桥梁工程中悬臂现浇箱梁菱形挂篮的施工技术

柯浩斌

（合诚工程咨询集团股份有限公司,福建 漳州 361000）

桥梁工程中悬臂现浇箱梁菱形挂篮的施工技术

柯浩斌

（合诚工程咨询集团股份有限公司,福建 漳州 361000）

悬臂现浇箱梁菱形挂篮施工技术是箱梁工程施工中一种常用的施工方法,主要由底托系统、菱形主桁架、行走和锚固系统、悬吊提升系统、模板系统几个部分组成。现以实际工程为例,对悬臂现浇箱梁菱形挂篮施工技术进行分析和探讨,首先分析菱形挂篮参数设计,其次详细阐述挂篮施工技术,最后对测量控制进行分析。

悬臂现浇箱梁；菱形挂篮；测量控制；挂篮预压

1 工程概况

某特大桥主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构跨北港航道,引桥为30m标准跨径装配式预应力混凝土连续T梁。跨南港航道处为4×40 mT梁。主桥上部结构为（77+140+77）m变高度预应力混凝土连续刚构,箱梁采用单箱单室直腹板截面,箱梁顶板宽15.5 m,悬臂长3.75 m,底板宽8.0 m。箱梁0#块节段长12 m,在支架上浇筑。两侧各有16个悬浇节段。节段长度为6×3 m、5×4 m和5×5 m,采用挂篮悬臂浇筑施工,合拢段长度为2 m,在吊架上浇筑,吊架控制重量350 kN。边跨现浇段长5.9 m,在支架上现场浇筑。根据总体施工安排,主梁采用菱形挂篮施工,全桥共投入4套（8支）挂篮在2个主墩部位分4个工作面平行作业。

2 菱形挂篮的参数设计

（1）菱形挂篮总长度为10.2 m,高度为4.1 m,宽度为17 m。

（2）菱形挂篮最大悬臂浇注重量不超过240 t,其中7#梁段为最大悬臂梁区域,实际设计重量为198.4 t。

（3）挂篮自身也具有一定的重量,通过测量得知挂篮自重达88.704 t,挂篮与最重节段箱梁的重量比为0.447。

（4）悬浇箱梁的长度分为三种形式:3 m长的悬浇箱梁、4 m长的悬浇箱梁和5 m长的悬浇箱梁。

（5）悬浇箱梁的高度也给出了严格的界定,即高度变化应控制在8.21 m～3.2 m范围内。挂篮纵坡应小于5%。

（6）空篮行走时抗倾覆稳定系数为5.5,浇注时其抗倾覆稳定系数应为2.16。

（7）挂篮主桁架的变形量应控制在20 mm以内,浇注混凝土过程中挂篮的的最大形变量为12.8 mm。

（8）悬吊系统吊杆应满足一定的安全性原则。

（9）主桁后锚锚杆安全系数等级为2.98。

3 挂篮施工技术

3.1 拼装流程

挂篮拼装应遵循一定的原则,流程如下:首先进行轨道安装工作；其次将承重主桁、后片桁架安装到位；再次安装前横梁、前吊带与后吊带；最后安装底篮、外模板与内模[1]。

3.2 安装要点

在已浇筑完成的0#块箱梁顶面,使用型号为M30的高强度水泥砂浆对行走轨道位置进行找平处理。在找平中,施工人员应严格控制箱梁的标高,确保箱梁标高与主桁标高处于同一水平线上[2],反复测量砂浆层与顶面标高是否满足要求,待复核通过后安装垫块与行走轨道；使用螺纹钢筋和轨道压梁将行走轨道固定到位,不得出现滑动等不良现象。挂篮的安装应采取对称方式进行,采用由内向外的方式安装。为了确保桁架自身的稳定性,可在每片桁架的横向位置施加临时风缆,起到固定的目的。行走小车应与挂篮后锚点销轴进行有效连接,前支点受力较集中,应进行加强处理,提高构件局部稳定。

对每根锚杆施加一定的力,并将其作用在挂篮后锚点节点板上的反力梁上。主桁安装结束后,施工人员需将前横梁吊装到固定位置,并将前吊带从横梁部位进行穿插。采取整体吊装的方式进行底篮的安装工作。施工中应结合现场情况,首先完成底篮的拼装工作；其次借助起重设备将底篮抬吊到位并安装吊带。对于海上作业的底篮,由于所处区域的特殊性,可采取单根吊装的方式进行作业,先使用起重设备将前后托梁运送至特定位置,继而安装前后悬吊吊带,最后逐一吊装工字钢分配梁[2]。采取整体吊装的方式完成外模的吊装作业。对于内模而言,先进行内顶模的吊装,继而进行内侧模的吊装,直至完成全部的挂篮拼装工作。

3.3 挂篮预压

3.3.1 预压方法

采取千斤顶反向加载的方式完成菱形挂篮预压工作,预压应注意与实际荷载分布的差异性。操作流程如下:首先将4只反力架固定在0#块两端的腹板上,两端各2只；其次借助千斤顶对反力架施加一定的力；最后分级预压,求出挂篮的弹性变形数据。

反力架弦杆主要选取的是型号为I36b的工字钢,腹杆则为双拼槽钢组成。为了提高整体结构的稳定性,可在节点部位使用钢板进行加固处理,需注意每个反力架要与箱梁腹板内的钢板焊接牢固,可参照图1所示。

