寬橋面三角掛籃設計與施工技術

王春曉

(中鐵十五局集團，河南 洛陽 050071)

江門至珠海高速公路荷麻溪特大橋主橋為(125+230+125)m預應力混凝土部分斜拉橋。其主梁采用變高度單箱三室截面，斜腹板。主梁頂面寬度為28.3 m，頂板懸臂長度4.5 m，底板寬度由16 m漸變為18.03 m，支點梁高6.5 m，梁底曲線按圓曲線變化。該橋是國內目前已完工和在建的部分斜拉橋中跨度最大的，具有橋型新穎、質量安全要求高、施工難度大、技術含量高、線形控制復雜的特點。經過反復研究比對，決定采用三角掛籃。

1 掛籃的構造

掛籃由主構架、底模架、前上橫梁、內外模板、行走及錨固系統等組成。掛籃設計計算用大型有限元程序SAP2000計算，掛籃結構示意如圖1所示。

1.1 承重系統

掛籃主要的承重構件是由兩片三角形桁架組成的標準構件，每片桁架由一根主縱梁、一根立柱、兩根斜拉桿組成。兩片桁架間距為1 840 cm，用前、后橫梁連接，同時前、后橫梁又作為吊桿的支點。

主縱梁長15 m，用16～22 mm厚的16 Mn鋼板焊接組拼成500 mm×1 000 mm的閉合矩形截面，使其具有承載力強，抗扭性能好的特點。立柱用兩根40 c槽鋼和兩張厚10 mm鋼板組合而成，與主縱梁栓接。斜拉桿采用240 mm寬×40 mm厚16 Mn鋼板整體加工而成，與立柱和主縱梁銷接。

由于本橋較寬，前橫梁的受力較大，因此采用36#和28#普通槽鋼加工成強勁的桁架。設4排槽鋼，中間留出空間，便于吊帶的錨固穿過。為了使本橋橫梁的加工量減少，后上橫梁采用萬能桿件拼裝。為保證前、后上橫梁的穩定，在其上下弦桿的水平面上，設置上、下平聯。上、下平聯由單根10#的槽鋼構成，通過節點板與前、后上橫梁焊接。

1.2 工作系統

工作系統包括底籃、滑梁。將模板布置在底籃滑梁上，以進行混凝土澆筑工作。

底籃由前、后下橫梁和底縱梁組成。前、后下橫梁為采用鋼板加工的矩形梁，梁高50 cm，梁寬25 cm，采用20 mm鋼板。前、后下橫梁上設置連接點，通過鋼銷與吊帶連接。

后下橫梁還增加了加勁桁架，主要用于掛籃行走時，避免后下橫梁繞度太大。

底縱梁為36#工字鋼，順橋向設置于前、后下橫梁上，焊接固定作為澆筑混凝土的底平臺。底縱梁設置的密度，是根據承受混凝土荷載的大小而確定的。兩側的工字鋼可隨著箱梁的寬度增加而逐步增加。

內外滑梁用于支撐翼緣板、頂板的混凝土重量，并設置了特殊小車，使其能隨掛籃前移。

1.3 懸吊系統

懸吊系統主要用來支撐底籃、滑梁，底籃、滑梁的錨固系統，是通過吊帶完成的。懸吊分兩種結構:鋼板吊帶(主吊帶)和φ32精軋螺紋鋼筋(副吊帶)。滑梁的吊帶采用精軋螺紋鋼筋，前端錨固于前上橫梁上，后端錨固于已澆梁段的頂板上。

前吊帶(主吊帶)下端與前下橫梁銷接，上端通過轉換裝置，與千斤頂連接。后吊帶(主吊帶)的下端與后下橫梁銷接，上端穿過主梁底板或頂板的混凝土預留孔，錨固于箱梁底板或頂板的混凝土上。

前、后吊帶均采用液壓千斤頂來調節底橫梁的高程，以實現準確的立模高程。

圖1 三角掛籃的結構立面圖(單位:cm)

鋼板吊帶采用16Mn鋼板加工成A、B標準節，然后用螺桿連接到需要的長度。

1.4 錨固系統

承重桁架的錨固系統，是在澆筑混凝土時，用后錨桿穿過箱梁頂板預留孔，上端與掛籃錨固梁連接，下端與混凝土箱梁頂板連接。由于混凝土表面為傾斜，因此錨墊板必須與混凝土密貼，使錨墊板的錨孔永遠保持豎直，避免錨桿受彎。后錨桿用材質為40Cr的低合金鋼鍛件加工而成，直徑為60 mm。錨梁用雙36#工字鋼組合而成。

掛籃行走時，在主縱梁后部設置移動裝置反掛于軌道翼緣上，而軌道的錨固則用φ32精軋螺紋鋼筋連接錨梁，將軌道固定在箱梁上。主縱梁和軌道的錨梁預埋孔橫橋向間距都為2 m，預埋孔直徑為7 cm，便于預留孔供兩者共用。

1.5 行走系統

在前支點下端，設置行走裝置，使前支點既作為掛籃澆筑混凝土時的支點，又作為掛籃移動時的行走小船。掛籃移動時，先用千斤頂將前支點頂起，用導鏈將軌道前拖，然后放下前支點，前端由前支點支撐，后端用特制小輪反掛于行走軌道的上翼緣板上，用兩臺100 t液壓千斤頂驅動掛籃前移。

