橋梁工程懸臂掛籃施工技術的應用研究

張鐸

摘要：文章介紹了懸臂施工中掛籃的分類和選型原則，并結合廣西玉林某連續箱梁橋施工實際情況，分析了該工程懸臂掛籃的結構特點，研究了掛籃的拼裝施工工藝。

關鍵詞：橋梁工程;懸臂掛籃;施工;結構特點

0 引言

隨著我國橋梁工程施工技術的不斷發展，在橋體結構穩定性、施工材料使用以及施工質量控制等方面積累了豐富的經驗。從20世紀60年代后期開始，我國開始進行預應力混凝土橋梁懸臂掛籃方面的施工研究，并以此促進了連續剛構橋及斜拉橋等超大跨度類型橋梁的施工技術發展，從根本上改變了過去傳統的支架建橋的施工方法，保證了工程的質量和工期，節約了施工材料的使用，降低了工程成本。懸臂掛籃主要是指在橋梁的上部結構施工過程中，從橋墩頂向兩側進行對稱或不對稱施工，對于連續箱梁橋、拱橋以及斜拉橋等類型的結構較為適用。

1 掛籃的分類、選型原則

1.1 掛籃分類

在當前國內的預應力箱梁懸灌施工中，多數以掛籃為主要設備，掛籃設備的選型關系到箱梁懸灌的質量。掛籃形式較多，通常包括以下幾種類型：

（1）桁架掛籃

桁架掛籃頂部構造多為一等高梁，通過前后吊桿，將底模和側模的載荷垂直傳送到桁架節點以及箱梁的底板，也可稱之為吊籃結構，使用錨固方式解決桁架后側的穩定性問題。

（2）平弦掛籃

平弦掛籃在桁架掛籃基礎上減少壓重，根據實際工程需要，可向主桁豎向移動，當主桁進行橫向移動時，吊住底模和側模，掛籃底部載荷位于主桁架的力臂減小，無須進行平衡壓重，主桁后側使用梁體預應力筋進行錨固。

（3）弓弦掛籃

弓弦桁架掛籃的主桁架外觀為弓形，主要構造類似于平行桁架掛籃，具有桁高可變、受力均勻等特點，安裝過程中在其結構內部施加預應力可弱化施工引起的非彈性形變，構件整體重量較輕。

（4）菱形掛籃

菱形掛籃由平行桁架掛籃演變而來，其頂部結構為菱形，兩端有雙側伸臂小梁，可用于掛籃底模和側模移動的滑道，結構后側在箱梁頂部板上錨固，結構較為簡單。

（5）斜拉式掛籃

斜拉式掛籃突破了傳統的力學體系結構，上部使用斜拉式架構來替代桁架結構應力，通過一定的限位裝置來承受由此產生的橫向分力，由后側錨固壓力減少主梁豎向傾覆力。

（6）三角組合梁掛籃

三角組合梁掛籃將受力桁架變為三角組合梁構造，斜拉桿側的拉力使主梁彎矩降低，主梁可使用單構件的實體型鋼，掛籃頂部重量較輕，底模和側模載荷形式與平行桁架掛籃大體相同[1]。

掛籃分類及特點如表1所示。

1.2 選型原則

當前國內橋梁施工領域所使用的掛籃種類非常豐富，總體上來說，掛籃選型過程中應遵循重量輕、結構簡、安裝和拆卸方便、安全等原則，而且在進行混凝土懸灌施工時的形變量最小。在公路、鐵路等專有線路的橋梁工程施工，宜采用大號型鋼作為主梁，使用型剛斜拉式掛籃，通過斜拉桿固定住掛籃前托梁和模板以進行懸灌施工，將平衡重取消后，其結構更加簡單、受力更為均勻，且拆卸方便。對于非標加工量要求不多的橋梁工程，可使用萬能桿件拼裝成桁架掛籃，這類構件在應用過程中具有很強的通用性和剛度，也可視情況而取消平衡重。

掛籃一般有兩根主梁安裝于箱梁板上，且主梁應向外懸出一定的長度，在其上方安裝垂直吊桿以拉住托梁模板。在進行混凝土懸灌時，掛籃后側使用錨桿或平衡重以減少掛籃傾覆力，掛籃移動時應解除與錨固系統的連接[2]。

