增江大橋懸臂施工掛籃設(shè)計及施工控制

1、<p>　　增江大橋懸臂施工掛籃設(shè)計及施工控制</p><p>　　摘要：在施工方便性、經(jīng)濟性和安全性較等方面比較了幾種掛籃，結(jié)合增江大橋?qū)嶋H情況，選擇三角掛籃結(jié)構(gòu)形式，并介紹了其詳細構(gòu)造。建立掛籃計算模型,計算分析施工過程和走行過程中掛籃的受力和變形情況。進一步對三角掛籃施工過程中質(zhì)量控制進行總結(jié)分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：懸臂施工；連續(xù)梁；三角掛籃 </p&g

2、t;<p>　　中圖分類號：TU74；文獻標(biāo)識碼：A ；文章編號： </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　增江大橋位于增城市正果鎮(zhèn)及小樓鎮(zhèn)，橫跨增江，大橋全長799.29m，其中主橋跨徑組合為68+2x110+75+55，共418m（橋跨布置圖見圖1所示）。主橋的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂澆筑法施工。箱梁梁高和底

3、板厚度均按1.8次拋物線設(shè)計，采用單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土，110m跨梁高從跨中3.0m變化至根部的6.5m，懸臂板根部厚度為80cm；110m跨箱梁底板厚度從28cm變化至根部90cm。1#、2#、3#墩懸臂兩端對稱各14個節(jié)段，4#墩懸臂增城方向4個節(jié)段，從化方向5個節(jié)段，1#、2#、3#、4#墩的0～1#塊均采用支架現(xiàn)澆，從2#塊開始掛籃施工。 </p><p>　　圖l：增江大橋主橋布置圖 </p>

4、;<p>　　2 掛籃形式的選取 </p><p>　　掛籃的設(shè)計主要根據(jù)施工圖紙、施工及變形要求、施工荷載、施工條件及安裝位置等進行綜合考慮。在比較了無弦無平衡重掛籃、菱形掛籃、弓弦式掛籃、斜拉式掛籃等結(jié)構(gòu)形式后,選取了三角掛籃形式。該掛籃主要有以下優(yōu)點:重心位置低,走行時的穩(wěn)定性較好；重量較輕，易于搬運和拆裝；結(jié)構(gòu)簡單、桿系少、受力明確；無需平衡重，操作方便，移動靈活、平穩(wěn)；外模、底模隨掛籃一次

5、移動到位，縮短了掛籃的移動時間。 </p><p>　　3 三角掛籃的構(gòu)造 </p><p>　　增江大橋三角掛籃的主體結(jié)構(gòu)為三角形桁架，每臺掛籃有兩片主桁架，主桁架除銷子為40Cr鋼外，其余均由普通型鋼及鋼板組焊而成。掛籃由三角形桁架系統(tǒng)、提吊系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、走行及錨固系統(tǒng)、張拉操作平臺等部分組成，除內(nèi)模為鋼木組合結(jié)構(gòu)外，其余均為鋼結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)如圖2所示）。 </p><

6、;p>　　3.1 三角形桁架 </p><p>　　三角形桁架是掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)，由兩片主桁架、橫聯(lián)、頂橫梁組成。掛籃的前吊點均設(shè)置在頂橫梁上，吊桿全部采用Φ32mm的精軋螺紋鋼。 </p><p><b>　　3.2 提吊系統(tǒng) </b></p><p>　　前吊桿的作用是將底模架、梁體混凝土、施工荷載的重量傳至主桁架上，每組吊桿采用2

7、個千斤頂通過放置在頂橫梁上的扁擔(dān)梁調(diào)節(jié)底模標(biāo)高。后吊桿的作用是將底模架荷載的一部分傳至己成型的箱梁底板上，底板上端放置2個千斤頂通過扁擔(dān)梁調(diào)整底模標(biāo)高。 </p><p><b>　　3.3 模板系統(tǒng) </b></p><p>　　模板由底模、外側(cè)模、內(nèi)模、外端模等幾部分組成，側(cè)模板采用5?厚的鋼板，底模采用6?厚的鋼板，內(nèi)模由內(nèi)模架及吊架組成，外端模采用木板做面板，

8、背面用型鋼做肋加強。 </p><p>　　3.4 走行及錨固系統(tǒng) </p><p>　　掛籃縱梁下面的橋面用砂漿找平，使兩道縱梁處于同一水平面。將備用支座安放到距已澆筑節(jié)段前端30cm處并錨固，在支座底面墊適合的鋼板，使四個支座處于同一水平面。掛籃行走時，在后錨點上，用特制小輪反掛于行走軌道的上翼緣板，用液壓千斤頂驅(qū)動掛籃前移。行走軌道的固定,是通過箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋(或預(yù)埋精軋螺紋鋼)安

