懸臂澆注菱形掛籃施工設(shè)計(jì)與應(yīng)用

熊威

中鐵港航局集團(tuán)第二工程有限公司 廣東廣州

關(guān)鍵詞：掛籃懸臂澆注法是大跨度連續(xù)梁（鋼構(gòu)）橋的主要施工方法之一，尤其在大跨度乃至特大跨度連續(xù)箱形梁橋建設(shè)中有著不可替代的位置，也是施工中的一個(gè)難點(diǎn)。因此，對該項(xiàng)技術(shù)的深入研究，對掌握特大跨度橋梁施工技術(shù)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：掛籃；懸臂澆筑；設(shè)計(jì)；施工應(yīng)用

引言

在橋梁工程建設(shè)中，懸臂澆注掛籃施工技術(shù)已經(jīng)比較成熟，它不需要架設(shè)支架，不適用大型吊機(jī)。與其他方法相比，具有結(jié)構(gòu)輕，拼制簡單方便和無壓重等優(yōu)點(diǎn)。但是掛籃一般應(yīng)用在比較高的空中，對施工的技術(shù)要求較高。為保證掛籃施工安全和橋梁質(zhì)量，掛籃的選擇，設(shè)計(jì)、加工、安裝以及驗(yàn)收的每一個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要。

一、掛籃施工的基本原理

掛籃懸臂澆注施工方法是是利用已經(jīng)完成的墩頂節(jié)段（一般為0#塊）為施工平臺兼起點(diǎn)，通過掛籃的對稱懸臂施工來逐段完成混凝土梁澆注及預(yù)應(yīng)力張拉等工序并成橋的一種施工方法。

二、掛籃設(shè)計(jì)的原則與依據(jù)

掛籃設(shè)計(jì)的原則是掛籃結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。自重輕，結(jié)構(gòu)簡單，受力明確。易于加工拼裝，走行方便。考慮到掛籃的重復(fù)利用，掛籃還需要具有通用性強(qiáng)，便于改造的特點(diǎn)，主要材料宜選用標(biāo)準(zhǔn)通用材料，便于計(jì)算和重復(fù)利用。

掛籃設(shè)計(jì)的依據(jù)有：橋梁施工圖文件，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003），《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000），《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）等。

三、掛籃設(shè)計(jì)步驟

掛籃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下步驟：

（1）搜集原始參數(shù)，進(jìn)行荷載分解

（2）選定計(jì)算程序和復(fù)核程序

（3）根據(jù)需要選定掛籃結(jié)構(gòu)形式

（4）應(yīng)用計(jì)算軟件對掛籃主要受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析

（5）對掛籃節(jié)點(diǎn)、吊掛系統(tǒng)、走行系統(tǒng)等進(jìn)行局部設(shè)計(jì)及計(jì)算

（6）繪制掛籃設(shè)計(jì)圖紙

（7）組織掛籃加工，進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并提交各階段建議預(yù)拱度值

四、菱形掛籃的主要組成結(jié)構(gòu)

1、承重主桁架：橫向由2組桁架及桁架連接系組成，為掛籃主要受力結(jié)構(gòu)。兩片桁架均使用兩根槽鋼和鋼板栓接成菱形。

2、前上橫梁：由型鋼和鋼板構(gòu)成，在主桁架前端，與主桁架螺栓連接。

3、內(nèi)、外模系統(tǒng)：兩外側(cè)模各支承在一根外導(dǎo)梁上，外導(dǎo)梁通過吊桿懸吊在前上橫梁和已澆注好的箱梁翼板上。內(nèi)模由鋼模板及導(dǎo)梁墊座組成，支承于兩根內(nèi)導(dǎo)梁上。內(nèi)導(dǎo)梁通過吊桿懸吊在前上橫梁和已澆注好的箱梁頂板上。

4、底平臺及其吊掛系統(tǒng)：由前下橫梁、后下橫梁、縱梁和底模組成的下平臺和其前、后吊掛錨固系統(tǒng)組成；前吊掛系統(tǒng)錨于前上橫梁上，后錨固錨于已澆筑梁段底板。

5、平衡及錨固系統(tǒng)：由錨固構(gòu)件、鉤板等組成，以便掛籃在灌注砼和空載行走時(shí)，具有必要的穩(wěn)定性。

6、走行系統(tǒng)：由型鋼焊接軌道、錨固構(gòu)件及預(yù)埋件組成。

五、設(shè)計(jì)實(shí)例

崇靖高速古龍山大橋?yàn)椋?5+3x120+65）m連續(xù)鋼構(gòu)橋。主橋連續(xù)鋼構(gòu)采用單箱單室截面，單個(gè)箱梁頂板寬12.75m，厚30cm，主墩頂變厚到80cm，過渡墩頂變厚到75cm；翼緣懸臂長2.875m，根部厚90cm；底板寬7.0m，厚度由支點(diǎn)處80cm按1.5次拋物線漸變至跨中30cm，橫橋向底板保持水平；箱梁跨中梁高為3.0m，支點(diǎn)梁高7.0m，梁高按1.5次拋物線變化；腹板厚度0-7#段及1，-7，#段為70cm，9-16#段、9，-15，#段及中跨合攏段、次跨中合攏段為55cm，8#段及8，#段為漸變段；中跨合攏段、次跨中合攏段厚度為2m，主墩墩頂設(shè)置4道80cm厚度的中橫梁，邊墩墩頂設(shè)置1.5m厚度的端橫梁，通過L型蓋梁與引橋相接。

采用改制菱形掛籃澆注，每個(gè)掛籃懸臂澆筑15個(gè)梁段，懸臂澆筑節(jié)段為3m×6+3.5m×4+4m×5。最重節(jié)段為1號節(jié)段，混凝土方量為57.7方，149.9t。

1、荷載說明

1）混凝土自重：取26.5KN/m3，并考慮1.05的增大系數(shù)；

2）澆筑砼時(shí)的沖擊系數(shù)1.1；

3）施工荷載：1.5KN/m2；

4）模板及支架荷載：底模1.5KN/m2，內(nèi)模及排架3.0KN/m2，外模及排架4.0KN/m2；

5）掛籃主縱梁、上下橫梁及下縱梁自重按均布力加在各自構(gòu)件上計(jì)算；

6）掛籃走行時(shí)的動(dòng)力系數(shù)取1.2。

2、計(jì)算簡化

為簡化掛籃計(jì)算，計(jì)算過程中將混凝土重量主要分為三部分分別傳給掛籃各個(gè)部件。第一部分荷載是底板及腹板混凝土，此部分荷載首先傳給底模平臺下縱梁，下縱梁再傳給前后下橫梁，前后下橫梁通過吊掛系統(tǒng)分別傳給已澆混凝土主梁和前上橫梁，通過前上橫梁傳給主桁，主桁最后將荷載傳給后錨系統(tǒng)。第二部分是翼緣測混凝土，此部分荷載通過側(cè)模排架傳給外導(dǎo)梁，外導(dǎo)梁再將荷載傳給已澆混凝土主梁和前上橫梁，通過前上橫梁傳給主桁，最后傳給后錨系統(tǒng)。第三部分是頂板混凝土，此部分荷載通過內(nèi)模排架傳給內(nèi)導(dǎo)梁，內(nèi)導(dǎo)梁再將荷載傳給已澆混凝土主梁和前上橫梁，通過前上橫梁傳給主桁，最后傳給后錨系統(tǒng)。

加載圖 軸力圖

剪力圖 彎矩圖