2 掛籃結構性能分析

2.1 工程概況

廣西玉林某橋的主橋為（65+3120+65） m連續箱梁橋，主橋為上下行分離式，各幅箱梁為單箱室斷面，頂部寬度為12.0 m，底部寬度為6.0 m，翼緣懸臂長為2.80 m，厚度為40～55 cm，腹板厚度為50 cm，箱梁上部橫坡為2%，墩頂中線高6.2 m，縱向梁高從底部到跨中為拋物線軌跡。懸灌部分箱梁塊段幾何參數如表2所示。

主橋箱梁為50#預應力混凝土結構，使用三相交叉預應力體系，頂板和底板預應力束使用J15.24型高強度鋼絞線，群錨體系（OVM15-19），頂板橫向預應力束為J15.24型高強度鋼絞線，偏錨體系（OVM15-2），腹板豎向預應力使用L32粗鋼筋。依據施工方案，該橋的主橋箱梁使用懸臂掛籃工藝施工。

2.2 結構特點分析

依據該大橋的原始施工方案可知，掛籃的載荷強度應>1 500 kN，且掛籃的自重以及所有臨時性施工載荷應<800 kN，各塊段的混凝土應一次澆筑完成，使得掛籃的剛度達到施工標準要求，箱梁在澆筑過程中應確保平衡、對稱。主橋箱梁最重的塊段為128.4 t（4#塊段），最高塊段為6.02 m（1#塊段），最長塊段為5.0 m（8#、9#、10#塊段），單幅箱梁頂部寬度為12.0 m，底部寬度為6.0 m。經過分析該箱梁的結構形式，參考歷史橋梁工程的施工經驗，擬采用GL-170斜拉掛籃法進行該橋的主橋箱梁懸臂施工。掛籃總重量為60 t，由三角形主桁構成，符合施工方案要求，通過導鏈牽引行走，前、后支座分別設置滑板和滾輪以減小行走的阻力。

2.3 GL-170型掛籃結構

GL-170斜拉三角掛籃一般由主桁承重、行走、后錨和底籃懸吊四個系統構成。

主桁承重系統由主桁及橫梁構成，主桁多為三角形狀，主梁包括兩根H596×199型鋼，立柱包括兩根H600×200型鋼，斜拉帶厚度為30 mm，橫梁為桁架結構，主梁與斜拉帶間通過180 mm（40Cr）銷軸相連（如圖1所示）。通過這種方式，掛籃在安裝時可由千斤頂消除主桁引起的非彈性形變，且有利于主梁的受力。

行走系統包括行走滑道、小車以及前、后支腿等構件。如圖2所示。

后錨系統主要由扁擔梁、預應力筋以及錨筋共同構成。當掛籃滑動到指定位置后，通過錨筋和預應力筋將掛籃尾部結合、錨固。通常情況下，單根主梁應配置6個錨固點，而一只掛籃可配置12個錨固點。如圖3所示。

底籃由前、后橫梁以及縱梁、底模構成。一般情況下底籃的前、后橫梁應為剛性桁架，而底籃縱梁可分為型鋼和桁架兩種，腹板處為桁架縱梁，而其他位置為型鋼縱梁，底模應使用較大結構的鋼模（如圖4所示）。懸吊系統由前、后懸吊以及模板懸吊構成。前懸吊錨固在前橫梁上，而后懸吊錨固在已完成澆筑的中橫梁上，雙側內、外模均采用32 mm的螺紋鋼進行錨固。使用穿心式千斤頂對底籃前懸吊的標高進行調整，而后懸吊的標高使用螺旋式千斤頂調整。

3 掛籃拼裝工藝

3.1 拼裝流程

在拼裝前應進行必要的準備工作，鋪設枕木以調節箱梁腹板頂部高度差，確保掛籃平衡。在前支點處鋪設型鋼，當完成0#塊施工并達到標準后，通過M20砂漿對枕木位置找平，隨后進行前支腿軌道的安裝、后行走軌道的安裝及掛籃主梁前、后支腿的安裝，并通過扁擔梁加以錨固，準備工作完成后可進行掛籃的拼裝。掛籃拼裝的具體流程如后頁圖5所示。

3.2 拼裝要點

掛籃在開始拼裝前應使用M20砂漿進行找平。

作者簡介：張 鐸（1985—），工程師，研究方向：高速、二級公路施工建設。