高速公路施工中自錨式輕型三角掛籃的應用

摘要掛籃施工是高速公路施工中的關鍵技術研究內容，本文首先分析了常用掛籃的形式及特點，并設計和制作了自錨式輕型三角掛籃，從掛籃的設計、安裝、前移、施工檢查等各施工環節進行研究，制定一系列的施工工藝，通過工程實踐證明自錨式輕型三角掛籃是符合工程要求的。

關鍵詞高速公路掛籃施工技術施工控制

中圖分類號:U415文獻標識碼:A

掛籃是懸臂澆筑施工的主要施工設備，在施工中架設模板、安裝鋼筋、澆筑混凝土、施加預應力等工作均是在掛籃的工作平臺上進行，掛籃結構、參數等選用的合適與否，會對施工進度和質量產生較大的影響，可以說，掛籃的設計與應用的研究是懸臂施工技術的一項至關重要的內容。

1 掛籃形式及關鍵問題分析

常用掛籃按構造形式分為精架式、斜拉式、三角形、菱形四種;按掛籃抗傾覆平衡方式可分為壓重式、錨固式、半錨固半壓重式三種;按其移動方式分為滾動式、滑動式和組合式三種。平行精架式又分為有平衡重掛籃和無平衡重掛籃，由于其自身荷載較大，目前在國內應用受到限制;弓弦精架式掛籃較輕，精高隨彎矩變化而變化，受力較合理，但桿件數量較多，制作安裝不便;斜拉滑動式掛籃采用無平衡重施工，重量較輕，但當橋梁跨度和高度都較大時，由于斜拉桿長度較大，其彈性伸長量增大，上、下限位裝置的水平力隨之增大，另外斜拉式掛籃多用在斜拉橋中，對連續梁、連續剛構橋梁施工需施工設計、布置斜拉桿，一般不采用;三角形組合梁掛籃和菱形掛籃受力明確、合理，結構簡單，若三角形組合梁掛籃在縱移時省去平衡壓重，這兩種掛籃應是國內懸臂澆筑中首選的掛籃結構形式，其優缺點分別是:(1)菱形掛籃其主承重系與底籃及其他部分在前移時可同步一次性就位，減少了工序，而三角掛籃前移時分兩次就位，先是掛籃主承重部分帶動滑梁就位，然后是內、外模和底籃沿滑梁滾動就位。(2)菱形掛籃相對三角掛籃為箱梁頂面提供了更加寬敞的作業空間，改善施工人員的作業環境。(3)菱形掛籃外寬尺寸大于橋面寬度，當兩幅橋分隔間距很小時，掛籃整體移動較為困難，而三角掛籃外寬尺寸均在橋面之內，對于左右幅分隔距離較小的橋梁就比較適合。

掛籃設計需解決的關鍵問題如下:(1)根據結構特點，選擇合理并且符合施工實際的掛籃結構形式，既要重量輕，又要具有足夠的剛度。(2)掛籃的后錨系統。錨固于已澆筑梁段的混凝土中。在下一梁段混凝土澆筑中，通過后錨裝置克服澆筑混凝土產生的傾覆力矩，確保掛籃施工安全。(3)掛籃的行走錨固。掛籃的行走是決定掛籃施工進度及安全的關鍵因素之一，在行走的同時，要保證掛籃穩定，不傾覆，便于調節。為方便掛籃行走，宜采用無平衡重行走方式。(4)內、外模的移動和固定。內、外模的移動方式和固定方式，直接影響掛籃就位的速度、安全、施工進度及混凝土的外觀質量。(5)掛籃必須滿足梁段混凝土的澆筑作業，便于模板的安裝以及預應力筋張拉、孔道壓漿等施工作業。

