昌江大橋連續剛構三角掛籃設計與施工

李炎軍

摘 要：站前二路跨昌江河橋梁主橋橋型為預應力砼連續剛構，連續箱梁斷面采用單箱直腹板斷面，主梁節段長、質量重、幅寬寬、高度高。本文結合實例，詳細介紹主梁采用三角掛籃懸澆工藝的設計、計算與安裝施工，對同類橋型的掛籃施工具有借鑒參考意義。

關鍵詞：連續剛構;箱梁;三角掛籃;設計;施工

1 工程概況

站前二路跨昌江河橋梁全長975 m，主橋長度269 m，上部結構采用雙幅變高單箱雙室預應力混凝土箱梁，單幅橋面寬20.3 m，底板寬13.3 m，跨徑布置：72+125+72 m。中支點梁高7.5 m，跨中梁高3.0 m，箱梁高度按1.8次拋物線形變化，邊跨與中跨梁高對稱。連續箱梁頂板設置1.5%橫坡，底板底橫向為平坡。截面尺寸：頂板厚30 cm;底板30 cm～

100 cm;腹板45 cm～90 cm，懸臂板長1.5 m， 板根部厚度55 cm。在墩頂及中跨跨中位置設置橫梁。箱梁共分17節段，0#段長度為13 m，其余節段3.0 m～4 m，合龍段長2.0 m。全橋半幅設置1個主跨合龍段及2個邊跨合龍段。0#塊從縱橋向兩側懸臂伸出橋墩各1.5 m，墩梁剛性固結。節段最重為3.5 m長4#塊節段，節段重為249.6 t，混凝土強度等級為C55。

2 掛籃設計

根據本橋實際情況，比較了懸臂式掛籃和菱形掛籃的特點，選用結構輕巧、安裝方便、重心相對偏低的三角型掛籃，掛籃及附件總重量約78 t，與節段重量之比僅為0.31，用鋼量小，成本低廉。

掛籃由主桁架、上下橫梁、懸吊系統、底籃、走行系統、錨固系統、模板系統等組成。

（1）主桁架。主桁架為三角桁架，由主縱梁、立柱、斜拉桿組成，本掛籃設有兩根主桁架，兩根主桁架之間采用鋼桁架連接，保持主桁架的穩定。每片主桁架由一根主縱梁和一根型鋼立柱及兩對斜拉桿組成，主縱梁為自制鋼梁，鋼梁長度12.00 m，截面形式為2H70雙拼，共2根;三角架立柱由兩根2H30雙拼組焊而成;斜拉桿采用兩根H30鋼。兩根主桁架分別布置在箱梁腹板截面中心。

（2）前、后（上、下）橫梁。前上橫梁、前后下橫梁均為雙榀Ⅰ45B工字鋼，兩根工字鋼上、下兩面覆板，長度14.2 m;后下橫梁為雙榀2Ⅰ45B工字鋼，兩根工字鋼上、下兩面覆板，長度14.2 m。

