寬翼寬幅π型梁層錯屜軌式掛籃技術(shù)

劉學(xué)青，舒 健，莊 琳，劉健雄

(1.湖南路橋建設(shè)集團有限責任公司，湖南 長沙 410004；2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075；3.中國水電建設(shè)集團房地產(chǎn)(長沙)有限公司，湖南 長沙 410007)

寬翼寬幅π型梁層錯屜軌式掛籃技術(shù)

劉學(xué)青1，舒 健2，莊 琳3，劉健雄1

(1.湖南路橋建設(shè)集團有限責任公司，湖南 長沙 410004；2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075；3.中國水電建設(shè)集團房地產(chǎn)(長沙)有限公司，湖南 長沙 410007)

文章以冷水江資江二橋為例，針對寬翼寬幅π型主梁懸澆掛籃設(shè)計與施工技術(shù)特點，提出了分層滑移概念，采用先掛籃結(jié)構(gòu)再內(nèi)模體系的異步前移方式，既減輕掛籃自重，又方便內(nèi)模施工，供同類工程參考。

斜拉橋；前支點掛籃；寬翼寬幅；π型梁

0 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋主梁施工方案主要有預(yù)制懸拼和掛籃懸澆兩種，掛籃懸澆方案主要采取后支點掛籃和前支點掛籃即牽索式掛籃兩種。

設(shè)置在梁底的牽索式掛籃，設(shè)置C形鉤反掛于已澆梁體，前端利用斜拉索作為前支點，將部分施工荷載轉(zhuǎn)移到主塔上，后部利用反壓支點反壓在梁底，利用反壓點和C形鉤在已澆梁體上滑移作為掛籃的行走方式。

1 工程概況

冷水江資江二橋全長426 m，主橋為跨徑2×149 m 獨塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，索塔高101 m，橋面寬34 m，其中兩翼板寬2.5 m。斜拉橋主梁為雙主肋“π”形梁，橫坡2%，標準節(jié)段長6 m，梁高280 cm(主肋高255 cm)，橫隔板設(shè)于節(jié)段前端。見圖1。

圖1 橋型布置圖

2 前支點掛籃設(shè)計

資江二橋主梁標準節(jié)C55混凝土138.9 m3，最大節(jié)段方量150.9 m3。掛籃由C形鉤、主縱梁、橫梁、三角桁架、模板系統(tǒng)、止退錨固系統(tǒng)、升降(調(diào)高)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)八大部分組成，除模板系統(tǒng)外主要材料為Q345鋼板焊接鋼箱梁。掛籃整體模型圖見圖2。

圖2 掛籃整體模型圖

2.1 C形鉤

C形鉤和主縱梁、中橫梁拼接成半閉合穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C形鉤處安裝有液壓式千斤頂和滑軌，供升降掛籃用。掛籃橫斷面圖見圖3。

圖3 掛籃橫斷面圖

2.2 主縱梁

左右兩側(cè)主縱梁為鋼箱梁，長15.5 m，寬1.4 m，高1.6～2.0 m，前端設(shè)半徑2.5 m圓弧滿足前支點斜拉索安裝、張拉。前支點置于主縱梁前端下面，由錨具異型接頭、吊耳、水平調(diào)整高強螺桿、張拉桿、元寶梁及千斤頂組成。掛籃縱斷面圖見圖4。

圖4 掛籃縱斷面圖

2.3 橫梁

橫梁分前橫梁、中橫梁，長25 m，寬1.2 m，高1.6～2.0 m。橫梁間設(shè)2根順橋向短縱梁，支撐施工平臺的同時提高整體性和平面抗扭剛度。

2.4 三角桁架

三角桁架用2根Ⅰ56 b工字鋼加工，長13.5 m，高6.0 m。三角桁架前部吊掛前橫梁，協(xié)助控制前橫梁撓度。底籃前移時，三角桁架水平縱梁作為前移軌道承載，減輕C形鉤受力，并防止掛籃傾覆。

2.5 模板系統(tǒng)

人行道翼板外側(cè)模為整體，機械調(diào)節(jié)升降，內(nèi)模板為獨立系統(tǒng)，分3塊用卷揚機升降，落在掛籃底橫梁間平臺上，橫隔梁模板與底模鉸接，側(cè)翻脫模。

2.6 止退錨固系統(tǒng)

止退錨固系統(tǒng)由止退預(yù)埋件、止推座、止退桿和吊桿組成，止推底座安裝在肋梁底面預(yù)埋件上，通過水平止退桿與掛籃縱梁連為一體來抵抗斜拉索分力，使用吊桿預(yù)緊防止止推件滑脫。

