淺談連續梁菱形掛籃懸臂澆筑施工技術

摘要：北京宋郎路北運河大橋連續梁懸臂澆筑施工采用菱形掛籃，將其對稱安裝在已經澆筑完畢的墩頂0#塊上，然后對稱懸臂澆筑其他懸臂梁段，本文介紹了包括菱形掛籃的結構設計要求、組成、拼裝、預壓、觀測記錄等內容，為同類橋梁主梁菱形掛籃施工提供借鑒。

關鍵詞：菱形掛籃；掛籃拼裝；預壓；監測點

一、工程概況

北運河橋主橋采用40m+3×70m+40m預應力混凝土連續箱梁，主橋全長290米，上部結構采用變變截面連續箱梁，主梁采用單箱單室斷面，墩頂梁高4.2m，跨中梁高2.2m，其間梁高縱橋向按2次拋物線變化。箱梁全寬13m，其中，翼緣板長度3.45m。翼緣板端部高0.18m，根部高0.7m，其間按直線變化。底板寬6.10m，底板與腹板相交處設置0.35m×0.35m的承托，頂板厚度為0.28m，采用菱形掛籃法施工。

二、掛籃結構設計

（一）掛籃結構主要設計參數應滿足下列規定：

1、掛籃質量與梁段砼的質量比值控制在0.3-0.5，特殊情況下不得超過0.7。

2、允許最大變形為2cm。

3、施工、行走時的抗傾覆安全系數不得小于2。

4、自錨固系統的安全系數、斜拉水平限位系統、上水平限位安全系數不得小于2。

（二）掛籃結構組成

菱形掛籃主要由主桁架系統、提升系統、后錨系統、行走系統、底托系統和模板系統組成。掛籃在使用狀態時，在澆筑懸臂梁段時采用梁體的豎向預應力筋即在翼緣板、頂板設預留孔的形式進行掛籃的后錨；行走軌道利用豎向預應力筋進行錨固。當到梁體內豎向預應力筋軸線位置發生變化、不能再利用梁體的豎向預應力筋時，需要在澆筑梁體內預埋直徑32mm的精軋螺紋鋼筋，長度不小于2m。掛籃在行走狀態時，利用反扣輪平衡傾覆力。

1、主桁架系統

主桁架是由兩片菱形桁片在其橫向設置前后橫梁組成一空間桁架，并在兩面豎弦桿中間設置剪刀撐以提高主桁的穩定性和剛度。每片菱形桁架五根主要桿件由2片32#b槽鋼組焊接而成，連接門架橫梁由8#槽鋼組焊接而成。前橫梁由2I45b普通熱軋工字鋼組成，上后橫梁由2I40a普通熱軋工字鋼組成。主桁桿件采用槽鋼兩側焊鋼板，桿件間采用40Cr鋼銷軸銷接。

2、行走及錨固系統

行走及錨固系統：掛籃行走系統由鋼軌、滑塊、上滑板和后勾裝置組成。鋼軌和滑塊由槽鋼和厚鋼板組焊而成，上滑塊為厚鋼板，后勾裝置由厚鋼板和角鋼組焊而成。滑道下鋪厚鋼板并用豎向預應力鋼筋錨固在橋面上，后勾裝置反勾扣在滑道上以平衡掛籃空載前移時的傾覆力。掛籃后錨固系統利用箱梁體預埋的F32豎向預應力精軋螺紋鋼筋來實現。

掛籃在懸澆完一段箱梁，混凝土強度達到52.25MPa或以上時，預應力筋張拉完畢后，再利用4付10噸倒鏈緩慢均勻地牽引兩片主桁架向前移動，同時通過前吊帶帶動底平臺和內外模沿滑梁向前滑動。行走軌道通過梁體的豎向預應力鋼筋錨固。走向軌道在設計時表面蓋板采用間隔焊接，每兩塊蓋板間的豎向預應力鋼筋側位置都留有120x150或120x300的空隙，以調整掛籃的行走軌跡。

掛籃在行走時注意觀察，觀察掛籃沿箱梁中軸線對稱方向兩端，每前進50cm作一次同步觀察，以防止掛籃偏位和轉角，造成掛籃受損。

3、提升系統

用以連接掛籃主桁架和底模平臺，腹板兩側采用材質為Q235B，截面尺寸為25*150mm的吊帶，其余位置采用吊桿，吊桿為直徑32mm的PSB830 精軋螺紋鋼筋。用千斤頂提升裝置來調節底模系統的標高。

4、底托系統

底托系統由前后托梁、縱梁、平臺梁、前護欄、側護欄、操作平臺等幾部分組成，底縱梁與底模模板的橫肋現場焊接，后托梁通過吊帶錨固于梁體，前托梁通過吊帶與前橫梁相連，澆筑混凝土時，后托梁錨固于前段已完箱梁底板。

