懸臂施工中掛籃變形值的確定

程銳

（中鐵五局集團有限公司，湖南 長沙 410000）

懸臂施工中掛籃變形值的確定

程銳

（中鐵五局集團有限公司，湖南 長沙 410000）

隨著我國交通運輸業(yè)的快速發(fā)展，我國的鐵路鋼構(gòu)橋梁的建設數(shù)量隨著運輸需求的增加而增加，而在鐵路鋼構(gòu)橋梁的建設過程中懸臂施工作業(yè)較多，并且在懸臂施工中掛籃變形現(xiàn)象較為突出，也是當下橋梁建設中懸臂施工法較為重視的一個問題。因為懸臂施工中掛籃變形嚴重就會影響橋梁施工的質(zhì)量，給交通運輸帶來安全威脅，所以對于懸臂施工中掛籃變形值的確定有利于橋梁建設中相關(guān)橋梁段的建設和修正，尤其是對懸臂施工中掛籃變形值的修正，這不僅可以有效提高懸臂施工的技術(shù)水平，更可以提高掛籃施工質(zhì)量，保障橋梁灌注堅固性，避免橋梁發(fā)生斷裂。

懸臂施工；掛籃變形值；確定

在對施工大跨度箱形梁之類的連續(xù)鋼構(gòu)橋梁時，懸臂施工法是比較常用的一種方法，掛籃作為施工機具對橋梁進行澆筑施工，在橋梁懸臂澆筑施工環(huán)節(jié)，橋梁段立模標高的合理性確定關(guān)系到主梁線形的平順性，是否滿足橋梁建設的設計方案，如果立模標高過程所考慮的問題以及相關(guān)的影響因素符合實際要求，并對立模標高過程進行嚴格的控制，會使最終的橋面比較平順，如果立模標高過程所考慮的問題和實際施工因素有所偏差，就會使最終的橋梁面發(fā)生不平順現(xiàn)象，待橋梁投入使用后會帶來很多交通問題，而橋梁段的立模標高的確定與掛籃形變的值有很大的關(guān)系，所以為了更好地保障橋梁的施工質(zhì)量，需要對懸臂施工中掛籃變形值的確定進行分析。

1 懸臂施工中掛籃變形分析

1.1 懸臂施工的特點分析

（1）在橋梁建設的過程中，由于橋梁自身的重量會產(chǎn)生負彎矩，相應的支撐性的橋墩也會由于力有傳遞作用而受到施工過程所產(chǎn)生的彎矩作用，所以懸臂施工方法的應用也是有一定條件的，目前該方法主要是在大跨度連續(xù)鋼構(gòu)橋梁處于營運狀態(tài)的受力結(jié)構(gòu)或施工狀態(tài)的受力結(jié)構(gòu)中應用，比如預應力混凝土T型鋼構(gòu)橋梁、變截面連續(xù)剛構(gòu)橋以及斜拉橋的建設中應用的比較廣泛。

（2）懸臂施工法能夠在不影響通航或橋下交通的情況中進行施工，而且施工過程中支架的使用數(shù)量沒有嚴格的要求，支架用的多與少不會對施工造成影響。

（3）懸臂施工方法相對于其他的施工方法來說它在橋梁澆筑過程中施工比較簡單，整體結(jié)構(gòu)性也比較好，還可以根據(jù)施工需要不斷的調(diào)整施工位置，靈活性比較高，所以對于大跨徑的橋梁來說該施工方法非常實用。

（4）懸臂施工中的機具設備比較多，但掛籃是常用的機具設備之一，但是施工過程中由于掛籃會發(fā)生形變，所以對掛籃形變值的確定比較嚴格。

1.2 掛籃變形計算參數(shù)

與掛籃變形計算相關(guān)的荷載參數(shù)列舉。

（1）荷載系數(shù)：查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》得到恒載分項系數(shù)K1=1.2，活載分項系數(shù)K2 =1.4。

（2）作用于主桁的荷載。箱梁荷載：選取變長度節(jié)段，1#塊段長度為3m，重量為246.5t；4 #塊段長度3.5m，重量為255.3 t；10#塊段長度為4 m，重量為201.0t。掛籃自重：92.78t，其中模板系統(tǒng)占57.25t；施工機具及人群荷載：2.5kN/m2；傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載分別按2.0 kN/m2計。

1.3 掛籃結(jié)構(gòu)分析計算

主桁結(jié)構(gòu)位移計算：為計算更準確，掛籃主桁采用空間結(jié)構(gòu)計算，桿件連接可分為剛性、鉸接和半鉸接節(jié)點，對于主桁架桁片采用焊接、栓接連接的可分別處理為剛性節(jié)點和鉸接節(jié)點, 對于僅在一個平面轉(zhuǎn)動而另一個平面不能轉(zhuǎn)動的銷接則視為半鉸接。根據(jù)上述荷載,首先計算作用于模板前端的吊帶和吊桿所受的力，將計算的各部分豎向荷載N1～N6（2個吊帶和4個吊桿）分配給主桁結(jié)構(gòu)計算掛籃的變形。這里用軟件 ANSYS 模擬結(jié)構(gòu)，底模桁架采用beam3平面單元計算，主桁架采用beam4空間3D單元計算。其中底模桁架的計算采用和實際梁段與水平的夾角一致的模型 ,以求得與實際加載相一致的結(jié)果。掛籃構(gòu)件在鉸接或半鉸接的位置通過在位置點創(chuàng)建重合的節(jié)點（創(chuàng)建的重合關(guān)鍵點在生成有限元模型時便創(chuàng)建了重合節(jié)點）進行自由度的耦合操作來模擬鉸接或者半鉸接，見圖1、2。