9、裝反壓梁進行固定。掛籃行走到位后，將后支座鋼板抽出，支座移作備用。 </p><p>　　4 掛籃加工和制作 </p><p>　　掛籃主要單元部件由工廠加工運送到現(xiàn)場，部分特殊構(gòu)件由現(xiàn)場制作，所有構(gòu)件運送到現(xiàn)場后開始安裝，在0#、1#段施工完成后，主墩上一組2個掛籃一起拼裝。焊接完成后需對焊縫進行探傷檢測，合格后方可使用。 </p><p><b>　　

10、5 掛籃設(shè)計驗算 </b></p><p>　　5.1 荷載參數(shù)及組合 </p><p>　　荷載組合時需考慮混凝土澆筑時脹模等系數(shù)的超載系數(shù)，動力系數(shù)，掛籃空載行走時的沖擊系數(shù)。荷載有三種組合情況，組合:混凝土重量+超載+動力附加荷載+掛籃自重+人群和機具荷載；荷載組合:混凝土重量+超載+掛籃自重+人群和機具荷載；荷載組合:掛籃自重+沖擊附加荷載。荷載組合用于主桁架承重系統(tǒng)強

11、度和穩(wěn)定性計算,荷載用于剛度計算(穩(wěn)定變形)計算,荷載組合用于掛籃系統(tǒng)行走計算。通過對掛籃各節(jié)段進行計算及分析比較，確定5＃梁段（梁重175.8噸，梁段長3.6m）工況荷載作為掛籃設(shè)計荷載。 </p><p><b>　　5.2 掛籃檢算 </b></p><p>　　檢算內(nèi)容包括：掛籃與梁段混凝土重量比，澆筑混凝土?xí)r最大變形，錨固安全系數(shù)，行走時的抗傾覆安全系數(shù)，三

12、角桁架梁，底模前后橫梁、底縱梁、吊梁、滑道、后錨，各連接螺栓、連接板、焊縫等的強度、剛度及穩(wěn)定性檢算。 </p><p>　　5.2.1 掛籃自重（包括桁架、掛籃模板、錨固設(shè)備等）為460KN，掛籃自重與最大梁段重量1757.6KN之比為0.262。比值越低，說明承受節(jié)段單位重量所用掛籃材料越省，整個掛籃系統(tǒng)設(shè)計越合理。規(guī)范規(guī)定掛籃與梁段混凝土重量的比值宜0.3～0.5，0.262略低于0.3，但經(jīng)驗算各設(shè)計指標(biāo)

13、及安全性均滿足要求。 </p><p>　　5.2.2 計算澆筑混凝土?xí)r掛籃最大變形時，不考慮荷載不均勻系數(shù)，經(jīng)計算掛籃最大變形量為8mm≤20mm，滿足規(guī)范最大變形的要求。 </p><p>　　5.2.3 每榀三角架后部有四根Φ32mm精軋螺紋鋼與橋面錨固，每榀三角架的最大后錨力為N＝48.5t，而每根Φ32mm精軋螺紋鋼的許用拉力為60t。則后錨的錨固系統(tǒng)安全系數(shù)為4.9≥2，滿足規(guī)

14、范要求。 </p><p>　　5.2.4 當(dāng)掛籃空載前移到箱梁澆注位置時，處于懸伸空載下的掛籃所受的傾覆力最大。在此工況下可知三角架前端荷載T＝18t，按照1.2的不均勻擴大系數(shù)行走后錨負荷F＝10.8t。行走后錨與主桁架以Φ32精軋螺紋鋼連接，Φ32精軋螺紋鋼許用拉力為60t，則掛籃空載前移時抗傾覆安全系數(shù)為5.5≥2，滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　5.2.5 經(jīng)驗算掛籃各結(jié)構(gòu)

15、、構(gòu)件及連接的強度、剛度及穩(wěn)定性檢算均滿足要求。 </p><p><b>　　6 掛籃預(yù)壓試驗 </b></p><p>　　為確保掛籃施工質(zhì)量和安全，拼裝完畢后需對掛籃進行荷載試驗。預(yù)壓前、預(yù)壓后以及卸載后，對掛籃標(biāo)高、變形等進行跟蹤觀測，以掌握掛籃彈性和非彈性變形的具體數(shù)據(jù)。 </p><p>　　最大澆筑梁段重量為158t，加載時以最大

16、梁段重量的120%進行預(yù)壓。加載方式采用反力架加載。采取分級加載及卸載，按050%100%120%分級加載，120%100%50%0分級卸載。每級加卸載，整個體系基本穩(wěn)定且持荷時間不少于2小時。 </p><p><b>　　7 掛籃預(yù)壓試驗 </b></p><p>　　7.1 掛籃的使用 </p><p>　　在混凝土澆筑前，應(yīng)對掛籃進行全