2.7 升降(調(diào)高)系統(tǒng)

該系統(tǒng)有兩種調(diào)節(jié)類型：C形鉤升降千斤頂；錨于掛籃縱梁上的精軋螺紋鋼吊桿、三角桁架前吊桿組成。

2.8 行走系統(tǒng)

行走系統(tǒng)包括三角桁架和C形鉤行走系統(tǒng)，均由行走滾輪、軌道梁、滑板、60 T牽引千斤頂組成。

斜拉索拉力轉(zhuǎn)移到混凝土后即可移動掛籃，首先解除三角桁架前吊點錨固，前移三角桁架6 m，錨固好三角桁架，再解除各處豎向吊桿，降C形鉤使掛籃脫離，在C形鉤軌道梁和三角桁架水平梁上安裝掛籃行走裝置，前移掛籃就位。

3 前支點掛籃設(shè)計特點

前支點掛籃設(shè)計荷載取用方法基本一致，根據(jù)截面型式、索面型式、斜拉索錨固部位不同略有差異。前支點掛籃利用斜拉索輔助受力，核心構(gòu)件是C形鉤，利用C形鉤勾掛主梁配合后支點反壓實現(xiàn)掛籃前移，應(yīng)根據(jù)主梁不同的梁型、梁寬及翼寬進行系統(tǒng)性設(shè)計，要對掛籃縱移時穩(wěn)定性進行驗算。

受支點數(shù)限制，前支點掛籃底籃常采用強大的橫梁和斜撐框架體系，以保證節(jié)段全載情況下掛籃橫向剛度，并克服雙索斜拉時橫向分力造成的受扭和壓屈失穩(wěn)可能。主縱梁設(shè)計應(yīng)充分考慮抵抗斜拉索縱向分力引起的壓屈，以及節(jié)段混凝土全載、施工荷載及掛籃自重的綜合作用。C形鉤是前支點掛籃受載主要構(gòu)件，其受力也非常復(fù)雜，受主梁翼寬影響很大。

在工程實例中，對單索面同時是扁平寬翼板設(shè)計的橋型，翼板受C形鉤懸臂作用力大，常選用其他方式解決掛籃前移或受力。如順德高贊大橋，為倒三角形斷面的單索面斜拉橋，頂板寬達30.5 m，單獨設(shè)計了輔助行走提籃結(jié)構(gòu)，帶動底籃共同行走[1]。如廣東崖門大橋，橋梁長1 296.04 m，主橋采用雙塔單索面，梁寬26.8 m，采用無C鉤牽索掛籃，縱梁與底籃為一整體，澆注混凝土時前端由斜拉索承受荷載，在主梁前端安裝導(dǎo)梁作為前移軌道，后端利用錨固在主梁上的吊架滑移[8]。

資江二橋項目前支點掛籃采用常規(guī)設(shè)計，考慮到幅寬太大，在橋面設(shè)一對三角桁架輔助掛籃縱移和橫梁受力；設(shè)于節(jié)段前部的橫隔立梁阻礙內(nèi)模板系統(tǒng)隨掛籃整體前移，需先行拆散平放在底籃平臺上；寬達2.5 m的翼寬，C形鉤懸臂力很大，結(jié)構(gòu)尺寸很大，實際使用時每鉤處配置了4根吊桿，混凝土澆注時主縱梁直接吊于混凝土主肋上，以減小彈性下?lián)狭俊?/p>

4 層錯屜軌式掛籃設(shè)計概念

根據(jù)前支點掛籃設(shè)計特點，以及資江二橋?qū)嶋H使用效果，認為采用先前移掛籃結(jié)構(gòu)再前移內(nèi)模體系的異步前移方式，提出層錯屜軌式掛籃設(shè)計概念。該設(shè)計采用分層滑移模式，用吊桿取代C形鉤，既可以減輕掛籃自重，又方便內(nèi)模板滑移施工。

層錯屜軌式掛籃，兩主縱梁與前后橫梁剛接成一個整體的主框架，內(nèi)模板支撐剛接成一個整體的模板框架，雙層疊合布置。掛籃不設(shè)底中橫梁，以方便滑移；不設(shè)C形鉤，通過設(shè)于雙主肋兩側(cè)的受力吊桿掛于已澆梁段；吊桿與掛籃主縱梁采用輥輪組接觸傳力。