1.4 掛籃吊帶變形計算

掛籃吊帶為280 mm×40 mm矩形鋼板，吊桿為r 32 mm精軋螺紋鋼筋。在設置掛籃變形值時需要考慮此項值。吊帶（或吊桿）伸長值采用計算公式：ΔL=FL/EA。

式中，F(xiàn)為吊桿所受拉力；L為吊桿受拉長度；E為精軋螺紋鋼筋彈性模量；A為吊桿截面面積。

前吊裝置按每塊施工梁段時吊帶（或吊桿）實際受力長度計算；而后吊裝置的吊帶雖然受力較大，但是由于長度較短，計算出的伸長值不超過1 mm，可以忽略不計。典型梁段計算結(jié)果如表1。

圖1 底模桁架平面結(jié)構(gòu)

圖2 掛籃主桁空間模型圖

表1 掛籃變形計算結(jié)果

2 防止懸臂施工中掛籃變形的安全措施

（1）加強對掛籃的設計與安裝管理。在實際的懸臂施工中，掛籃的形變與它的自身設計和掛籃的安裝過程有很大的關(guān)系。如果掛籃自身設計與實際的施工過程不相符合，不但會使施工過程存在很多問題，更會影響掛籃的形變，使掛籃在應用過程中發(fā)生超出預期的形變，除此之外掛籃的安裝質(zhì)量對掛籃的形變也有很大的影響，良好的安裝質(zhì)量可以使掛籃在橋梁澆筑過程中更符合澆筑要求，縮小澆筑過程中存在的一些偏差，而掛籃安裝質(zhì)量較差，不僅對掛籃本身造成一定的影響，還會削弱掛籃原本應該具有的工作能力，加大了掛籃的形變值，降低了橋梁施工的質(zhì)量，所以為了更準確的控制掛籃的形變值要注意加強掛籃的設計和安裝。

（2）加強掛籃的維護。在懸臂施工過程中掛籃作為常用的一種機具，在長期的使用過程中難免會受到外力的撞擊等破壞，為了保障掛籃的基本形狀，在施工過程中要對掛籃進行定期的維護，對于形變嚴重的掛籃進行校正或更換，校正過程中要結(jié)合掛籃可以發(fā)生的標準形變值進行嚴格的校正。

（3）規(guī)范施工工人的操作習慣。掛籃發(fā)生形變有一部分原因也是由于施工工人的操作不規(guī)范造成的，所以在實際的施工過程中應該對施工工人進行相關(guān)作業(yè)的培訓，規(guī)范他們的操作習慣，減少人為因素對掛籃形變的影響。

（4）注意掛籃某些構(gòu)件的修復。在每次澆筑施工和掛籃的工作過程中，有些構(gòu)件會發(fā)生變形，有些是可恢復的變形，而有些構(gòu)件發(fā)生的變形是不可恢復的，尤其是每次澆筑掛籃各個桿件連接松緊程度不同，所以發(fā)生的變形情況不同，長期使用而對變形嚴重的桿件不進行修復，掛籃工作過程中的穩(wěn)定性就會降低，進而就會影響施工質(zhì)量，為了保障施工質(zhì)量，對于掛籃的一些桿件進行定期的修復，盡量使掛籃保持在平穩(wěn)的狀態(tài)。

3 結(jié)語

綜上所述，在橋梁建設過程中，懸臂施工中運用掛籃進行各段橋梁的澆筑，雖然給連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的建設。帶來了很多的便利，使施工難度大大的降低了，但是由于掛籃自身形變和外界對它的影響，會給施工過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的確定造成困擾，影響橋梁的施工質(zhì)量，所以當下在眾多連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的懸臂施工過程中，加大掛籃變形值的控制是一項非常重要的工作，并且在以后的橋梁建設中也要注意對掛籃的保護和檢修，時刻保持掛籃的標準狀態(tài)，畢竟橋梁在道路之間起著連接的作用，橋梁一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，給交通運輸業(yè)的發(fā)展將會帶來非常嚴重的問題，阻礙交通運輸業(yè)的發(fā)展，更會給行人帶來生命危險，所以在橋梁建設的每個環(huán)節(jié)都要做到嚴謹、準確，尤其是掛籃變形值的確定更是容不得馬虎，相信隨著我國建筑水平的不斷提高，我國橋梁建設的質(zhì)量也會越來越高。

[1]尤廣杰，王慧東. 懸臂施工中掛籃變形值的確定[J]. 國防交通工程與技術(shù)，2009(6).

[2]向中富. 橋梁施工控制技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2011．

[3]陳偉，李明，張志國，等. 橋梁施工臨時結(jié)構(gòu)設計[M]. 北京：中國鐵道出版社，2002．

[4]王新敏. ANSYS工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析[M]. 北京：人民交通出版社，2007:343-350.

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