橋梁懸臂段掛籃研究及行走速度影響因素分析

溫利強，申鐵軍，高 鵬

(1.山西路橋第五工程有限公司,山西 太原 030006; 2.山西路橋建設集團有限公司,山西 太原 030006； 3.山西省煤系固廢利用工程技術研究中心，山西 長治 046000)

0 引言

橋梁懸臂梁體如為單箱單室箱梁結構，掛籃采用菱形結構，掛籃行走時必然要產生微弱前傾、抖動，對掛籃行走的安全性與穩定性有一定影響，同時也會影響掛籃的行走速度。所以，在實際操作中施工難度較大，有待于進一步技術創新。

1 剛構橋懸臂段掛籃技術

1.1 工程概況

偏關沿黃旅游公路項目位于山西省忻州市偏關縣，地處晉西北的晉蒙交界處，K31+179關河口大橋起止里程K31+050～K31+308，全長258 m，中心里程:K31+179。主橋上部結構為50 m+90 m+50 m預應力混凝土箱形連續剛構。梁體為單箱單室直腹板變截面箱梁，橋面頂板寬8.5 m，底板寬5 m，梁體全長190 m。上部結構剛構懸臂段采用掛籃對稱懸澆，現澆節段長3 m～4 m，最大懸澆主梁節段混凝土重146.5 t。連續箱梁采用縱向、豎向的預應力結構。關河口大橋目前為山西省忻州市施工難度最大，技術難度最高的橋梁。

1.2 掛籃材料分析

掛籃為菱形掛籃，菱形骨架用雙Ⅰ36號普通熱軋槽鋼阻焊，前橫梁用雙Ⅰ40號工字鋼組焊，前、后托梁用雙Ⅰ36號工字鋼組焊，底縱梁采用單Ⅰ36號工字鋼，中門架上、下弦桿由雙Ⅰ12號槽鋼組焊，外導梁采用Ⅰ36號普通熱軋槽鋼，中門架腹桿由雙Ⅰ8號槽鋼組焊，內導梁用單Ⅰ36號普通熱軋槽鋼組焊，吊桿用PSB830Ф32精軋螺紋鋼[1]，詳見表1。

表1 剛構橋懸臂段菱形掛籃配件明細表

1.3 掛籃結構形式

掛籃主桁架為型鋼組合組成。掛籃為鋼立柱、鋼吊桿、鋼拉桿、鋼下橫梁、鋼上橫梁、鋼底平臺分配梁組成一個整體。吊桿用Q345鋼材制作，分配梁、橫梁為工字鋼、槽鋼加工[2]。

1.4 托架結構形式

根據0號塊截面形式，墩頂托架指順橋向懸臂三角托架的結構形式。順橋向懸臂三角托架用預埋型鋼構件。每單墩前、后端(順橋向)各布置4組作為懸臂段腹板、底板混凝土的承力支撐，三角托架上鋪設掛籃前、后下橫梁，上鋪底縱梁與掛籃底模[3]。

1.5 托架技術參數

1)混凝土自重:GC=26.5 kN/m3。2)鋼彈性模量:Es=2.06×105MPa。3)材料容許應力。a.用于0號塊支架工程型鋼及鋼管采用Q235鋼材制作，設計允許拉、壓、彎應力。b.厚度或直徑不大于16 mm，[σ]=15 MPa，抗剪強度[τ]=125 MPa。c.厚度或直徑大于16 mm～35 mm，f=205 MPa,fv=120 MPa。d.混凝土自重GC=26.5 kN/m3；彈性模量E=206×103MPa, 焊縫允許正應力[σ]=145 MPa，抗剪強度[τ]=85 MPa；40Cr鋼，剪應力取 570 MPa。e.PSB930 精軋螺紋鋼，[σ螺紋鋼]=770 MPa。

1.6 掛籃施工分析

在上一節段腹板兩側的主梁的對應位置的每根主梁上預留孔道，作為錨固系統孔道。后錨吊桿通過梁體預留孔錨固在頂板、翼板上，后錨梁的設計用雙拼槽鋼阻焊，錨固時要設斜墊塊，從而保證后錨桿受力垂直，單片菱形架要設6根后錨吊桿與3根后錨梁，行走軌道與梁體通過預埋Ф32精軋螺紋鋼來錨固[4]。