軌道用鋼板加工成工字形截面，其上設置四氟滑板，以減小摩擦力。軌道的固定，是通過預留孔安裝錨定梁進行固定。

2 掛籃的拼裝

掛籃最重的單件是主縱梁和前上橫梁，質量超過8 t。如果現場塔吊能力有限，可在0#塊上設人字扒桿，將主縱梁吊至橋面上，然后在橋面上用走板將主縱梁移到指定位置，用千斤頂頂升后，安裝軌道、前支點等。主縱梁安裝時，前端一部分為懸空，需設置臨時錨固，避免主縱梁前傾。前上橫梁可在工廠(或現場)加工成單片，然后運至現場組拼。整體起吊拼裝時必須采取穩定措施，避免橫梁傾倒。

掛籃拼裝時，必須利用塔吊配合進行。拼裝的順序是:主縱梁移到指定位置→頂升后安裝軌道→前支點→后錨點→進行錨固→立柱→斜拉桿→后上橫梁→前上橫梁→平聯→前吊帶→后吊帶→前下橫梁→后下橫梁→底縱梁→內外滑梁→內外模板。

特別要注意，安裝立柱和斜拉桿后，由于橫梁還沒有拼裝，結構也容易傾倒，因此應采取措施臨時穩固。現場若場地允許，底籃部分(前后下橫梁及底縱梁和底橫梁操作平臺等)可整體拼裝，用卷揚機整體吊裝。掛籃拼裝完成后，必須按圖紙認真檢查，特別是各個節點、銷子、螺栓、錨桿的連接情況，保證穩妥可靠。

3 掛籃行走

張拉梁體內預應力和安裝斜拉索后，可以移動掛籃。這是非常重要、細致的工作，稍微疏忽就會造成事故。移動前，再次清除底籃上除模板以外其它所有物具。

1)依次將各吊帶放松，脫底模、側模、頂模。取掉后吊帶，后下橫梁交由兩組8線φ21.5鋼絲繩滑車組承擔，滑車組與橫梁的連接必須可靠。

2)操作千斤頂頂升前支點使其脫離軌面并鎖定，松軌道錨梁，用導鏈拖動軌道前移，調整軌道位置，安裝軌道錨梁。

3)放下前支點，用60 t穿心式千斤頂安于前支點的后部，將精軋螺紋鋼筋錨于軌道前端。

4)確認移動小車已準確安裝，松主縱梁錨梁。

5)操作千斤頂驅動掛籃前移，上、下游掛籃及每臺掛籃左右必須同步前移，應設專人觀測、指揮。

6)掛籃就位后，安裝主縱梁錨固和后吊帶，錨固滑梁支點，調整立模高程進行下一段澆筑準備。

4 混凝土及預應力施工

4.1 混凝土灌筑

在灌筑混凝土前，每個梁段均在頂板上搭設混凝土施工平臺，作業人員及施工機具均在施工平臺上活動和放置，以免壓壞鋼筋網及預應力管道。當用輸送泵灌筑時，底板混凝土由輸送泵直接泵入內箱;當用塔吊提升混凝土罐灌筑時，在頂板上開口設漏斗和串筒澆筑底板。腹板混凝土澆筑應視梁體高度決定澆筑方法，梁體較高時，在腹板上口處布設帆布串筒，將混凝土串入腹板下部，以免混凝土離析。頂板處三向管道較多，灌筑時要注意保護波紋管不受損壞，在錨墊板處要特別注意灌筑質量。

混凝土灌筑應按由前往后，兩腹向中對稱澆筑的順序進行，即先灌筑梁節前端，后灌筑梁節后端，從兩腹板向中間推進。采用水平分層法施工，分層厚度以30 cm為宜。為保證T構兩端的平衡，混凝土灌筑要兩端對稱，兩邊數量差不超過設計要求的5 m3。

混凝土終凝后，應立即灑水并覆蓋養護毯養護，梁端頭表面在混凝土達到規定強度后，作鑿毛處理。

4.2 預應力管道

箱梁采用三向預應力體系，管道由鍍鋅波紋管成孔。波紋管是鋼帶螺旋折疊而成，因此管道安裝應順穿束方向套接，波紋方向與穿束方向一致，波紋管接長采用大一號的波紋管套接，套接長度不小于20 cm，梁段內每隔0.5～1.0 m設一“井”形定位鋼筋網片，固定管道位置，管道定位誤差應小于5 mm。

連續梁預應力管道隨梁段懸臂灌筑而逐段接長。管道接頭數量眾多，如何保證管道暢通，是施工中的一個突出問題。采取的措施是:①管道接頭處用膠帶紙纏繞，再綁扎幾道鐵絲，加強接頭的嚴密性。②澆筑混凝土時，振搗人員應熟悉管道位置，嚴禁振搗棒與波紋管接觸，以免管壁受傷，造成漏漿。③加強崗位責任制，嚴格執行管道安裝操作工藝要求。④在混凝土澆筑過程中，派專人用略小于波紋管直徑的通孔器通孔，使漏入管道內的水泥漿在未凝固前被掏出或趕成薄層。⑤必要時可在波紋管中再設塑料管，以防波紋管變形，使其暢通。

5 結語

大橋已經通車運營，工程實踐表明，掛籃設計合理，滿足工程的要求。由于三角掛籃結構輕巧，施工過程中應注意，走行要慢行同步，防止掛籃發生扭轉;并要嚴格監控灌筑混凝土過程中掛籃的變形，確保安全。

經觀測，大橋懸灌段掛籃彈性變形為8 mm，控制在設計范圍之內。梁體線形順直、混凝土外美內實，無錯臺、麻面現象。很好地保證了工程質量。

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