鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑掛籃設計及施工技術

何 偉

(四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

近些年來，國外廣泛將懸臂澆筑法用于修建大跨度鋼筋混凝土拱橋。懸臂澆筑施工具有不受橋下地形條件限制、不中斷橋下通航或通車、對設備的起重能力要求不高、易于控制施工變形、結構整體性好、對環境的破壞較小等特點和優點。國內對采用懸臂澆筑法施工大跨度鋼筋混凝土拱橋的研究較少，因此有必要對施工過程中的相關問題進行深入研究。本文主要針對懸臂澆筑法施工大跨度鋼筋混凝土拱橋過程中所采用的掛籃進行研究，對掛籃的設計與施工關鍵技術進行一些探討。

1 工程概況

本文以某在建鋼筋混凝土拱橋為工程背景，該橋凈跨為182 m，矢跨比1/6，橋面全寬30 m，分為上下行兩幅橋。每片拱箱為單箱雙室結構，高3.5 m，寬9.6 m。懸澆節段最大重量約231 t。橋型布置如圖1。

圖1 橋型布置

2 掛籃設計

所采用的掛籃由承重系統、行走系統、支反力系統、模板系統等構成。主桁全長16.6 m，桁高4.6 m，總高5.1 m，兩三角桁片中心距離11 m，一個掛籃含模板重74 t。掛籃構造見圖2～圖6。

2.1 承重系統

承重系統由底籃、三角形側桁架、掛鉤及掛鉤橫聯、吊錨桿和斜拉桿構成。

圖2 掛籃一般構造立面

圖3 掛籃一般構造1－1半截面

圖4 掛籃一般構造2－2半截面

底籃主要由前部橫梁、中橫梁、后橫梁、前后中縱梁、前小縱梁及后小橫梁、斜腹桿等組成，底籃構造見圖2～圖6。側桁架采用三角形結構，用寬翼緣H型鋼構成上、下弦桿和前后大拉桿，小腹桿采用窄翼緣H型鋼，各桿件之間采用高強螺栓連接。側桁架構造見圖2。掛鉤固結于側桁架的頂端，支承在鋪設于拱箱頂面滑道的滑船上，上下弦桿、斜桿所受力都傳至掛鉤，承擔新澆混凝土的重量和掛籃自身的重量。掛鉤橫梁為厚鋼板焊接成的箱形截面，在澆筑混凝土階段與掛鉤進行連接，以改善掛鉤受力和減少變形，在橫梁中部設置兩道錨桿與拱箱頂板連接，減少橫梁中部上撓度，從而減少掛鉤下撓。掛鉤及掛鉤橫梁構造見圖1和圖3。斜拉桿為32精扎螺紋鋼筋，對稱設置在前橫梁與前中縱梁交叉點兩側的前橫梁上，每側兩根，以改善掛籃整體受力和減少前端變形，使前端最大撓度滿足《公路橋涵施工技術規范》JTJ 041－2000的要求。斜拉桿布置見圖6。

2.2 行走系統

行走系統由滑船、滑槽、千斤頂、反力座及反力輪等構成，見圖3和圖4。滑船用于支承掛鉤鉸座，行走時帶動掛鉤移動。滑槽是用鋼板加工成的倒π形構件，它固定在已澆拱肋上，通過滑船支撐著掛鉤。反力輪是由鋼套管、鋼板和軸承組成的，附著在后橫梁上。掛籃行走時，反力輪支撐在已澆拱箱的底板上，配合掛籃移動。澆筑混凝土時，反力輪與拱箱底板不接觸，不再受力。

圖5 掛籃一般構造3－3截面

圖6 掛籃一般構造4－4截面

2.3 支反力系統

支反力系統主要由掛鉤鉸座、軌道剪力鍵及滑船限位鋼銷、后橫梁上的可調節支承墊塊、止退鋼銷等構成，見圖2和圖5。掛鉤鉸座上端通過高強螺栓與掛鉤連接，下端為球形面，支承于滑船球窩內。滑行軌道剪力鍵為厚25 mm鋼板，焊接在滑道下沿，并置于拱背預留孔內，起定位滑道和防止滑道下滑的作用。滑船限位鋼銷起限位滑船和掛鉤的作用。后橫梁上的可調節支承墊塊可作為澆筑混凝土時掛籃的反力支點。止退鋼銷為梯形螺紋鋼棒，在后橫粱上設置四個止退鋼銷;澆筑混凝土時，止退鋼銷通過螺紋旋轉上升進入底板預留孔內，頂部設置矩形螺帽與預留孔側壁混凝土充分接觸，掛籃行走時，止退鋼銷下降脫離拱箱底板預留孔。

