菱形掛籃設計驗算及掛籃施工控制技術

路軍生

摘要：本文以長株潭城際鐵路理工特大橋連續梁菱形掛籃設計施工為例，從菱形掛籃的設計、建模驗算、施工注意事項等方面著手，對設計過程和施工過程的注意要點進行描述總結，以期為連續梁菱形掛籃的設計施工提供借鑒。

關鍵詞：連續梁；菱形掛籃；設計；簡算；施工控制

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）05—89—02

1工程概況

理工大學特大橋主橋梁部為有砟軌道預應力混凝土連續箱梁（雙線），跨度為（40+72+40）m，主橋平面位于曲線上，線間距由4.4m。主跨全長153.2m，中支點梁高為5.65m，跨中梁高為3.25m。梁體為單箱單室、斜腹板、變高度、變截面結構。

2掛籃設計及驗算

根據本橋懸灌梁的結構形式和施工特點，結合現有的掛籃儲備，確定該橋掛籃形式采用菱形掛籃。該型式掛籃具有結構簡單，受力明確，剛度大，拆裝施工方便等特點。主要由以下幾部分組成。

（1）主桁系統：由上弦桿、下弦桿、立柱、前斜桿、后斜桿組成單片主桁，共2片，橫向由橫聯連接；

（2）箱梁頂板底模平臺：由縱梁和下橫梁組成整體平臺，分前、后底模平臺；

（3）吊掛系統：由前上橫梁，前后吊帶組成；

（4）內外導梁系統：由內外導梁、錨固滑行設備等組成，為側、內模平臺滑道設備；

（5）走行系統：由前后支腿、滑板及滑道組成，為主桁系統的滑行設備；

（6）平衡及錨固系統：由錨固部件、錨固筋等組成，以便掛籃在灌注砼和空載行走時，具有必要的穩定性。

2.1設計依據及驗算假設

2.1.1設計依據

（1）時速200公里客運專線（城際）鐵路《有砟軌道后張法預應力混凝土連續梁》跨度（40+72+40m），圖號：長株潭城際施圖（橋）參修-18；

（2）《鋼結構設計規范》GB50017-2003；

（3）《鐵路橋梁鋼結構設計規范》TB 10002.2—2005；

（4）《路橋施工計算手冊》人民交通出版社；

（5）Midas civil試用版。

2.1.2驗算假設

（1）由外模走行梁承受外側模、外側模頂部箱梁翼板混凝土及掛籃移動時部分底模板的重量（掛籃移動時，底模架后橫梁吊于外模走行梁，隨走行梁一起移動；掛籃工作時，底模架后橫梁由后吊桿吊于己施工梁段上）；

（2）由內模走行梁承受內模、內模頂部箱梁頂板混凝土的重量：

（3）底模承受腹板及底板的重量。

2.2荷載工況與力學參數

2.2.1荷載工況

工況一：掛籃處于工作狀態下，需檢算掛籃主構架、后錨系統、上橫梁、前下橫梁、后下橫梁、內模走行梁、外模走行梁、前后吊帶和底模縱梁受力情況。由于梁段的長度不同，故需分別計算各種梁段長度中最大重量梁段澆注時掛籃各部件的受力情況。

工況二：掛籃處于走形狀態下，需檢算內模走行梁、外模走行梁和后勾板的受力情況。

2.2.2力學參數

（1）本計算所選用鋼號為A3（Q235A）鋼材，《路橋施工計算手冊》容許應力取值小于《鋼結構設計規范》，則力學性能按《路橋施工計算手冊》規定計算（臨時結構，取13的容許應力增大系數）：

彈性模量E=210GPa

抗彎容許應力1.3[σ_w]=1.3×145=188.5MPa

抗剪容許應力1.3[τ]=1.3×85=110.5MPa

軸向容許應力1.3[σ]=1.3×140=182MPa

（2）本計算所選用鋼號為精軋鋼的鋼材，力學性能按以下規定計算：

彈性模量E=195GPa；容許應力[σ]=930MPa。

2.3計算荷載

2.3.1梁段砼荷載

根據時速200公里客運專線（城際）鐵路《有砟軌道后張法預應力混凝土連續梁》跨度（40+72+40m），圖號：長株潭城際施圖（橋）參修-18設計圖紙。可知掛籃施工1#塊時，梁體砼荷載最大。作用在掛籃上的荷載具體如下：

（1）1#塊節段3m長，底板砼自重166.36kN，力分布在9根底縱梁上，其均布荷載計算為：q₁=166.36/3/9=6.16kN/m。

（2）一側腹板砼自重472.64kN，分布在4根底縱梁上，其均布荷載計算為：q2=39.37kN/m。

（3）一側翼板砼自重26.59kN，分布在一根外滑梁上，其均布荷載q₃=8.86kN/m。

（4）頂板砼自重165.12kN，分布在兩根內滑梁上，其每個內滑梁均布荷載q4=27.52kN/m。

2.3.2模板自重

（1）一個外側模重量3.9t，作用在外滑梁4m范圍內，其作用在外滑梁的均布荷載為q₃55kN/m。

（2）底模重量2.5t，作用在17根底縱梁范圍內，作用范圍4.5m內，則作用在一個縱梁上的均布荷載為：qr=0.32kN/m。

2.3.3其他荷載

砼沖擊荷載：q₁=1kN/m；人員機具荷載：q₂=5kN/m。

2.4模型建立

掛籃采用菱形掛籃，主桁架采用雙拼32b槽鋼，頂橫梁采用雙拼40工字鋼，前后底橫梁采用雙拼40b槽鋼，縱梁32b工字鋼，吊帶采用φ32精軋螺紋鋼，平聯采用雙拼18槽鋼。

2.4.1單元建立

按照上述描述用midas建模如圖1所示。

掛籃整體變形最大處為前下橫梁中心部位，變形量為0.018m，可以作為1#節塊施工時預抬值的參考值。

綜上所述，該掛籃滿足理工特大橋懸灌梁施工需求。

3菱形掛籃施工控制要點

第一，所有精軋鋼連接器處精軋鋼必須有明顯的檢查標記。連接器長16cm，在精軋鋼接頭9cm處細致地涂一圈白色油漆細線。對于目前沒有涂漆或涂漆不易辨認的，必須及時補涂。

第二，精軋鋼發生彎曲超過10。的或者被電焊澆傷的，必須及時換掉。常規狀態下，掛籃用所有精軋鋼在每澆筑6～7個節塊時應分別拆換一次。換下來的精軋鋼截斷用作后錨預埋。

第三，澆筑砼時，掛籃每片主梁后錨不得少于4組，且尾部加長段范圍內后錨不計入此4組之列。

第四，內、外滑梁上吊和下吊點處必須增加扁擔梁或加墊25cm×25cm×2cm鋼板，不得直接用精軋鋼錨墊板錨固，且每處精軋鋼要上2個螺母。

第五，澆筑砼時，外滑梁后吊點必須采用精軋鋼直接穿過方式，可采用吊架滾輪作為保護，不得采用只有吊架滾輪受力的方式。

第六，澆筑砼時，絕不能采用精軋鋼代替錳鋼吊帶。

第七，錳鋼吊帶必須用不小于50t的千斤頂支頂，而且扁擔梁處必須增加一保護銷，用鋼板墊緊。

第八，后底橫梁、外滑梁、內滑梁吊點保護手拉葫蘆不得小于10t，鋼絲繩不得小于Φ25mm。

第九，掛籃行走時，尾部鋼絲繩不得直接套在后勾板上。

第十，每條外滑梁必須安裝2個吊架滾輪。