（3）懸吊系統。掛籃懸吊均采用精軋螺紋鋼（前吊帶Φ32，后吊帶Φ32），可以較精確地調節掛籃底模的高度，前后共6根。

（4）底籃。底籃由前下橫梁、后下橫梁及小縱梁組成。小縱梁采用多根Ⅰ30B工字鋼排布。

（5）走行系統。由前后支腿、鋼軌及軌枕組成，作為掛籃主桁滑移時的滑行設施。走行系統采用手拉葫蘆，拉動主桁架進行滑移。

（6）錨固系統。由錨固部件、錨固筋、后錨梁等組成，使掛籃在澆筑砼或底模平臺走行時，具有必要的穩定性。錨固筋利用箱梁頂板上的預留孔，采用Φ32精軋螺紋鋼。

（7）模板系統。為確保梁體外觀質量，外模采用定型鋼模，內模采用竹膠板，腳手架支撐。外模板采取“側模夾底模”形式，根據梁高漸變調整底模。

3 掛籃結構設計計算

3.1 計算參數

（1）Q235鋼容許曲應力：[σ]=190 MPa，容許剪切應力：[τ]=110 MPa。

銷軸材質為45#鋼，[σ]=360 MPa，容許剪切應力：[τ]=196 MPa。

精軋螺紋鋼筋采用PSB930，材料特性為：fy=930 MPa。

（2）混凝土容重取26 kN/m3，鋼彈性模量Es=2.05×

105 MPa。

（3）（施工荷載+模板重量）取混凝土重量的1.05。

（4）荷載組合系數為：1.2×掛籃自重+1.4×（混凝土荷載+模板重量+施工荷載）。

（5）荷載取值：

模板計算荷載包括：模板及支架支撐自重;新澆混凝土自重（含鋼筋重量）;施工人員及設備荷載;傾倒砼與振搗產生的荷載。

模板、支架支撐等自重：

施工人員及運輸機具荷載：

傾倒砼及振搗產生的荷載：

3.2 掛籃強度計算

掛籃設計采用Midas Civil軟件建模計算。

3.2.1 底模強度計算

（1）面板計算。底模采用8 mm鋼板+[8，其中 [8按橫220 mm間距進行布置，密鋪于掛籃底模平臺縱梁上，按單向板計算，按兩跨等跨連續梁計算。

3.3.6 抗傾覆計算

反力為13t，滑道錨固鋼筋采用?32 mm精軋螺紋鋼。整體抗傾覆安全系數按2倍考慮，則后錨固鋼筋拉應力實際為：，滿足要求。

4 掛籃施工

4.1 掛籃安裝

掛籃模板在后場利用墩身模板進行改制，加工后運到施工現場進行現場拼裝。

（1）先在0#塊梁面放樣，標示掛籃主縱梁與后上橫梁的中心線，用水準儀抄平。

（2）走行軌道。將軌道中心線對準主縱梁的標示線，誤差控制在±10 mm內，軌道的底部與橋面接觸位置墊平，誤差控制在10 mm內。

（3）主桁梁。單片主桁梁采用1臺50 t吊車，將主桁吊到橋面后，直接安裝到軌道上，帶緊后錨。

（4）后錨固點及壓架。此裝置是掛籃的關鍵固定系統，安裝時必須認真檢查各危險部位，嚴格按裝配圖進行安裝。

（5）上橫梁。按裝配圖放置上橫梁，并將橫梁和主梁的交接點焊接固定。

（6）吊帶及下橫梁。后下橫梁采用1臺50 t汽車吊吊裝到位，并按裝配圖安裝有關組件，然后利用千斤頂頂升，用汽車吊起吊下橫梁，用吊桿將下橫梁調整到位。

（7）小縱梁和模板。安裝模板前需先校正小縱梁整體平整度，確保模板與小縱梁密貼。

4.2 掛籃就位

（1）放松后吊帶，先旋出吊帶下部的調節螺母，然后拆除該構件。

（2）用手動千斤頂將吊桿組件的扁擔頂起，松開錨具，然后放松千斤頂，使掛籃底籃下降，操作時需保持掛籃的吊桿組件同步進行。

（3）觀察模板的下降情況，采取措施使模板與澆筑段分離。

（4）放置軌道。在主縱梁的下部放置支架。

（5）在主縱梁上放置壓架，拆除后錨固點。

（6）在軌道上放置頂架，用2只32 t千斤頂向前頂推主梁，使整個掛籃推進到下一澆筑段。

（7）安裝后錨固點，調節掛籃主梁的位置，達到施工控制的要求。

（8）提升掛籃底模，使其達到施工控制要求。

（9）安裝后吊帶，并用調節機構將其與主橋底板緊固。

（10）安裝模板，調整有關裝置，澆筑混凝土。

4.3 掛籃推進

（1）拆除所有模板梁體內對拉螺栓，解除約束，外模板向兩側吊移至少10 cm。

（2）利用千斤頂將錨固前后上橫梁卸落裝置調整，使底模脫離箱梁底板。

（3）放松中間主縱梁的后錨，將該主縱梁用千斤頂提升，使其支座脫離橋面，利用邊腹板主縱梁行走。

（4）施工前，在主縱梁上焊接后座扣住已完成箱梁斷面，作為掛籃牽引系統。

（5）帶緊走行后錨，使主縱梁前端上抬，主縱梁前端用走行支架墊實以減小后錨壓力，拆除梁內吊桿。

（6）掛籃前進采用10 t手拉葫蘆拉進，推進時手拉葫蘆作用力大力一致，注意掛籃的平衡同步，確保掛籃的縱軸線方向保持不變。同時，要求對稱兩副掛籃保持基本同步，步差不得超過2 cm。