2 掛籃行走速度影響因素

2.1 軌道布設

1)軌道布設不平整。即掛籃將要移動到軌道的端頭時，右邊軌道端頭被壓的很緊，而左邊軌道的尾部相對于橋面卻出現了微小的間隙，造成兩側掛籃移動不一致，行走緩慢。

2)軌道布設不平行。即掛籃移動時軌道在橫橋向發生了微小的移動，并且掛籃支點與軌道間發出“嘎嘎”的響聲，且人員比較費力，掛籃移動緩慢;掛籃移動過后，在軌道側面上留下了掛籃支點的“齒痕”。

2.2 手拉葫蘆銹蝕嚴重、操作用力不均

筆者發現手拉葫蘆雖有銹蝕,增大了鏈條與齒輪之間的摩擦力,導致鏈條在齒輪上滑動不夠順暢,影響掛籃的行走,但不是主要原因。施工中存在操作步驟不一致，節奏不統一的情況，造成兩側掛籃行走不一致，移動緩慢。

2.3 其他情況分析

1)軌道錨固是否不緊。筆者對掛籃行走軌道進行了現場檢查，檢査發現軌道錨固采用墊片加雙層錨固螺栓，螺栓緊固未松動，在掛籃移動時，軌道與底板間未發現明顯間隙，掛籃未發生前傾，而增加與軌道的摩擦力，所以排除此項原因。

2)支點是否表面粗糙。現支點與軌道接觸面采用不銹鋼板組焊而成，在支點加工時，對組焊面做過細致的打磨。在掛籃移動時，對支點不銹鋼板進行檢查發現鋼板表面依然平滑、干凈，所以排除此項原因。

3)施工環境是否合理。掛籃移動時，作業人員需20人左右，分部在兩段，每套掛籃分布10人，分布在8.5 m×4 m的范圍內，作業面雖然較小，但能滿足人員移動和掛籃施工，同時對手拉葫蘆進行檢測，工作時通過葫蘆傳給掛籃的力較小，噸位能夠滿足施工要求。

3 提高掛籃行走速度的措施

3.1 針對軌道鋪設不平整

1)每次掛籃移動前，測量人員實測出將要鋪設軌道處的橋面標高，與設計標高對比，制作出相應厚度的鋼板墊塊找平，將三條軌道控制在同一標高上。

2)由于掛籃移動過程中前支點受力很大且為集中受力，軌道下鋼枕間距不同會使軌道產生的撓度不同，有時候三片桁片之間產生撓度變形不一致會使掛籃整體內力增大，影響掛籃整體穩定性。因此開始在軌道底部將原來每隔60 cm設置一道鋼枕改成每隔30 cm設置一道鋼枕。為了能使掛籃移動通過軌道接頭時更為順暢，將原來軌道接頭處的焊接形式改成榫接形式，克服了原有焊接式接頭所產生的錯臺對掛籃移動的影響。

3.2 針對軌道鋪設不平行

1)檢測掛籃三片主桁片的距離，查看掛籃在使用過程中三片桁片的支點位置是否存在相對位移。經過檢查發現掛籃三片桁片支點之間基本上沒有相對位移。所以重點要控制軌道之間的相對位置，見圖1。

2)鋪設軌道前，先由測量人員實地放樣畫線，軌道鋪設完畢后再由技術人員檢測三條軌道間的相對距離，每兩條軌道沿著軌道長度方向測前后2個點，這2個點之間的距離相等即可。

3)軌道距離控制完成后，將原來每隔2.0 m設置一道加固橫梁改成每隔1.5 m設置一道，增加軌道錨固強度，這樣可以避免掛籃移動稍有不慎就會帶動軌道偏位。軌道若偏位，三片軌道不再平行，將直接影響掛籃的行走質量。

3.3 針對手拉葫蘆銹蝕嚴重、操作用力不均

減小手拉葫蘆鏈條與齒輪之間的摩擦力,鏈條在齒輪上滑動能夠順暢,工人拉葫蘆基本做到了同時用力，有步驟、有節奏地進行，對現場施工工人重新進行技術交底，工人用力不均的現象也得到了有效控制，在行走軌道上每隔10 cm用紅色噴漆做一道標記作為參考，使得三道桁架移動盡量保證同步。

4 結語

按照上述軌道鋪設修改措施執行后，三條軌道大多處于同一水平面。在后來的掛籃移動中，軌道后端與橋面有間隙，或者軌道前端壓碎混凝土橋面的現象再也沒有出現過。根據以上分析，掛籃行 走從平均7.4 h降低至5 h，提高掛籃移動時間效率32%，有效提升掛籃施工效率，壓縮施工工期，降低施工成本。