利用菱形挂篮进行波形钢腹板吊装安装的施工技术

李志刚

(1.广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001；2.南宁市筑路技术与筑路材料工程技术研究中心，广西 南宁 530001)

0 引言

波形钢腹板PC组合箱梁桥起源于法国，在日本得到了进一步的推广和发展[1]，结构上属于钢-混组合梁桥，最鲜明的特征是用10～30 mm厚的波折形钢板取代传统混凝土箱梁30～80 cm厚的混凝土腹板[2]。随着桥梁跨径的增大，波形钢腹板的安装成了现场施工需解决的难题，本文介绍了一种波形钢腹板安装施工技术，适用于当采用挂篮悬臂浇筑施工时，各种跨径的波形钢腹板PC组合箱梁桥的波形钢腹板安装施工。

1 工程概况

某高速公路特大桥设计为一座单箱单室波形钢腹板连续刚构桥，主桥跨径为(92+172+92) m，单幅桥宽12 m，在同类型桥梁中，是目前国内在建主跨跨径最大的波形钢腹板PC组合箱梁桥。桥梁位于红水河上，河道通航标准为内河Ⅳ级航道。箱梁按2.8 m、3.2 m、4.8 m梁段长度分段，箱梁顶板宽12.0 m，底板宽6.5 m，0#块箱梁高度为11.5 m，跨中箱梁高度等高为5.0 m。单个T构共有21个悬臂段，0#～3#梁段为预应力混凝土，4#～21#梁段为波形钢腹板，施工时共需要安装186块波形钢腹板，波形钢腹板各节段之间采用重叠贴角焊接，连接处设置M22普通螺栓进行临时连接。其中，4#梁段波形钢腹板尺寸为8.057 m×3.2 m，重6.35 t；21#梁段波形钢腹板尺寸为4.175 m×4.8 m，重3.769 t。箱梁采用菱形挂篮悬臂对称浇筑施工，箱梁顶板和底板一次浇筑完成。

当桥梁跨径较小，在常规塔吊覆盖半径之内时，传统的施工方法是利用主墩附近设置的塔吊进行波形钢腹板的运输和安装，本桥的主跨达到了172 m，已经超过常规塔吊的作业半径覆盖范围，塔吊不能满足现场波形钢腹板的安装施工要求。本施工技术通过对传统的菱形挂篮进行结构设计优化，在挂篮上加装吊装系统，在已浇筑箱梁顶板上设置运输系统，并依靠主墩旁设置的塔吊进行波形钢腹板从桥下向桥上的倒运，从而完成波形钢腹板安装时倒运、运输、安装的整个施工流程。运输系统和吊装系统在纵桥向随着箱梁节段的浇筑可以不断延伸，因此本施工技术可以应用于各种跨径的波形钢腹板PC组合箱梁桥的上构挂篮悬臂浇筑施工。

2 吊装系统及运输系统设计

2.1 菱形挂篮吊装系统设计

菱形挂篮由主桁架、行走轨道、锚固系统、吊装系统、模板系统等构件组成[3]。

主桁架由2[40a槽钢销接成菱形，两片桁架由前上横梁、后上横梁进行连接，作为挂篮的主要受力结构。采用I45a工字钢的底纵梁和采用双拼H50焊接而成的前下横梁及后下横梁组成挂篮的底托，作为箱梁底板浇筑的承重结构。挂篮前上横梁和前下横梁采用钢吊带进行连接，挂篮后锚通过精轧螺纹锚固在箱梁顶板上，利用φ32 mm精轧螺纹钢将挂篮后下横梁锚固在上一个已浇筑箱梁节段的底板上。挂篮的行走通过轨道上设置的长行程空心千斤顶及轨道前端的反力架和精轧螺纹钢组成行走系统，通过空心千斤顶的顶推推动挂篮前移，同时挂篮的后锚反托上设置钢制滚轮，以减少挂篮前移时与轨道的摩擦。挂篮的轨道为通长整体式轨道，在挂篮前移前先将轨道进行前移，通过挂篮前支点设置的千斤顶将挂篮前支点进行顶升，然后将轨道向前方进行拉伸。

挂篮模板系统由底板模板、底板侧模和顶板模板组成，在波形钢腹板梁段挂篮无侧模。

挂篮的波形钢腹板吊装系统主要由10 t电动葫芦、电机、起重架立柱、起重架横杆、起重架剪刀撑和采用I40a工字钢的行走轨道组成。吊装系统纵向行走轨道与挂篮的前上横梁、后上横梁、起重架立柱进行焊接，在纵向轨道上安装电机，实现吊装系统纵桥向方向的移动。同时在纵向轨道的电机下安装横向轨道，横向轨道上安装电机，并在电机下安装电动葫芦，实现吊装系统的横桥向移动，电动葫芦用来实现竖向方向的吊装。

