連續梁掛籃施工技術研究

宋廷龍

（安徽省交通控股集團有限公司阜陽管理處，安徽 阜陽236000）

1 項目工程概述

某公路橋梁跨徑組合總長度是（9700+17600+9700）厘米，整個橋梁共分為三跨，總體結構模式是預應力水泥混凝土連續鋼構橋。該橋梁主體結構如圖1所示，單位：厘米。

圖1 連續鋼構橋梁主體結構圖

在該橋梁施工作業進程中，全部操作都在吊籃系統的工作臺上實施，例如模板鋪設、鋼筋結構設置、水泥混凝土灌筑及拉伸。吊籃系統具有許多類型，其結構也各不相同。施工作業規范規定吊籃系統結構簡易、使用便捷、安全穩定性良好、材料消耗低、造價低廉及組裝靈活。懸臂結構灌筑施工作業的周期通常是（5～11）天，依據施工作業過程中水泥混凝土用量及橫截面構造的難易程度而改變。對于相關情況，吊籃系統的加工工藝及品質把控是橋梁現場施工作業的核心。該項目橋梁主體屬于是大懸臂式構造，應用掛籃的作業方法具備重量輕、移動便利、可以伴隨著橋梁高度的改變進行調整、可以在一定程度上承載橋梁端面重量及操作載荷等優勢，對掛籃操作方法和常規的支架操作方法進行對比，在作業時間、原材成本及安全穩定性等層面具備明顯的優勢[1]。

2 掛籃系統規劃設計研究

該橋梁工程使用懸臂式灌筑法進行施工作業。懸臂式灌筑法的關鍵技術是掛籃系統。大型懸臂式結構是在掛籃系統的幫助下進行逐節灌筑。在水泥混凝土滿足需要強度條件之后，在預應力的作用下橋梁進行前移，與此同時掛籃也隨之向前移動。懸臂端梁由橋墩上部截面到中間截面的節間尺寸是（7.5×3.5）米、（9.5×3.5）米、（6.5×3.0）米、（4.5×4.5）米。灌筑的懸臂端跨度尺寸過大將會加大灌筑部分的自身重量，進而加大懸臂兩端的保持平衡的難度系數、施工周期及出現安全隱患的風險，嚴重制約項目工作。為此，需要依據有關裝備情況及施工作業工期挑選合理的段間距長度。懸臂式灌筑方法的操作工藝相對復雜，作業難度較大，需要具有一定施工經驗并且熟悉相關設備的施工技術團隊。現階段國內施工作業技術逐漸成熟，使用懸臂法進行施工作業非常普及，相關技術等級也日益增加，已經接近國際領先的水平。根據該橋梁主跨176米預應力水泥混凝土連續鋼構橋懸臂式灌筑施工作業的技術要求，又基于該橋梁掛籃系統構造必須具有方便拆卸及組裝的特性，在進行重復應用的情況下需要方便改造，最終選定使用菱形式掛籃系統，如圖2所示。掛籃系統主體桁架和其余零部件為空間式桁架構造，依據該橋梁設計施工二維工程圖，應用Midas/Civil模擬仿真軟件進行三維建模生成3D立體模型，對于掛籃系統的施工作業過程實施模擬仿真及校核。借助軟件進行的模擬分析及計算，掛籃系統主體桁架的剛度及強度均能符合規劃設計使用要求。

圖2 菱形式掛籃系統

3 掛籃系統結構和特征

掛籃方法施工作業是應用懸臂式灌筑進行的一類工程，同時是最關鍵的一類作業裝置，該裝置核心功能是承載施工現場澆筑水泥混凝土主梁體，同時能為現場操作人員提供合理的施工操作及工作平臺，掛籃系統是其中一類施工作業工具，能夠分成多類模式，如桁架式掛籃、菱形式掛籃以及三角形式掛蓋等。該橋梁項目使用的掛籃形式為菱形式掛籃，該掛籃通常由底籃和懸掛裝置、主體桁架式承載裝置、模板裝置及行進和后錨裝置等構成[2]。掛籃施工作業如圖3所示。

圖3 掛籃施工作業

3.1 主體桁架式承載裝置

主體桁架式承載裝置主要由2個主體桁架、前梁及中橫梁構成。主體桁架為菱形，前梁及中橫梁使用槽鋼構造。

3.2 行進和后錨裝置

行進系統主要由行進軌道及行進臺車系統構成。菱形式掛籃系統應用前支腿向前方移動。后部錨固裝置包含扁形主梁及廂形梁體，垂直方向預應力加強鋼筋，并且使用細螺紋進行連接。當吊籃裝置到達指定位置時，吊籃裝置后端被垂直方向預應力加強，鋼筋在廂梁借助加強肋板進行錨固。

3.3 底籃和懸掛裝置

菱形式掛籃裝置的底籃包含縱梁、底部模板及前梁、后橫梁。

3.4 模板裝置

掛籃內部及外部模板裝置均安裝在掛籃上，在前橫梁及已經灌筑橋梁塊段位置吊掛模板。

4 掛籃系統安裝研究

掛籃系統的安裝步驟如下文所示：

4.1 軌道裝置安裝步驟

相關工程現場操作人員需要確定掛籃安裝的精確區域（依照施工作業方法經過放線技術進行定位），依據放線確定的區域設置軌道支撐梁（軌道支撐梁下部的水泥混凝土表面需要實施找平操作）、行進軌道（依照施工二維工程圖確認2個軌道間的總長度及中心距）。該步驟結束以后針對行進軌道實施夯實處理。