2 自錨式輕型三角掛籃的結構形式

根據以上的分析及設計依據，在吸取國內幾種掛籃優點的基礎上，本文設計加工了自錨式輕型三角掛籃并對其應用性能展開了研究。

圖1自錨式輕型三角掛籃

所設計的自錨式輕型三角掛籃由三角形承重主構架、行走系統、后錨系統、懸吊系統、模板系統及張拉作業平臺組成。如圖1所示，現將其各部分的具體設計詳述如下。

掛籃承重主構架的下弦桿及斜拉桿均由2[28槽鋼組成，材料采用16Mn鋼，[€%l]=200MPa，[€%lw]=210MPa，[€%m]=0.6[ 6 ]=120MPa。

前上橫梁、前下橫梁及后橫梁均由2 [40b槽鋼組成，縱梁由2 [36b槽鋼組成，均采用Q235鋼材，E=2.1l05MPa，[€%l]=215MPa，[€%m]=125MPa。

前、后吊帶均采用截面規格為15032mm的16Mn鋼板條;當前吊帶需接長時，采用2根截面規格為15020mm的吊帶(采用16Mn鋼板條)與1根截面規格為15032mm的吊帶通過銷軸聯結;銷軸采用規格為M50的40CrMo棒材，屈服強度825MPa，容許應力[€%l]=0.7825MPa=577.5MPa，容許剪應力[€%m]=0.6[€%l]=346。5MPa。

箱梁翼緣板模板及箱梁內頂模均采用1€%o32精軋螺紋粗鋼筋吊桿吊掛，€%o32精軋螺鋼筋采用40Si2Mov鋼材，屈服強度750MPa，容許應力[€%l]=0.7750MPa=525MPa，容許剪應力[€%m]=0.6[€%l]=315MPa。

掛籃后錨系統采用6€%o25精軋螺紋鋼筋，盡量利用橋梁已有的豎向預應力筋，€%o25精軋螺紋鋼筋采用40Si2Mov鋼材，屈服強度750MPa，容許應力[€%l]=0.7 €?50MPa= 525MPa，容許剪應力[€%m]=0.6[€%l]=315MPa。

3 掛籃的應用

3.1 掛籃試壓

掛籃是懸臂澆筑施工中主要的設備，為保證施工安全、檢驗掛籃的承載能力、測定掛籃主構架的彈性變形線形關系并部分消除掛籃主構架的非彈性變形，在使用掛籃前要先在地面上進行承載能力的測試，以掌握掛籃的受力特性。

掛籃主構架試壓的加載:掛籃主構架試驗安排在己施工完成的7#臺混凝土基礎上進行，后錨處采用8根€%o32精軋螺紋鋼筋硫磺錨固，加載采用兩架100t千斤頂在前上橫梁按設計承重進行分步加載，加載最大荷載按特大橋最重梁段混凝土重量15#梁段，重106 9t的14倍(1500KN)進行控制。對掛籃主構架進行試壓試驗時分三次加載，每次加載500KN，并穩載在1500KN，前兩次加載時荷載持續時間不少于30mm，第三次加載時荷載持續時間不小于2h，測出其彈性下沉量(前上橫梁處)及非彈性下沉量(可得到消除)，彈性下沉量可作為立底模時提高預拱度的依據。每個千斤頂按250KN， 500KN，750KN加載。每次加載到位后持載30mm再進行觀測，待觀測后再進行下級荷載的施加;終極荷載施加就位后持載2h后再進行觀測;終極荷載觀測完成后進行卸載。加載和卸載時，注意兩個千斤頂要同步進行。

掛籃主構架試壓的觀測要求:在前上橫梁跨中和后錨位置上布設固定的觀測點;在穩定的地方架設水準儀;加載前先進行觀測點的初始高程H1觀測;各級荷載施加完成后均進行測點高程H2觀測;荷載卸載完成后再進行測點的高程H3觀測。

試壓成果:(1)經試壓觀測:本橋掛籃主構架觀測點最大變形為16mm(其中非彈性變形在試壓后認為已消除)，由掛籃的變形線形關系可知本掛籃主構架在使用過程中均處于正常的彈性工作階段。(2)首先根據通過觀測點的初始高程H1與卸載后高程H3進行比較，計算出掛籃主構架的非彈性變形為8mm;(3)由各級荷載測點的高程H2與卸載后高程H3比較，計算出掛籃主構架的彈性變形。