吊装系统轨道设计时应考虑最不利的荷载工况，即单根轨道能承受最大块段波形钢腹板的重量及其冲击荷载。同时，在吊装系统轨道的上方设置平联，以提高轨道的稳定性。

2.2 运输系统设计

运输系统设在桥面上，由轨道和运输小车组成，运输小车主要包括平车骨架、平车面板、平车车轮、电机等。

平车骨架由[25a槽钢根据设计尺寸焊接成整体，骨架间由∠100°×10的横联进行连接增加平车整体的稳定性。平车面板由[10槽钢和σ8面板进行焊接组成，作为放置波形钢腹板的平台。在平车骨架上安装电机底座板进行电机的安放，同时在电机底座板与平车骨架间设置加劲板。平车车轮采用φ300的钢轮，电机与钢轮间利用传动轴进行连接，电机带动钢轮实现平车的移动。

运输系统轨道利用[10槽钢制作，铺设在已浇筑完成的梁段顶板上，并与顶板上预埋的钢筋进行焊接固定，由于箱梁存在纵、横坡，轨道与顶板间的空隙需要钢板进行支垫，保证槽钢轨道的平顺，防止运输小车在行走的时候出现“跳车”的情况，避免造成波形钢腹板掉落，确保运输过程中的安全。

3 波形钢腹板吊装安装

3.1 波形钢腹板运输

将运输小车停放在0#块顶板的轨道上，利用安放在0#块附近的塔吊将波形钢腹板从钢栈桥上吊放在运输小车上，波形钢腹板与运输小车间利用枕木进行支垫，启动运输小车沿着顶板纵桥向铺设的轨道将波形钢腹板运输至挂篮吊装系统下方等待吊装安装。

3.2 波形钢腹板吊装安装

吊装安装波形钢腹板之前先将挂篮底模板调整到位，利用全站仪在底模板上放样出待安装波形钢腹板最前端的竖向投影点并做标记，在待安装波形钢腹板底部设置钢凳进行支撑，并利用水准仪调整钢凳支撑的高度，确保波形钢腹板的高程符合设计的要求。用运输小车将波形钢腹板运输到吊装系统正下方水平放置[4]，将吊装系统电动葫芦的钢丝绳穿过波形钢腹板上设置的PBL连接件的孔中并将钢丝绳用U型扣进行锁定，在吊装过程中应保证波形钢腹板与钢丝绳固定牢靠，波形钢腹板不发生松动和摇摆。利用电动遥控器控制电动葫芦缓慢匀速地提升钢腹板，遥控吊装系统上的电机沿纵向和横向轨道将波形钢腹板运送至待安装的腹板位置处，将波形钢腹板穿过顶板模板进行缓慢下放，此过程中避免与模板发生碰撞，将波形钢腹板调整位置后用M22临时连接螺栓将安装的波形钢腹板与上个箱梁节段的波形钢腹板进行连接并拧紧。在安装的过程中利用重力铅垂线校核波形钢腹板的竖向垂直度，并利用手拉葫芦进行纠偏。

波形钢腹板初步安装完成，对平面位置、竖向高程和垂直度进行重新校核，均满足设计及规范的要求后将所有的M22连接螺栓全部拧紧到位，并对安装好的波形钢腹板设置内支撑。内支撑的设置形式是采用型钢桁架将波形钢腹板上设计预留的连接耳板进行连接锁定，起到既顶又拉的作用[5]，避免已经安装无误的波形钢腹板在混凝土浇筑和振捣的过程中发生偏位的现象。波形钢腹板固定牢固后采用CO2保护焊对波形钢腹板进行现场贴角焊接，随后进行钢筋绑扎、混凝土浇筑等后续施工。

待当前箱梁节段施工完毕后，将带有吊装系统的菱形挂篮前移至下一个待施工梁段，同时将运输系统的轨道接长，循环上一个梁段的施工，直至全桥合龙。

4 结语

在主跨跨径达到172 m的波形钢腹板连续刚构桥建设中，利用在菱形挂篮上加设吊装系统，配合桥面上设置的运输系统及主墩附近安装的塔吊进行波形钢腹板的运输及安装，很好地解决了常规吊装设备无法进行大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥的波形钢腹板吊装安装问题。采用本施工技术进行波形钢腹板安装施工，塔吊的占用时间少，一个悬臂T构两侧的挂篮可以同时安装波形钢腹板，减少了波形钢腹板安装所花费的时间，提高了施工效率，对后续采用悬臂浇筑施工的波形钢腹板PC组合箱梁桥的建设具有一定的参考价值。