17、面檢查，重點是后錨系統(tǒng)及各吊桿。 </p><p>　　掛籃行走是掛籃施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，為確保掛籃行走安全，掛籃行走時要注意：(1)在張拉壓漿后6～8小時，終凝后方可移動掛籃。(2)由于掛籃傾覆力矩主要靠后錨點來抵抗，掛籃行走前，必須對軌道的錨固情況進行重點檢查。(3)兩側(cè)掛籃要同步對稱前移，同時嚴格控制各千斤頂?shù)男谐?，及時檢查各構(gòu)件的位移量，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整。(4)掛籃預(yù)留孔位置要準(zhǔn)確，保證底模位置的準(zhǔn)

18、確，使各吊桿不受彎不受剪。 </p><p>　　7.2 混凝土施工的質(zhì)量控制 </p><p>　　7.2.1 安裝模板：模板就位后，應(yīng)對其平面位置、標(biāo)高、節(jié)點聯(lián)系及穩(wěn)定性進行檢查，全部合格后，方可進行下一步工作。在澆筑混凝土?xí)r，安排專人進行模板檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。 </p><p>　　7.2.2 混凝土澆筑：在初凝前連續(xù)的澆筑完成整個節(jié)段?；炷翝仓?yīng)遵循

19、“先前端，后后端”的施工順序，使掛籃的較大變形及早發(fā)生，避免箱梁交接面新老混凝土處出現(xiàn)裂紋。澆筑應(yīng)保持懸臂兩端掛籃荷載相對于墩頂?shù)南鄬ζ胶猓炷劣啥枕斘恢脤ΨQ向兩端掛籃均衡泵送，同時橫向要沿橋軸線平衡澆筑，防止箱梁發(fā)生扭曲變形。 </p><p>　　7.2.3 其它注意問題：嚴格控制梁段的混凝土澆筑方量，以減少實際值與計算采用值之間的誤差。應(yīng)在當(dāng)日22：00～次日凌晨日出前完成立模，以避免不均勻溫度的影響。

20、</p><p>　　7.3 掛籃施工監(jiān)控 </p><p>　　大跨度連續(xù)梁橋施工時，掛籃變形、箱梁自重、溫度等對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形存在影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計值與實際測量值存在偏差。需建立合理的計算模型，根據(jù)實際施工工序、荷載參數(shù)等進行施工監(jiān)控計算，得出施工控制的目標(biāo)值，為下一節(jié)段的立模標(biāo)高和線形調(diào)整提供依據(jù)，確保成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形符合設(shè)計要求。 </p><p&g

21、t;　　實時監(jiān)測主要有：物理測量（時間、溫度等），力學(xué)監(jiān)測（主梁及橋墩混凝土應(yīng)力應(yīng)變），線形監(jiān)測（主梁線形、軸線偏位等）。應(yīng)變及線形測量均應(yīng)選在凌晨溫度穩(wěn)定、無風(fēng)狀態(tài)下。主梁每一節(jié)段施工的應(yīng)力測試和線形監(jiān)測一致，均有五個工況：掛籃前移定位后，節(jié)段混凝土澆筑前，節(jié)段混凝土澆筑后，預(yù)應(yīng)力張拉前，預(yù)應(yīng)力張拉后。 </p><p><b>　　8 結(jié)語 </b></p><p&g

22、t;　　三角掛籃施工方便、經(jīng)濟且安全性較高。設(shè)計時需充分認識掛籃在施工過程和走行過程中各構(gòu)件的傳力機理，建立掛籃在各種工況下的計算模型，完整地分析各桿件的受力和變形情況及掛籃的整體工作情況，計算表明增江大橋三角掛籃滿足施工過程中受力和變形的要求。掛籃施工還需注意施工過程中質(zhì)量的控制，加強掛籃施工監(jiān)控，確保結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形符合設(shè)計要求。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></

23、p><p>　　[1]小沃爾特?波多爾尼(美),J?M?米勒爾(法).預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁分段施工和設(shè)計[M ].萬國朝,黃邦本譯.北京:人民交通出版社,1986. </p><p>　　[2]王武勤.PC橋梁懸臂灌注施工掛籃的發(fā)展[J].橋梁建設(shè),1997,(4):55257. </p><p>　　[3]周永興,何北益,鄒毅松等.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出

24、版社,2001． </p><p>　　[4]何沁,黎訓(xùn)國.大跨度連續(xù)剛構(gòu)輕型三角形掛籃的設(shè)計.華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版)第21卷第4期.2004年12月. </p><p>　　[5]孟鋼,葉建良,徐國亮.南通市城閘大橋主梁掛籃懸臂施工質(zhì)量控制要點.公路,2009年3月. </p><p>　　作者簡介：王艷(1981--)，女，吉林通化人，漢族，碩士，路橋助