3.2 掛籃安裝

(1)0#段施工完成、預應力筋張拉完畢后，將解段掛籃軌道所在位置頂面清理干凈，測量放樣，鋪設軌枕，利用豎向預應力筋固定好滑道。(2)安放主構架。每片主構架先在地面組裝，然后吊裝，錨好后錨并加臨時支撐，兩片主桁架安放定位完成后，再安裝橫聯。(3)安裝前上橫梁、前下橫梁及懸吊裝置。(4)安裝后橫梁。借助倒鏈將其吊起，再裝吊桿。(5)安裝掛籃縱梁及底模板，并將底模板與縱梁聯接固定。(6)安裝外模。將外模用倒鏈臨時吊住，吊起外滑移縱梁，使其穿過外模支撐衍架，前端通過吊桿固定在前上懂梁，后端利用滾軸及吊桿固定在己澆筑混凝土頂板上。(7)調整、上緊各吊桿，底模、外模就位，上好模板頂拉桿、底拉桿，即可開始鋼筋作業。(8)綁扎好箱梁底板、腹板鋼筋、預應力管道及預埋件后，安裝內模，將內模后錨0#段頂板，前端懸吊于主桁前上橫梁，校準、加固，完成掛籃的安裝。(9)綁扎頂板鋼筋、預應力管道及預埋件，檢查臺格后即可進行混凝土澆筑施工。

3.3 掛籃前移

利用掛籃澆筑完成一個梁段并完成縱向預應力鋼絞線張拉后，按照以下步驟進行掛籃的前移作業。

(1)鋪設軌道。先清理軌道所在位置箱梁頂面的雜物、放樣、錨固軌道，然后安裝縱移動力倒鏈，倒鏈前端掛在軌道上，后端掛在掛籃主構架的拉環上。

(2)松開模板。先松開側模的頂拉桿、底拉桿及內外模間的拉桿，松開內、外模滑移梁吊桿，而后拆除底模后錨，放松底模前吊桿，使底模、側模離開梁體10-15cm，利用內模架上的絲桿拉緊內側模，使內模離開梁體。

(3)掛籃前移。檢查底模、側模、內模都完全脫離混凝土面后，施工人員離開模架，解除后錨桿，檢查鈑鉤是否異常，無異常則拉動掛好的兩個倒鏈使掛籃慢慢前移。掛籃前移時，外模、內模通過滑梁隨主構架一起前移。在掛籃前移過程中，應使倒鏈同時拉動，同一“T”構的兩個掛籃應對稱前移，以防橋墩承受過大的不對稱荷載。

(4)掛籃到位后，檢查主桁位置是否準確，調整無誤后即可將主構架尾部錨固好，進行掛籃的調整、安裝工作。

3.4 掛籃維修、保養規定

經常檢查掛籃桿件有無變形，模板面是否平整，螺栓有無松動，發現問題及時解決，保證施工安全。經常檢查各部分尺寸是否準確，兩桁間距、預留孔道是否正確。經常檢查各部分受力情況，確保各桿件松緊一致，受力均勻。掛籃前移過程中，應有專人指揮，以保證兩側同步及前移安全。底模后錨千斤頂、主桁前上橫梁上調節吊帶高度的千斤頂在每次使用前都要進行仔細檢查，并對其進行保養。掛籃移動就位后，首先作好固定及后錨工作，然后再進行其它作業。

4 結論

通過對高速公路施工中的連續鋼構橋懸臂澆筑施工的實踐經驗，證明在施工中自錨式輕型三角掛籃能夠達到設計和施工所規定的各項技術指標，結構重量輕，用材省，經濟性好;拼裝、移動速度快，并且在移動中由于臨時后錨的作用，掛籃在移動中不會發生較大的偏移，方便調整掛籃的軸線;掛籃變形小，三角主構架經試壓試驗非彈性變形只有8mm，有效地保證了混凝土施工的質量及精度:使用安全可靠，便于施工控制。施工的中線偏差小于5mm，合攏精度也在6mm以內，保證了橋梁的線型質量。