橋梁施工懸臂掛籃技術(shù)分析

劉 勇 （安徽省引江濟(jì)淮工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

橋梁懸臂施工主要是指在橋梁上部的施工過(guò)程中，從橋墩頂部開(kāi)始進(jìn)行分段施工，利用掛籃進(jìn)行就地現(xiàn)澆工作，并將已經(jīng)制造好的結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐一拼裝。引江濟(jì)淮工程自南往北由引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送段組成，其中引江濟(jì)巢末端有小合分線河道輸水?？缫瓭?jì)巢、江淮溝通段預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)形式主要為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（剛構(gòu)），跨河主橋跨徑布置為（72+120+72）m 或（75+130+75）m，橋?qū)?.5m、12m、27.5m、33m不等。受工期、地形限制要求，主橋施工需采用懸臂掛籃澆筑施工。本文以主橋（72+120+72）m、橋?qū)?7.5m連續(xù)箱梁為例進(jìn)行分析探討。

1 掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算

1.1 荷載參數(shù)

荷載參數(shù)可以選擇不同懸澆施工階段長(zhǎng)度中的代表性模塊進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)外模、內(nèi)模的自重、掛籃自重與施工荷載進(jìn)行對(duì)比。荷載系數(shù)的控制方面，混凝土超載系數(shù)按照施工規(guī)范要求取值為1.05，澆筑過(guò)程中的動(dòng)力系數(shù)取值為1.2[1]。

1.2 工況分析

掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮到混凝土的澆筑狀態(tài)。當(dāng)澆筑工作剛剛結(jié)束后，應(yīng)考慮到混凝土初凝對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響，再通過(guò)混凝土澆筑與輕微沖擊的內(nèi)容來(lái)確定掛籃自重與荷載。荷載計(jì)算中還需考慮到底籃、吊桿、后錨等結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，并驗(yàn)算在不同荷載組合下的參數(shù)值。

1.3 有限元模型規(guī)劃

可以采用有限元分析軟件來(lái)進(jìn)行三維建模，荷載分別作用在內(nèi)、外部的底籃縱梁之上，并且分析各種材料的特性，并計(jì)算桿件、掛籃撓度與不同構(gòu)件的強(qiáng)度。按照實(shí)際的工況要求與荷載組合情況，可以對(duì)掛籃結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行整體規(guī)劃，以滿足技術(shù)要求，將掛籃的重量進(jìn)一步減輕。如圖1所示。

圖1 有限元模型規(guī)劃示意圖

2 懸臂掛籃施工技術(shù)分析

2.1 掛籃拼裝

掛籃拼裝開(kāi)始前需要做好準(zhǔn)備工作，首先對(duì)箱梁量測(cè)腹板頂面高差進(jìn)行處理，然后將掛籃水平控制在合理的范圍內(nèi)。此外，安裝前需支腿軌道，安裝后進(jìn)行錨固處理[2]。在三角桁片安裝完畢之后，可以使用千斤頂來(lái)對(duì)安裝應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，減少非彈性變形出現(xiàn)的可能性。另外，可以在鋼圍堰上架設(shè)平臺(tái)，并且在平臺(tái)之上對(duì)外模系統(tǒng)進(jìn)行安裝。安裝完畢后可以采用螺紋鋼筋將模板進(jìn)行固定，區(qū)域可以選擇箱梁頂板處或掛籃前部橫梁之上。在內(nèi)模系統(tǒng)安裝時(shí)，也應(yīng)該先使用塔吊條狀，用螺紋鋼筋在同一區(qū)域進(jìn)行錨固，之后再安裝內(nèi)側(cè)模板。

2.2 掛籃試驗(yàn)

掛籃試驗(yàn)即加載實(shí)驗(yàn)，是通過(guò)測(cè)量掛籃在不同級(jí)別的靜力試驗(yàn)荷載作用下產(chǎn)生的變形情況，可以了解掛籃結(jié)構(gòu)在不同的工作狀態(tài)下是否與期望設(shè)計(jì)的數(shù)值相符合，然后測(cè)試在不同塊段荷載作用下產(chǎn)生的豎向位移，從而測(cè)試出在最大荷載作用下的應(yīng)力情況。一般情況下加載試驗(yàn)可以使用堆載法進(jìn)行，按照等代荷載的標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)試驗(yàn)。在實(shí)際的懸臂澆筑施工環(huán)節(jié)中，掛籃應(yīng)該安次區(qū)同步加載模式，然后確定在不同工況下掛籃能否保持整體的穩(wěn)定性。

從觀測(cè)項(xiàng)目的類型來(lái)看，后錨上橈值、支點(diǎn)沉降值、底籃前橫梁吊帶撓度等都是變形觀測(cè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，而在應(yīng)力監(jiān)測(cè)項(xiàng)目方面，立柱壓應(yīng)力、主梁壓應(yīng)力、后錨拉應(yīng)力等成為了監(jiān)測(cè)參數(shù)的重點(diǎn)。

2.3 掛籃安裝

掛籃安裝需要在預(yù)應(yīng)力施加完畢之后開(kāi)展。先將滑軌安裝完畢之后，利用預(yù)埋豎向螺紋鋼筋進(jìn)行錨固，然后對(duì)主桁架部分進(jìn)行吊裝。主桁架在固定平臺(tái)的組裝工作結(jié)束后利用吊車吊裝，并安裝模板、橫梁等。安裝結(jié)束后再進(jìn)行其它部件安裝，重點(diǎn)做好安全檢查工作，例如吊帶孔區(qū)域、鋼筋間距、吊耳間距等，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題需要及時(shí)進(jìn)行處理。