2.4 模板系統

模板系統由底模、外側模、內模及端模組成，見圖3。內模和端模工地自行設計加工，可用組合鋼模板或木模板，以便于內模從橫隔板預留人洞拆除。外側模和底模面板皆采用5 mm厚鋼板;外側模板豎背銷采用槽鋼，縱背銷采用10 mm厚鋼板;底模板縱背銷采用工字鋼，橫背銷采用10 mm厚鋼板，底模板分塊縱橫連接處設槽鋼。外側模高度方向不分塊，沿拱軸方向分成5塊，根據拱箱各分段長度模板總長可組合為7.5 m、7 m和6.5 m。底模板橫向分成兩塊，為適應拱腹曲線變化，縱向共分6塊。

3 掛籃施工及其注意事項

3.1 掛籃的施工

3.1.1 掛籃的安裝

采用掛籃澆筑混凝土時，將掛籃安裝在第一段用現澆支架澆筑的拱箱上，將后橫梁上的四根止退鋼銷旋轉上升，插入已澆拱箱底部的預留孔內。將可調節支承墊塊安裝在后橫梁上，作為支座把掛籃后端支撐在拱箱的底板上。定位滑船并安裝錨固好掛鉤橫梁，使掛籃不下滑。安裝中橫梁吊桿、前橫梁斜拉桿和模板系統，調整底模標高。

3.1.2 掛籃的移動

掛籃移動時，先對稱拆除吊桿、斜拉桿及掛鉤橫梁錨桿，然后通過調節撐桿使底模板與拱箱底板基本脫開，卸下楔形墊塊，同時后反力輪與拱箱底板充分接觸。拆除側模板并置于兩邊側桁上，再拆除掛鉤橫梁。然后利用兩臺60 t大行程千斤頂，頂升兩側滑船使兩片側桁架帶動底平臺及模板同時慢慢向前移動。縱移到位后，安放好墊塊并微微下降止退鋼銷，使在拱箱節段施工過程中止退鋼銷不承受豎向力，僅承受剪力;安裝吊桿、斜拉桿及掛鉤橫梁，通過調節頂桿調整底模至設計標高，然后澆筑混凝土，完成一個循環。

3.1.3 掛籃的拆除

①拆除模板、吊桿及斜拉桿;②拆除掛鉤橫梁;③拆除后平臺連接桿件;④拆除前中縱梁及前部大小橫梁;⑤拆除后中縱梁;⑥拆除前施工操作平臺;⑦拆除后橫梁、支承墊塊及至退鋼銷;⑧拆除臨時穩定用倒鏈滑車并利用運輸纜索吊運三角形主承重桁架至岸上拆除;⑨最后拆除滑船與滑道。

3.2 掛籃使用注意事項

(1)掛籃行走時，兩側千斤頂的頂升速度應基本一致，防止走偏卡軌。

(2)混凝土澆筑時應注意左右對稱，防止偏載過大，應同時注意掛籃的變形觀測。

(3)施工時應特別注意以下部位的觀察:①前橫梁;②后橫梁及止退鋼銷;③前、后中縱梁;④掛鉤、滑船及滑道，應注意掛鉤是否有滑出滑槽現象。

(4)止退鋼銷懸臂長度應控制在15 cm左右，最大不應超過18 cm，防止鋼銷受彎破壞。

4 結束語

采用懸臂澆筑法施工大跨度鋼筋混凝土拱橋具有很多優點，因此該施工方法值得推廣，但國內對該方法研究較少，應該在對該方法進行深入研究的基礎上加以采用。本文從結構設計和施工注意事項等方面對懸臂澆筑法施工中的重要設備——掛籃進行了詳細的介紹，為今后準備采用這種方法施工的工程技術人員提供了有價值的參考。

［1］李曉斌.大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工控制與模型試驗研究［D］.西南交通大學，2008

［2］梅瑞泰.大跨度連續梁橋掛籃設計與施工關鍵技術［J］.鐵道建筑，2009(9):9－11

［3］路橋集團第一公路工程局.公路橋涵施工技術規范［M］.北京:人民交通出版社，2000