4.2 主體桁架安裝步驟

在軌道的合理區域設置前支撐底座及反扣滑輪系統，并且安裝臨時后部支撐用來確保安裝平穩。

4.3 安裝橫向聯合桁架裝置

在相關桿件的兩端預先設置縱向平衡聯桿，再針對螺栓和主體桁片上的桿聯合實施安裝操作。裝吊橫向2片聯合桁架結構，然后應用橫向支撐結構將2片桁架連接形成一個整體。

4.4 掛籃系統的底籃安裝步驟

第一步將掛籃系統的底籃結構依照施工二維工程圖組裝成型；第二步應用龍門支架把掛籃掛裝到指定位置，設置相關吊桿；第三步是將底部模板實施排布生成底籃。

4.5 前橫梁結構及下橫梁結構的安裝

長吊桿結構的安裝必須防止出現底部模板高低不平整的狀況，使底部模板的造型愈加美觀。在進行下橫梁結構安裝以前先要穩固安裝好吊具。在該安裝過程中必須關注的技術要點是，需要首先安裝短尺寸吊桿。

4.6 底縱梁結構安裝

先將底部縱梁依照施工二維工程圖實施安裝，縱梁焊接在下部橫梁上。選定下橫梁的間距尺寸，確保吊桿豎直方向的力傳遞。

4.7 裝配底部模板

應用龍門架設備將底部模板吊裝起來，逐個平鋪于底部縱向梁位置。

4.8 裝配側向模

應用龍門架裝置將側模吊裝于掛籃底部的縱向梁處，進行臨時的固定。吊桿處插入導梁構件實施固定操作，調節外模高度數值。在調整高度數值過程中需要優先改變前方吊桿的高度數值，隨后再調整后方吊桿的高度數值。

5 掛籃系統試壓研究

為了校驗掛籃的功能及穩定性并且去除主體結構的非彈性形變，需要對掛籃實施相關荷載進行實驗，得到加載操作和掛籃形變間的線性對應關系，并且經過模擬1#梁塊的操作質量選定掛籃各位置的功能。在掛籃進行預先施加壓力的進程中，使用百分表標記掛籃前部的橫梁構件、前端支撐點及后端支撐點的撓度變形量。經過相關計算得到掛籃變形過程中的彈性及非彈性形變，能夠對相關橋梁作業監控過程中標高的計算給出相應依據，更佳地把控橋梁的總體造型[3]。掛籃試壓如圖4所示。

圖4 掛籃試壓

5.1 掛籃系統預壓方案的編寫

相關工程技術人員在編寫掛籃系統預壓實驗的時候，必須事先分析預壓實驗的安全穩定性及掛籃的最大載荷，給出掛籃系統的安全系數必須滿足相關技術要求。

5.2 預壓措施

預壓操作以前需要對相關應力及撓度的觀察位置實施排布，并且分別在懸臂兩端橫向隔板以及底部隔板上增加事先分析設置好的施加預應力用途的水桶。預先施加壓之后在懸臂梁的兩側進行加載，讓懸臂一側的加載效率達滿足1#梁塊作業部分環節總體質量理論值的一半。由于預壓操作在多個區域進行，為實現對于加載進程中發生的局部偏載量的有效把控，需要在多個區域同時進行水操作，并需要把控加水量的上下偏差不得超過8噸，確保預先施加壓力的模擬工作達到實際灌筑的情況，實現適當的預壓操作的效果。

在進行完1工況的加載操作之后，對于應力及撓度的觀察位置實施準確地觀測并且在指定的表格登記數據。隨后對預先施加壓力的設計工況的理論值與計算值實施比對，假如參數數據偏差顯著，則需要研究原因后重新進行預壓操作，調整無誤之后實施后續工況的模擬操作。加載位置參照100%的質量實施模擬加載的操作，加載過程的相關參數選取同工況保持一致，加載結束之后對于觀測位置處進行讀數并登記。在最后一個工況加載過程中，依據110%的橋梁重量模擬加載并且登記相關數據。在加載工作完成之后，等相關數據穩定之后再實施卸載操作。卸載的操作與加載的過程總體相同，2個懸臂側一致進行卸載操作，卸載操作的工況可以分成兩段，第一段卸載操作至50%，第二段卸載操作至完全卸載。

6 掛籃行進過程研究

6.1 掛籃行進操作的準備工作

卸下吊桿之后，在水平方向的推力設備及縱向梁兩端的中部吊桿安置在吊籃上，推動機構中的千斤頂、行進軌道和相關輔助設施，卸下行進桁架后側并把小車設置在行進軌道之上。

6.2 掛籃行進相關流程

掛籃系統行進前，把吊籃前側的非必要工況負荷傳導到傾倒過后的水泥混凝土主梁。人工手動用在低速移動掛籃。相關檢測人員需要全周期監控，假如出現偏差，需要利用舉升裝置實施糾正。在掛籃行進到理論區域前務必小心，以保證吊籃的定位及現場操作安全。

7 結束語

綜上所述，本文以某橋梁工程為研究對象，借助掛籃系統構造的技術特性結合該橋梁項目的實際情況選定了掛籃系統的類別，再經過工程實際中掛籃系統的規劃設計、安裝、預壓及行走，總體講述了掛籃法施工作業的整體工藝過程，并且詳細研究了施工作業過程中核心技術的控制，希望本文可以對于相似橋梁工程掛籃系統的施工作業提供技術參考。