图1 反力架立面图

在挂篮加载过程中,模拟荷载主要由混凝土重量最大的节段决定,0#块两端应采取对称的方式进行加载,借助千斤顶将荷载力传递给挂篮底模,最终传递到主桁部位。在预压过程中施工人员还应不断地关注挂篮监测点的变形状况,并做好细致的记录,为后期计算提供准确的数据。

3.3.2 预压加载

一般而言,将挂篮观测点置于前横梁与前托梁吊带的相对应位置,两边各设置4个观测点。预压准备就绪后,施工人员应采取两边对称的方式对挂篮进行预压工作,共分为3级进行加载,按照30%、80%、120%的等级进行加载。在卸载时主要采取两级荷载力进行,按照80%、0进行。不管是在加载过程中还是卸载阶段均应在结束的30 min内进行一次水准测点的观测,并将数据进行如实记录,经过分析得知若30 min内的变形值不大于1 mm则表明变形属于正常范围内,即可进行后续阶段的加载或者卸载工作。通过对预压数据进行深入分析,可知前横梁的总变形量为40 mm,前托梁的总变形量为42 mm。

3.3.3 挂篮预压控制措施

（1）在挂篮预压工作开始前,施工人员对挂篮系统进行细致、全面检查,如若不符合设计标准应及时改进,待满足设计要求后进行预压工作,并做好横向保险措施。（2）严格按照对称的模式进行挂篮的预压工作。需设置安全防护网,以保障施工人员的安全。挂篮的悬挂系统应进行加固处理,以免千斤顶坠落造成人员伤亡。（3）在加载中,要由专人负责,进行统筹规划,每级加载完成后需及时测量,并记录数据,完成后方可进行下一级的加载工作。此外,在加载过程中,应严格控制速率,不得过快或者过慢,以免影响加载效率。

3.4 挂篮行走及移位

在桥梁挂篮悬臂施工中,应遵循一定的原则,即现浇节段完成张拉压浆,然后是底篮后横梁上外侧保护和底篮系统吊杆的设置与拆除,注意后锚是最后拆除最先安装。在底模拆除过程中,应使用锚杆在主构架的侧面进行锚固,并将与混凝土块相同长度的轨道铺设在已浇筑完成的混凝土表面,与原有轨道进行法兰盘连接,使整个轨道自成一个整体。在挂篮移动中,需将滑梁需要的吊点扣架安装在顶板预留孔部位,以增强桥梁整体结构的稳定性。

3.5 混凝土浇注

混凝土的浇注是桥梁挂篮悬臂施工中的关键内容。浇注混凝土时,对入模温度及坍落度方面有着非常严格的要求,浇注要均匀,并对挂篮标高情况进行实时记录,为后期评价做出一定的借鉴。

3.6 挂篮拆除

待箱梁悬臂浇注结束后应立即进行拆模作业。拆模要采取两边对称的方式进行,而且拆除顺序与拼装顺序恰好相反。流程如下:首先使用4个20 t的手动葫芦将底篮与外侧模进行整体下放；其次将上横梁进行有效拆除；再次拆卸主桁架；最后拆除轨道。

3.7 挠度控制

按照实际设计高程与预拱度,即可明确待浇筑梁段的立模高程,在施工中,应严格按照高程进行有效立模。施工人员还要定期观测混凝土浇注前后及张拉后悬臂的挠度变化状况,一般选择在早上八点左右进行观测,准确度较高,将所观测的结果进行汇总后,绘制成挠度曲线,便于及时改进施工中的不足之处,提高施工的有效性[3]。

4 测量控制

在混凝土浇注前,需对挂篮各控制点进行观测；在浇注工作结束后,还应对高程与轴线变化动态进行观测。合拢前必须对相接的两个悬臂最后2～4个块段进行联测,确保合拢的精确度满足要求。此外,要综合权衡施工荷载变化,以及体系转换等对最后一个块段立模标高的影响幅度,采取有效的措施进行规避。

5 结语

综上所述,在进行桥梁工程悬臂现浇箱梁菱形挂篮施工时,将挂篮在0#块安装好以后,要立即进行预压,消除非弹性变形,测出弹性变形并检验挂篮的强度与刚度,为线形控制提供依据。在挂篮行走过程中,速度不宜过快,一般要保持在5～10 cm/min。为了避免挂篮产生扭转,提高施工的安全性要求双幅窄和挂篮施工的距离要错开2个块段以上。预留孔要做到不歪不斜、不漏埋。将混凝土和模板接缝位置的拉杆拉紧,防止新混凝土和旧混凝土之间出现错台。挂篮定位时,要对吊带进行反复调整,保证定位的准确性。为了避免产生大的变形影响施工质量,挂篮的底部要有足够的刚度。做好挂篮变形观测工作,避免出现麻面、错台等情况,要尽可能保持线形顺直。加强安全教育培训,做好临时防护工作,避免挂篮施工过程中对桥下通航、行车安全造成影响。

[1]钱有为,陈辉.悬臂浇注箱梁挂篮施工技术[J]铁道建设,.2010, (04):22-25.

[2]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3]童向华,赵增天.浅谈大桥挂蓝施工技术[J].中国水运(下半月), 2009,(04):56-58.

U445.466

B

1009-7716（2017）07-0137-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.040

2017-03-27

柯浩斌（1984-）,男,福建漳州人,工程师,研究方向:桥梁施工技术。