鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑掛籃設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

何 偉

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000)

近些年來(lái)，國(guó)外廣泛將懸臂澆筑法用于修建大跨度鋼筋混凝土拱橋。懸臂澆筑施工具有不受橋下地形條件限制、不中斷橋下通航或通車、對(duì)設(shè)備的起重能力要求不高、易于控制施工變形、結(jié)構(gòu)整體性好、對(duì)環(huán)境的破壞較小等特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)對(duì)采用懸臂澆筑法施工大跨度鋼筋混凝土拱橋的研究較少，因此有必要對(duì)施工過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。本文主要針對(duì)懸臂澆筑法施工大跨度鋼筋混凝土拱橋過(guò)程中所采用的掛籃進(jìn)行研究，對(duì)掛籃的設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行一些探討。

1 工程概況

本文以某在建鋼筋混凝土拱橋?yàn)楣こ瘫尘埃摌騼艨鐬?82 m，矢跨比1/6，橋面全寬30 m，分為上下行兩幅橋。每片拱箱為單箱雙室結(jié)構(gòu)，高3.5 m，寬9.6 m。懸澆節(jié)段最大重量約231 t。橋型布置如圖1。

圖1 橋型布置

2 掛籃設(shè)計(jì)

所采用的掛籃由承重系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、支反力系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等構(gòu)成。主桁全長(zhǎng)16.6 m，桁高4.6 m，總高5.1 m，兩三角桁片中心距離11 m，一個(gè)掛籃含模板重74 t。掛籃構(gòu)造見圖2～圖6。

2.1 承重系統(tǒng)

承重系統(tǒng)由底籃、三角形側(cè)桁架、掛鉤及掛鉤橫聯(lián)、吊錨桿和斜拉桿構(gòu)成。

圖2 掛籃一般構(gòu)造立面

圖3 掛籃一般構(gòu)造1－1半截面

圖4 掛籃一般構(gòu)造2－2半截面

底籃主要由前部橫梁、中橫梁、后橫梁、前后中縱梁、前小縱梁及后小橫梁、斜腹桿等組成，底籃構(gòu)造見圖2～圖6。側(cè)桁架采用三角形結(jié)構(gòu)，用寬翼緣H型鋼構(gòu)成上、下弦桿和前后大拉桿，小腹桿采用窄翼緣H型鋼，各桿件之間采用高強(qiáng)螺栓連接。側(cè)桁架構(gòu)造見圖2。掛鉤固結(jié)于側(cè)桁架的頂端，支承在鋪設(shè)于拱箱頂面滑道的滑船上，上下弦桿、斜桿所受力都傳至掛鉤，承擔(dān)新澆混凝土的重量和掛籃自身的重量。掛鉤橫梁為厚鋼板焊接成的箱形截面，在澆筑混凝土階段與掛鉤進(jìn)行連接，以改善掛鉤受力和減少變形，在橫梁中部設(shè)置兩道錨桿與拱箱頂板連接，減少橫梁中部上撓度，從而減少掛鉤下?lián)?。掛鉤及掛鉤橫梁構(gòu)造見圖1和圖3。斜拉桿為32精扎螺紋鋼筋，對(duì)稱設(shè)置在前橫梁與前中縱梁交叉點(diǎn)兩側(cè)的前橫梁上，每側(cè)兩根，以改善掛籃整體受力和減少前端變形，使前端最大撓度滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ 041－2000的要求。斜拉桿布置見圖6。

2.2 行走系統(tǒng)

行走系統(tǒng)由滑船、滑槽、千斤頂、反力座及反力輪等構(gòu)成，見圖3和圖4?；糜谥С袙煦^鉸座，行走時(shí)帶動(dòng)掛鉤移動(dòng)?；凼怯娩摪寮庸こ傻牡功行螛?gòu)件，它固定在已澆拱肋上，通過(guò)滑船支撐著掛鉤。反力輪是由鋼套管、鋼板和軸承組成的，附著在后橫梁上。掛籃行走時(shí)，反力輪支撐在已澆拱箱的底板上，配合掛籃移動(dòng)。澆筑混凝土?xí)r，反力輪與拱箱底板不接觸，不再受力。

圖5 掛籃一般構(gòu)造3－3截面

圖6 掛籃一般構(gòu)造4－4截面

2.3 支反力系統(tǒng)

支反力系統(tǒng)主要由掛鉤鉸座、軌道剪力鍵及滑船限位鋼銷、后橫梁上的可調(diào)節(jié)支承墊塊、止退鋼銷等構(gòu)成，見圖2和圖5。掛鉤鉸座上端通過(guò)高強(qiáng)螺栓與掛鉤連接，下端為球形面，支承于滑船球窩內(nèi)?；熊壍兰袅︽I為厚25 mm鋼板，焊接在滑道下沿，并置于拱背預(yù)留孔內(nèi)，起定位滑道和防止滑道下滑的作用?；尬讳撲N起限位滑船和掛鉤的作用。后橫梁上的可調(diào)節(jié)支承墊塊可作為澆筑混凝土?xí)r掛籃的反力支點(diǎn)。止退鋼銷為梯形螺紋鋼棒，在后橫粱上設(shè)置四個(gè)止退鋼銷;澆筑混凝土?xí)r，止退鋼銷通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)上升進(jìn)入底板預(yù)留孔內(nèi)，頂部設(shè)置矩形螺帽與預(yù)留孔側(cè)壁混凝土充分接觸，掛籃行走時(shí)，止退鋼銷下降脫離拱箱底板預(yù)留孔。