掛籃縱移流程如下：解除框架層間鎖定→松吊桿→主框架縱移→錨固主框架后錨點→模板框架縱移→錨固掛籃中錨點→框架層間鎖定→掛索(前錨點)，見圖5～7。

圖5 底籃框架示意圖

圖6 主框架縱移示意圖

圖7 模板框架縱移示意圖

5 層錯屜軌式掛籃優(yōu)缺點

通過掛籃結(jié)構(gòu)和模板體系的層錯前移設(shè)計，在框架間主縱梁的咬合和吊架的托滾作用下，加之模板體系延后縱移，可有效減小縱梁懸臂受力，主縱梁的控制彎矩將減小至原來的1/3，同強度設(shè)計情況下將節(jié)約材料近50%。設(shè)置內(nèi)?？蚣埽烧w將內(nèi)模降低，前移后再整體升高，能顯著減少模板拆裝工作量，更好地保證內(nèi)模作業(yè)安全。

C形鉤是前支點掛籃傳統(tǒng)的傳力構(gòu)件，是典型的懸臂受力結(jié)構(gòu)，外形簡潔受力明確，使用方便。主梁翼板是人行道、護欄等結(jié)構(gòu)的承載基礎(chǔ)，根部厚度一般只有20～30 cm，如與主梁頂板異步澆注，橫向鋼筋和預(yù)應(yīng)力接續(xù)困難，經(jīng)常引起開裂漏水甚至是護欄外傾。對于極寬翼板，C形鉤懸臂受力極大，采用吊桿吊掛方式取代，變C形鉤懸臂受力為吊桿直接抗拉，受力清晰、傳力明確，操作方便安全可靠。

資江二橋掛籃總重為290 t，其中前橫梁38 t，后橫梁28 t，邊主梁73 t，C形鉤35 t。如采用層錯式設(shè)計，不設(shè)中橫梁，減小前橫梁10 t，后橫梁18 t，邊主梁23 t，C形鉤重35 t，總重約可減少86 t，約減輕30%。

層錯屜軌式掛籃主框架與模板框架主縱梁疊合，應(yīng)注意解決止推問題，可采用預(yù)緊后錨和中錨吊桿方式，以吊桿截面抗剪來協(xié)助解決，該方法較常規(guī)止推塊更有效率和可靠，不存在止推塊失效風險。

層錯屜軌式掛籃，由于主縱梁與橫梁不能有效形成帶斜撐框架，平面抗扭剛度較現(xiàn)存C鉤型掛籃略小，在設(shè)計和施工中應(yīng)充分考慮該受力特點，保證縱橫梁組成的口字型主框架平面抗扭剛度。

6 結(jié)語

現(xiàn)代城區(qū)橋梁幅寬常達30～40 m以上，常采用整體式設(shè)計，經(jīng)常采用極寬翼板設(shè)計。采用牽索式前支點掛籃施工的斜拉橋，掛籃總體結(jié)構(gòu)自重很大。本文提出分層滑移設(shè)計概念，采用先前移掛籃結(jié)構(gòu)后前移內(nèi)模體系的異步前移方式和屜軌式雙層框架，利用吊桿直接吊掛，掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向合理。該設(shè)計既可減小掛籃自身材料用量，降低掛籃成本，又可保證主梁懸澆現(xiàn)場施工的操作性，將掛籃施工技術(shù)提高到一個新的階段，為同類橋梁設(shè)計和施工提供了另一種可選方案。

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Stacking-drawler-rail Cradle Technology of Wide-flange and Wide-width π-type Beams

LIU Xue-qing1，SHU Jian2，ZHUANG Lin3，LIU Jian-xiong1

(1.Hunan Road and Bridge Construction Group Co.，Ltd.，Changsha，Hunan，410004；2.School of Civil Engineering，Central South University，Changsha，Hunan，410075；3.China Hydropower Construction Group Real Estate(Changsha)Co.，Ltd.，Changsha，Hunan，410007)

With Lengshuijiang Zijiang II Bridge as an example，regarding the characteristics of cantilever-grouting cradle design and construction technology for wide-flange and wide-width π-type main girder，this article proposed the concept of layered slipping，and used the asynchronous forward mode of cradle structure first and then internal mold system，which can both reduce the hanging basket weight and facilitate the internal mold construction，thereby providing the reference for similar engineering.

Cable-stayed bridge；Front-support cradles；Wide flange and wide width；π beam

劉學(xué)青(1973—)，高級工程師，研究方向：橋梁工程施工；

舒 健(1993—)，碩士研究生，研究方向：混凝土耐久性；

莊 琳(1981—)，工程師，研究方向：工程管理；

劉健雄(1977—)，高級工程師，研究方向：橋梁工程施工。

國家自然科學(xué)基金重點項目(U1361204)

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.013

1673-4874(2016)12-0043-04

2016-10-26