大跨度橋梁掛籃施工技術研究

班康全

摘要：新時期、新背景下，加強對橋梁掛籃施工技術的分析有著重要的現(xiàn)實意義。本文旨在研究大跨度橋梁掛籃主要構造、設計原則以及具體的掛籃施工技術應用，為我國橋梁施工企業(yè)在橋梁掛籃施工技術提升方面的發(fā)展提供可行性思路。關鍵詞：橋梁；掛籃施工；設計原則；技術中圖分類號： TU997 文獻標識碼： A 前言掛籃施工是懸臂澆筑法施工中的一種主要施工方法，它不需要架設支架，不使用大型吊機。與其他方法相比，具有結構輕、拼制簡單方便和無壓重等優(yōu)點，確保了高精度、高質(zhì)量安裝，使全部安裝精度均滿足設計要求，節(jié)約了人力、物力、財力，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。我國橋梁施工企業(yè)在橋梁掛籃施工技術方面積累了豐富的經(jīng)驗，取得了重大的突破，今后將會給大跨度橋梁建設帶來更好的發(fā)展。一、掛籃施工技術概述掛籃屬于懸臂施工過程中的一個重要設備，它包括析架式、型鋼式、斜拉式以及混合式這四種。一般來說，掛籃主要包括承重結構、錨固裝置、懸吊系統(tǒng)、工作平臺以及走行系統(tǒng)這幾個部分組成。具體來說，承重結構對施工設備以及新澆筑階段的重量起到承受作用，然后利用錨固裝置及支點把荷載傳遞到施工完成的梁身上。行走系統(tǒng)則是利用四氟乙烯滑板或者軌道來實現(xiàn)，一般使用電動卷揚機提供其牽引動力。在實際施工過程中，由于掛籃不僅對新澆混凝土重量起到承受的作用，還要作為支撐模板、提供張拉及灌漿的場地。因此，它不僅在剛度及穩(wěn)定性上有較高的要求，而且為了方便調(diào)整標高，掛籃還要做到白重較小，這樣可以便于移動。二、掛籃的主要構造分析橋梁掛籃主要是由錨固系統(tǒng)、內(nèi)外模板、底模架、主構架以及行走等主要部分組成。1）橋梁掛籃主構架。橋梁掛籃主構架是橋梁掛籃的主要部分，它主要是由門框以及桁架組成，為了便于桁架的安裝以及運輸，桁架的節(jié)點處采用栓接進行固定，同時，桁架的桿件主要是采用組焊而成；2）底模板以及底模架。通常使用的底模架主要是由30工字鋼組焊形成，掛籃前后的吊點都是設置在底模架的橫梁之上的；3）吊帶。吊帶主要分為兩部分，一是前吊帶，一是后吊帶裝置。前吊帶主要是由150 x 20 ( mm)以及150 x36 ( mm)的鋼板連接而成，分為三大節(jié)，孔間距一般為100mm，如果上吊帶的長度超過了2 500 mm時，施工人員就要拆掉下部的兩端進行重新連接。對于后吊帶裝置，每個吊點主要是采用150 x 36 ( mm)的鋼板組成，下端同樣也是通過吊梁進行連結；4）錨固系統(tǒng)以及掛籃走形。對于掛籃走形裝置，其主要是由千斤頂、前后支座、鋼枕以及軌道等部分組成。例如，軌道主要分為1 m,2 m兩種，這兩種軌道的前后各有兩個支架，后支架在軌道下緣滑動，前支架在軌道頂端滑動，這樣可以增加混凝土土塊的平衡重，防止出現(xiàn)傾覆等問題。三、掛籃的設計原則分析在實際的橋梁掛籃設計中，設計人員應該注意以下幾個方面的設計原則：1）盡量減輕掛籃的自重。掛籃自重是設計時需要注意的重要問題，在滿足掛籃自重要求的同時，設計人員應該盡量減輕掛籃的自重，最好采用新型的自錨平衡式，這樣可以充分的平衡傾覆力矩；盡量縮短掛籃施工工期!為了縮短掛籃施工工期，施工企業(yè)還可以采用各梁端全斷面進行一次性澆筑的形式進行施工；2）保證施工質(zhì)量與安全。橋梁掛籃施工主要是高空超重施工，避免不了會有一些安全問題出現(xiàn)，為此，施工方應該注重施工安全問題，保證施工人員生命安全。在模板設計時，設計人員應該注重混凝土的質(zhì)量以及外觀，實際設計時，設計人員要按照剛度進行模板設計；3）改善施工環(huán)境以及作業(yè)條件。在實際的橋梁掛籃施工時，橋梁頂面施工作業(yè)的空間要盡量的寬敞一些，這樣可以使得施工人員安全、便利的往返，有利于正常放置施工工具；4）根據(jù)實際情況進行設計。不同的橋梁，其掛籃設計需求也是不一樣的，在實際的橋梁掛籃設計時，設計人員應該根據(jù)橋梁的實際分段情況以及掛籃質(zhì)量要求，施工經(jīng)驗以及承受荷載等進行設計，在設計時，除了要滿足掛籃穩(wěn)定性、剛度性以及強度性的要求外，設計人員還應該注意錨固以及行走的便捷，使其重量盡量小于設計要求與規(guī)定。三、大跨度橋梁施工技術工程實例分析（一）本實例中，大跨度橋梁全長650m，橋型的布置是5×40m+（75+125+75）m+4×40m。主橋結構為三跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋。單幅箱梁底度7m，頂面寬度14.43m箱梁的高度由0#的6.8m變?yōu)楹蠑n段的2.5m。懸澆T構兩側各有16個懸澆段，跨中及邊跨合龍段長2m。（二）掛籃設計掛籃設計主要分為主桁架、立柱、斜拉帶、吊掛系統(tǒng)、模板系統(tǒng)以及行走系統(tǒng)這幾部分組成。其中，主桁架對底籃起到承重的作用，其后上橫梁使用的是工字鋼，前上橫梁的中間部位利用工字鋼重疊加焊組合。立柱是將工字鋼安置于主桁支點和后橫梁的交接位置，在每個掛籃中安裝兩根組成三角形受力結構。斜拉帶是使用鋼板焊接而成，由立柱連接產(chǎn)生一個三角形將承載傳遞到主桁上，對主桁受力結構起到改善的作用。吊掛系統(tǒng)主要是對懸澆段施工荷載起到承受作用，它分為前后下橫梁、底?？v梁以及活動鉸這幾部分。模板系統(tǒng)是由底模、側模、翼板模、頂板以及端頭模構成。錨固系統(tǒng)中的后錨由錨桿、滑槽、后扁擔梁以及滾棒構成，在掛籃前移的過程中，主要利用滾棒和后錨扁擔梁進行移動，后錨則保持不動。行走系統(tǒng)主要包括支點、后錨上滑移裝置、平滾以及拖移收緊裝置構成。在其工作過程中，先將掛籃松動，使頂板、地板和箱梁距離20cm，然后利用千斤頂把主桁頂起，進行平滾、后錨的安裝，這樣對兩個葫蘆進行拖動即可使掛籃前進。（三）預壓試驗（1）試驗目的。進行掛籃預壓試驗的主要目的是對各級靜力試驗荷載下掛籃的變形進行測量，進而更好地了解掛籃結構的工作狀態(tài)是否和設計期望一致。具體的標準是將掛籃主桁、底籃以及吊帶的非彈性形變消除掉，并測量出掛籃前端部分在荷載下的豎向位移。（2）試驗方案。一般來說，掛籃的預壓主要是使用水箱加壓法、砂袋法以及試驗臺加壓法。在本實例中結合具體的工程情況，所選擇的試驗方案為水箱加壓法。具體操作是把水箱懸掛在底籃的前橫梁上，將水箱以及其中水的重量作為試驗的荷載，使用逐級遞增加之逐級測量的方法，加載的總重量是最不利塊斷荷載1.25倍。試驗過程中，掛籃加載試驗的平臺為底籃拼裝平臺，在平臺上進行水箱的放置，其中一個掛籃進行兩個水箱的設置，一個水箱有兩個吊點，完成這一工作之后使用2根精軋螺紋鋼把水箱和底籃連接在一起，加水之前利用千斤頂對水箱進行提升，使其距離平臺約30厘米上下，再利用水泵進行逐級的加水，加水的時候要確保兩邊進行的平衡性。我們對于掛籃各部分變形值的觀測主要是通過精密水平儀來實現(xiàn)的，觀測的內(nèi)容除了變形值以外，還有主桁前端的撓度、吊桿受力情況以及斜拉鋼帶的受力情況。 （三）撓度影響因素以及標高的控制在本實例的施工過程中，對撓度產(chǎn)生影響的因素主要有：施工過程中的臨時荷載、一期恒載、掛籃、機具設備、人群荷載、模板、風荷載、基礎沉降、溫濕度變化、橋墩變位、施工誤差等。在這些因素里面還有很多隨機變化以及模糊不定的情況，比如混凝土材料由于本身具備的伸縮徐變、彈性性能等，使得溫濕度的變化將會導致其內(nèi)外溫差的差異，進而給施工造成影響，此外，預應力筋張拉錨桿以及施工荷載在施工過程中，也有可能出現(xiàn)隨機的變化。具體來說，在連續(xù)箱梁懸臂澆注過程中，產(chǎn)生的撓度主要有：各墩上進行分段懸臂澆注過程中產(chǎn)生的T構靜定體系撓度、掛籃承重之后彈性形變以及體系轉(zhuǎn)換之后各階段連續(xù)梁體系撓度等。正是由于懸澆施工箱梁受到這些因素的影響，使得箱梁會出現(xiàn)標高的變化，一般來說，橋梁的跨度越大，這種標高變化也會越大。因此，要做好懸臂澆注過程中的標高控制，對懸澆段立模高度進行及時的調(diào)整。（四）施工質(zhì)量控制（1）單側懸臂澆筑的控制。要對于滿堂支架以及掛籃處在兩端的情況，不要進行同步的澆灌，而是先澆筑支架，然后才能夠進行掛籃的澆筑。在這個過程中，混凝土強度要大于設計強度的80%。針對單側掛籃前移至后續(xù)梁段澆筑的情況，要結合具體的情況于掛籃主梁之上進行不同設置，以此來確保掛籃平衡。（2）單側懸臂掛籃合擾段的澆筑。由于合攏段質(zhì)量容易受到很多因素的影響，因此選擇合理的澆筑時間很關鍵。具體的工作中，首先要保證合攏口兩端梁段橋面以及底板的固定，以此保證其伸縮；其次，合攏前應拆除臨時支撐水平約束；第三，砼摻加微膨脹劑，必要的時候要將標號提高一級；最后，最好在低溫的時候進行合攏，以陰天最佳。結語掛籃施工在大跨度橋梁施工過程中屬于一個重要的部分，當前我國在這方面的研究還有很多不足之處。因此，要在日常的工作中加強這方面的學習，并注重經(jīng)驗的積累，只有不斷地探索才能提升技術水平。 參考文獻：[1]景運峰. 大跨度橋梁施工關鍵技術[J]. 山西建筑,2013,14:173-174.[2]宋普河. 關于橋梁施工中懸臂掛籃技術的研究[J]. 四川建材,2013,04:188-189.