（7）掛籃推進到位（后吊桿中心位于箱梁節段斷面以內60 cm）后，調整底模至正確位置，底模中軸線偏差不應大于5 mm，安裝后錨吊帶和梁內吊桿。

（8）擰緊錨固扁擔螺母，頂升千斤頂，在松馳狀態下旋松錨固墊塊螺母。繼續頂升千斤頂，使底模緊貼于箱梁底板、翼緣模板且前端底模標高符合施工要求，隨后擰緊錨固墊塊螺母。千斤頂回油，并擰緊錨固橫梁螺母。

（9）擰緊箱梁內吊桿螺母并給予預緊力，使底模與節段梁底充分密貼。

（10）將中間主縱梁放下落于橋面，端部墊實，收緊后錨，使主縱梁前端受力。

（11）混凝土澆筑工況允許風速：8級;

掛籃推進工況允許風速：6級。

（12）掛籃推進全過程應設一名專業監護人監督掛籃操作安全。

（13）同一“T”構兩套掛籃推進距離不得相差0.5 m以上，以確保結構安全。

4.4 掛籃糾偏

為防止各個節段之間銜接偏差而致箱梁合攏后的整體線型不平順，在施工過程中必須采用有效的措施進行線型偏差調整：

（1）測量放樣與線形控制嚴格按技術規范要求進行。

（2）將橋中心線在梁頂板標示出來，掛籃移動時嚴格按中線方向進行。

（3）施工到第10節段后要加強對節段撓度觀測，對平面位置和高程要進一步精確測量。

4.5 掛籃荷載試驗

為檢驗掛籃受力狀況，測量吊帶、后錨在負載下伸長量，為制定掛籃底模預拋高值，決定對最先使用的一套掛籃實施全荷載試驗。

掛籃荷載實驗在平整的場地上進行，采用兩支掛籃主桁架對拉的方式，以4#塊荷載為基準，試驗荷載取249.6 t，分級加載，最大加載為最大使用荷載的1.3倍。預加載以消除掛籃產生的非彈性變形，并測定掛籃實際的承載能力及塊件荷載作用下的變形情況。施工過程中，將掛籃的彈性變形量納入施工預拱度計算考慮。

4.6 三角形掛籃拆卸

（1）拆除順序：與掛籃安裝步序反向進行：

拆除內、外模板→掛籃移到0#塊附近→拆除修飾架→拆底籃→拆主桁架。

（2）把掛籃移到0#塊附近，塔吊作業方便且吊裝能力最大的地方。

（3）拆除修飾架。

（4）拆除底籃。

（5）主桁架拆除：單個掛籃遵循先組裝的后拆，后組裝的后拆，左右三角架對稱拆除原則。即三角架的橫向聯系→斜拉板和立柱→前、后上橫梁→主縱梁聯系梁→主縱梁。

4.7 掛籃施工應注意的問題

（1）掛籃前移時，必須將已澆筑梁段對應的頂板束和腹板束張拉、壓漿完成并達到強度之后方可進行掛籃移動。

（2）箱梁頂板混凝土面，尤其腹板位置頂面應平整，以達到主導梁（或走行軌）安裝要求，埋置的精軋鋼筋必須在一條線上，不能錯位太大。

（3）掛籃安裝時要嚴格控制整體中線位置、水平及上下、左右對稱。

（4）為防止錨固點和后吊桿周邊的混凝土因應力集中而產生裂縫，錨固桿和后吊桿螺栓一定要均勻受力，螺帽要松緊一致，墊木與混凝土接觸面要平整。

（5）掛籃施工時，多為高空作業，必須設臨時圍護欄桿和安全網。

5 結語

通過施工檢驗，本項目設計采用的三角掛籃結構簡單，自重輕，拆卸方便，作業面寬敞。掛籃所需的材料均為常見的普通型材，加工簡單，節約成本，掛的剛度大，變形小，有利于施工的安全和施工監測。掛籃走行采用無平衡配重的走行方式，移動方便、快捷、穩定性好，所有模板同時一起移動，掛籃一次走行到位的時間在4 h～6 h之間，可以極大的節省時間，利于工程進度。

參考文獻：

[1]陳禮忠.大跨度懸臂澆筑連續梁的掛籃設計和應用[J].建筑施工，2012（3）：371-373.

[2]鄒文清，姜峰.南昌生米大橋寬幅式三角輕型掛籃設計與施工[J].世界橋梁，2005（3）：52-55.