2.4 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由底模、外側(cè)模、內(nèi)模及端模組成，見圖3。內(nèi)模和端模工地自行設(shè)計(jì)加工，可用組合鋼模板或木模板，以便于內(nèi)模從橫隔板預(yù)留人洞拆除。外側(cè)模和底模面板皆采用5 mm厚鋼板;外側(cè)模板豎背銷采用槽鋼，縱背銷采用10 mm厚鋼板;底模板縱背銷采用工字鋼，橫背銷采用10 mm厚鋼板，底模板分塊縱橫連接處設(shè)槽鋼。外側(cè)模高度方向不分塊，沿拱軸方向分成5塊，根據(jù)拱箱各分段長(zhǎng)度模板總長(zhǎng)可組合為7.5 m、7 m和6.5 m。底模板橫向分成兩塊，為適應(yīng)拱腹曲線變化，縱向共分6塊。

3 掛籃施工及其注意事項(xiàng)

3.1 掛籃的施工

3.1.1 掛籃的安裝

采用掛籃澆筑混凝土?xí)r，將掛籃安裝在第一段用現(xiàn)澆支架澆筑的拱箱上，將后橫梁上的四根止退鋼銷旋轉(zhuǎn)上升，插入已澆拱箱底部的預(yù)留孔內(nèi)。將可調(diào)節(jié)支承墊塊安裝在后橫梁上，作為支座把掛籃后端支撐在拱箱的底板上。定位滑船并安裝錨固好掛鉤橫梁，使掛籃不下滑。安裝中橫梁吊桿、前橫梁斜拉桿和模板系統(tǒng)，調(diào)整底模標(biāo)高。

3.1.2 掛籃的移動(dòng)

掛籃移動(dòng)時(shí)，先對(duì)稱拆除吊桿、斜拉桿及掛鉤橫梁錨桿，然后通過(guò)調(diào)節(jié)撐桿使底模板與拱箱底板基本脫開，卸下楔形墊塊，同時(shí)后反力輪與拱箱底板充分接觸。拆除側(cè)模板并置于兩邊側(cè)桁上，再拆除掛鉤橫梁。然后利用兩臺(tái)60 t大行程千斤頂，頂升兩側(cè)滑船使兩片側(cè)桁架帶動(dòng)底平臺(tái)及模板同時(shí)慢慢向前移動(dòng)。縱移到位后，安放好墊塊并微微下降止退鋼銷，使在拱箱節(jié)段施工過(guò)程中止退鋼銷不承受豎向力，僅承受剪力;安裝吊桿、斜拉桿及掛鉤橫梁，通過(guò)調(diào)節(jié)頂桿調(diào)整底模至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后澆筑混凝土，完成一個(gè)循環(huán)。

3.1.3 掛籃的拆除

①拆除模板、吊桿及斜拉桿;②拆除掛鉤橫梁;③拆除后平臺(tái)連接桿件;④拆除前中縱梁及前部大小橫梁;⑤拆除后中縱梁;⑥拆除前施工操作平臺(tái);⑦拆除后橫梁、支承墊塊及至退鋼銷;⑧拆除臨時(shí)穩(wěn)定用倒鏈滑車并利用運(yùn)輸纜索吊運(yùn)三角形主承重桁架至岸上拆除;⑨最后拆除滑船與滑道。

3.2 掛籃使用注意事項(xiàng)

(1)掛籃行走時(shí)，兩側(cè)千斤頂?shù)捻斏俣葢?yīng)基本一致，防止走偏卡軌。

(2)混凝土澆筑時(shí)應(yīng)注意左右對(duì)稱，防止偏載過(guò)大，應(yīng)同時(shí)注意掛籃的變形觀測(cè)。

(3)施工時(shí)應(yīng)特別注意以下部位的觀察:①前橫梁;②后橫梁及止退鋼銷;③前、后中縱梁;④掛鉤、滑船及滑道，應(yīng)注意掛鉤是否有滑出滑槽現(xiàn)象。

(4)止退鋼銷懸臂長(zhǎng)度應(yīng)控制在15 cm左右，最大不應(yīng)超過(guò)18 cm，防止鋼銷受彎破壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用懸臂澆筑法施工大跨度鋼筋混凝土拱橋具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此該施工方法值得推廣，但國(guó)內(nèi)對(duì)該方法研究較少，應(yīng)該在對(duì)該方法進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上加以采用。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工注意事項(xiàng)等方面對(duì)懸臂澆筑法施工中的重要設(shè)備——掛籃進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，為今后準(zhǔn)備采用這種方法施工的工程技術(shù)人員提供了有價(jià)值的參考。

［1］李曉斌.大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工控制與模型試驗(yàn)研究［D］.西南交通大學(xué)，2008

［2］梅瑞泰.大跨度連續(xù)梁橋掛籃設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)［J］.鐵道建筑，2009(9):9－11

［3］路橋集團(tuán)第一公路工程局.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［M］.北京:人民交通出版社，2000