5、內外模板系統

內模分頂模和內側模。頂模和內側模板由8#和6#槽鋼組焊接而成頂模架及 6mm 鋼板組成，頂模通過芯模滑道實現前移和調整箱室頂標高。外模由側模板、翼板模板、底模板、對拉桿和外模支架組成。骨架邊緣外采用10#槽鋼焊成一體固定，其相互連接的部位用F16螺栓連接，保證骨架的剛度。外側模和翼緣模板連成一體的鋼模，用8#槽鋼加固成整體，保證骨架的強度和剛度。翼緣板上的加固槽鋼下安裝有里外共6個導向輪，導向輪行走在由 2 根 28b 型槽鋼組成的軌道。主梁由FL32精軋螺紋鋼與軌道聯接懸掛，達到翼緣板和底模板后端縱向移動的目的。安裝模板時采用橫向平鋪，保證接縫平順、密實且全部在同一條直線上，保證混凝土澆筑后表面的外觀質量。對穿拉桿分上部對穿拉桿和箱梁腹板部對穿拉桿，上部對穿拉桿分別通過骨架上安裝的10#槽鋼組進行固定。腹板部對穿拉桿采用F16圓鋼和法蘭螺栓組成。另用F25精軋螺紋鋼在底藍縱梁下對側模進行對拉固定，保證模板下部不漏漿、不走模。端頭模板采用木模，端模制做安裝時保證預應力孔道位置準確。

外側模與內模用對拉螺栓連接，內設支撐加固；外側模提吊梁及內滑梁前端錨固于前橫梁，后端懸吊于已澆箱梁表面，拆模時放松錨固端，隨平臺下沉和前移。

三、掛籃拼裝

掛籃在正式拼裝前要進行試拼裝，待0#塊混凝土達到100%強度后，在其上組裝掛籃主桁架。然后，將掛籃的“底籃”安裝到1#塊處，再安裝外模板，最后安裝內模板和端模板。

四、掛籃預壓

掛籃預壓擬在模板安裝后進行，因此計算荷載時只需加上內模重量，最終預壓荷載為混凝土恒載與模板重量之和的120%。荷載分3次加載。

（一）荷載計算

混凝土容重按照26KN/m3，1#塊混凝土共計50.8m3，則1#塊混凝土重量為134.78t，1#塊內模板重量為2.43t，共計137.21t。

（二）加載順序及分布

1、加載重量表

加載過程中注意對稱均勻加載。

2、加載墩袋數量以及堆碼密度

每個墩袋裝砂質量進行準確稱量，標在每個墩袋的表面，利于加載時進行計算。加載時有專人計算所加荷載，保證加載準確。

3、加載順序

每側加載區域均分三級均勻進行加載，分別按總荷載重量的50%、100%、120%在底板位置進行均布加載。加載過程南北兩面均勻進行，兩側掛籃荷載差值不得超過2t。同側加載也要注意對稱加載，防止掛籃傾覆。先進行縱向加載，縱向加載時從混凝土結構端部開始向外側緩慢布載，縱向加載延結構中心線進行；然后進行橫向加載，橫向加載時，從混凝土結構中心線向兩側進行對稱布載。

第一級加載前先對各監測點進行測量，讀取初讀數。每級加載完成后，先停止下一級加載。第一級加載結束后，進行觀測，1h后對掛籃變形進行一次測量并記錄測量數據。確認安全后進行二級加載，二級加載結束后，進行觀測，靜置12h后再對掛籃變形進行一次測量并記錄測量數據，確認變形沒有超出控制范圍，掛籃可以負擔荷載后，進行三級加載。三級加載過程宜緩慢進行，隨時進行觀測，發現問題立即停止加載。三級加載結束后，靜置24h，期間每隔12h對掛籃變形進行一次測量并記錄測量數據。

4、監測點布置

為得到加載過程中掛籃彈性變形及非彈性變形的數據，需要在預壓前布設監測點。監測點分布在兩個1#塊端頭截面及側面上。端面上4個監測點分別布置在底板兩側及翼板兩側。側面上除1#塊端面監測點外在0#塊端面的底板兩側也分別布置一個監測點如下圖所示。

監測點布置圖：

5、掛籃變形觀測控制

掛籃預壓的監測包括以下內容：

a、預壓荷載施加前，測定出監測點標高；

b、每級加載后監測點標高；

c、卸載12h、24h后監測點標高，直至穩定。

d、卸載后監測各監測點標高，并計算掛籃各監測點的彈性變形量；

e、計算掛籃各監測點的非彈性變形量。

6、卸載

人工配合吊車吊運砂袋均勻卸載，卸載采用一次性卸載，卸載要對稱、均勻、同步。卸載完成后記錄好觀測值以便計算掛籃綜合變形。根據觀測記錄，整理出掛籃變形結果，根據結果調試掛籃及模板。

觀測數據表明變形穩定后，整理出觀測數據，在完全卸載后，必須觀測掛籃變形直至回彈穩定。

（三）觀測記錄：

1、每次觀測均記錄觀測時間，各監測點高程，計算變化情況。

2、卸載后，回彈變形穩定后，停止觀測，整理觀測數據，提供給監控單位。

（四）主要觀測底模平臺、主桁架系統和內外模板的各個吊點處的變化，記錄全部觀測結果。根據記錄計算并分析掛籃系統的非彈性變形和彈性變形值，為今后施工時確定立模標高提供依據。若加載試驗實測出掛籃的非彈性變形較小，則說明加載試驗已將其基本消除，那么，以后的節段懸臂澆筑只考慮掛籃的彈性變形即可，一般只需進行一次加載試驗。

五、結論

由于菱形掛籃具有構造簡明、受力明確、自重較輕、利用率較大、操作簡單安全等特點，在連續梁施工中應用比較廣泛。