛籃行走計算[1]。

材料設(shè)計參數(shù)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(yīng)力145 MPa，16 Mn鋼允許應(yīng)力305 MPa。超載系數(shù)取1.05，混凝土澆筑施工動力系數(shù)取1.2，掛籃行走時的安全系數(shù)和沖擊系數(shù)分別為1.2和1.3；施工時設(shè)備機(jī)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(yīng)用midas Civil進(jìn)行菱形掛籃建模分析，據(jù)此分部位對各桿件結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析[2]。

3 菱形掛籃施工

3.1 掛籃拼裝

通過M30高強(qiáng)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(qiáng)箱梁標(biāo)高控制，保證箱梁標(biāo)高和朱桁架標(biāo)高位于相同水平線，并通過測量確保砂漿層和頂面標(biāo)高滿足設(shè)計要求。掛籃安裝必須由內(nèi)向外對稱進(jìn)行，為保證桁架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，應(yīng)將臨時風(fēng)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(yīng)將前橫梁吊裝至設(shè)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(shè)備將底籃吊至待安裝位置進(jìn)行安裝；采取同樣方式完成外模及內(nèi)模吊裝。

3.2 掛籃預(yù)壓

應(yīng)用千斤頂反向加載的方式進(jìn)行菱形掛籃預(yù)壓，具體而言，先將6只反力架分別設(shè)置在0#塊兩端腹板，根據(jù)前橫梁最重節(jié)段箱梁澆筑時吊帶所承受的相同荷載換算成的最大預(yù)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(jié)構(gòu)非彈性變形的基礎(chǔ)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(jié)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(shè)在箱梁腹板內(nèi)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(jié)段進(jìn)行模擬加載，借助千斤頂將荷載傳遞至掛籃底模及主桁。

預(yù)壓前進(jìn)行設(shè)計方案中重要位置編號，并在實物上對應(yīng)位置進(jìn)行標(biāo)記，在底模上標(biāo)出腹板、橫隔板位置，以確定加載范圍，此外，還應(yīng)全面檢查掛籃結(jié)構(gòu)及錨固點穩(wěn)定狀態(tài)。在前橫梁和前托梁吊帶所對應(yīng)位置設(shè)置掛籃觀測點，完成預(yù)壓準(zhǔn)備后進(jìn)行同一墩掛籃對稱預(yù)壓，預(yù)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(jìn)行底板與斜腹板加載。具體按照空載狀態(tài)、設(shè)計荷載的30%、80%和110%依次進(jìn)行加載，按80%和空載卸載[3]。每一級加載及卸載后0.5 h內(nèi)必須進(jìn)行一次水準(zhǔn)測點數(shù)據(jù)的讀取及記錄，如果0.5 h內(nèi)連續(xù)兩次測量值偏差不超出1 mm且變形量不超出1 mm，則認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定，便可進(jìn)行下一級加載或卸載。

3.3 掛籃現(xiàn)澆箱梁

全面檢查主桁架承重結(jié)構(gòu)節(jié)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(jīng)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(qiáng)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(nèi)；箱梁頂板頂面混凝土平整度應(yīng)控制在±5 mm以內(nèi)。

掛籃現(xiàn)澆箱梁施工過程中必須加強(qiáng)掛籃變形情況的監(jiān)測，按照規(guī)范要求控制箱梁受力狀態(tài)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(yù)壓后，必須根據(jù)相關(guān)試驗數(shù)據(jù)調(diào)整底籃標(biāo)高，并按設(shè)計要求綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力管道，并精確埋設(shè)預(yù)埋件、預(yù)留孔。最后安裝側(cè)模及Ф20 mm圓鋼材質(zhì)的內(nèi)模對拉螺桿，并將兩組對拉螺桿間距控制在1.0 m以內(nèi)。

待完成鋼筋綁扎及預(yù)埋件、預(yù)留孔、預(yù)應(yīng)力管道施工后，進(jìn)行檢驗和驗收，合格后開始澆筑混凝土，并養(yǎng)護(hù)至少7 d、待混凝土實際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的90%后施加預(yù)應(yīng)力。

3.4 掛籃行走

待完成梁段預(yù)應(yīng)力張拉后，將掛籃移動至下一位置繼續(xù)施工，直至結(jié)束梁段懸臂澆筑。在完成梁段預(yù)應(yīng)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(zhuǎn)換至滑船，通過梁內(nèi)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(yù)留孔位安裝滑梁吊點扣架，以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jié)構(gòu)的拆模次序應(yīng)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(cè)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(jié)構(gòu)因可視性較差，存在一定的拆除難度，為此必須合理設(shè)置吊點，并在可視性較好的箱梁翼緣板下方預(yù)設(shè)吊裝孔，后期按設(shè)計要求修補預(yù)留孔。

4 結(jié) 論

根據(jù)工程實踐，懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工中可以掛籃為主要施工設(shè)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(jié)段鋼筋綁扎、模板支設(shè)、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等工序；待相應(yīng)節(jié)段施工任務(wù)全部完成后將兩側(cè)掛籃同時前移至下一節(jié)段，重復(fù)施工，保證連續(xù)箱梁懸臂澆筑施工任務(wù)順利完成。