2.4 箱梁懸臂施工

分離式掛籃施工可以劃分掛籃主梁，然后將其中一側(cè)掛籃變?yōu)楠?dú)立結(jié)構(gòu)，讓另一側(cè)的掛籃主梁接長(zhǎng)之后形成相對(duì)平衡的工作系統(tǒng)，然后對(duì)另外一只掛籃重新組裝后依次完成不同梁段的施工。

橋機(jī)在拼裝完成后開(kāi)始過(guò)孔，當(dāng)架橋機(jī)接近墩頂時(shí)，需要將鋪設(shè)好蓋梁的軌道橫移，然后將架橋機(jī)后部頂起，檢查橫移軌道是否保持平衡與平行。在試車結(jié)束后進(jìn)行箱梁架設(shè)。如果梁在起吊過(guò)程中，縱向傾斜與橫向傾斜超過(guò)2%，則需要采取制動(dòng)防滑措施，并著重針對(duì)受力部位進(jìn)行觀察。

在模板系統(tǒng)的設(shè)置方面，模板系統(tǒng)需要將底模、外模、內(nèi)模幾個(gè)不同的部分進(jìn)行設(shè)置。一般情況下底模可以直接使用鋼膜直鋪的方式在底籃之上鋪設(shè)，而外模的設(shè)置則需要考慮到模板和骨架，將滑梁前端在主桁處懸吊，后端內(nèi)側(cè)則懸吊于梁板，外側(cè)懸吊于主桁架。在澆筑環(huán)節(jié)需要注意錨桿的設(shè)置，并在掛籃前移的過(guò)程中對(duì)外模進(jìn)行調(diào)整。在安裝結(jié)束后可以視箱梁的高度變化考慮將模板與骨架拆除。內(nèi)模的安裝在移動(dòng)方法上與外模處于同一水平，尤其是腹板部分，可以采用增減鋼模板的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并采用對(duì)拉螺桿進(jìn)行連接[3]。

2.5 堵頭模板

堵頭模板的設(shè)置過(guò)程中需要按照撓度的要求來(lái)對(duì)預(yù)拱度進(jìn)行設(shè)置，并且在墩頂位置清理掉所有的雜物、砂漿與其它污物，并進(jìn)行灑水處理。此外，利用砂輪對(duì)接縫處進(jìn)行拋光，可以保障模板水平與豎向縫都處于穩(wěn)定、不漏漿狀態(tài)，并使用泡沫雙面膠進(jìn)行連接處理。另外，為了確保在今后的使用過(guò)程中不出現(xiàn)腐蝕情況，可以在使用前先對(duì)表面進(jìn)行擦拭清理后，再涂刷機(jī)油或其它脫模機(jī)，然后再進(jìn)行立模澆筑。

如果是首次進(jìn)行底板混凝土澆筑，那么考慮到澆筑過(guò)程中的側(cè)壓流動(dòng)現(xiàn)象，在澆筑時(shí)需要待箱梁內(nèi)的底板澆筑完畢之后設(shè)置環(huán)形反壓模板，然后及時(shí)地對(duì)螺栓進(jìn)行固定，將螺母緊固。待第二層澆筑時(shí)，再在底板上利用支撐做好支擋工作，然后在箱內(nèi)鋼管支架區(qū)域進(jìn)行頂板澆筑，作為頂板支撐體系。

2.6 掛籃行走

掛籃行走可以按照一定的步驟來(lái)進(jìn)行。首先對(duì)錨固掛籃軌道進(jìn)行加長(zhǎng)處理，并在軌道表面放置鐵皮，涂好潤(rùn)滑油后將底模進(jìn)行拆除，當(dāng)確認(rèn)模板與混凝土全部脫離之后，再將內(nèi)模和內(nèi)模架落在降低的內(nèi)滑梁區(qū)域。拆除主桁架后錨桿，讓后支座能有效受力，并做好走行前的安全檢查工作，從內(nèi)容來(lái)看，應(yīng)該集中于軌道的相對(duì)水平檢查與橋軸線平行檢查，判斷掛籃是否有人員作業(yè)情況。桁架可以采用倒鏈牽引，在滑行過(guò)程中對(duì)接縫進(jìn)行處理，并減少混凝土表面可能出現(xiàn)的銹水污染[4]。牽引完畢后再進(jìn)行滑梁吊桿的安裝，通過(guò)受力狀態(tài)的調(diào)整來(lái)保障施工的穩(wěn)定性。需要注意的一點(diǎn)在于，掛籃需同步對(duì)稱移動(dòng)，在后錨拆除前需要對(duì)聯(lián)結(jié)區(qū)域進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)調(diào)派安全員對(duì)滑移軌道的質(zhì)量與安全狀態(tài)進(jìn)行檢查，在確認(rèn)合格之后才可以進(jìn)行前移處理。之后，應(yīng)該對(duì)掛籃部件進(jìn)行質(zhì)量控制，包括安全網(wǎng)、鋼筋、繩索區(qū)域等，移動(dòng)過(guò)程中也應(yīng)該重點(diǎn)防止溜車事故的產(chǎn)生。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)橋梁施工過(guò)程中的懸臂掛籃技術(shù)進(jìn)行了有效分析，并明確了掛籃強(qiáng)度與掛籃施工的具體要求。在后續(xù)引江濟(jì)淮工程跨河預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（剛構(gòu)）建設(shè)中，針對(duì)懸臂掛籃的選型應(yīng)該考慮到工程需求與掛籃本身的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上、技術(shù)上滿足操作要求，提升懸臂現(xiàn)澆施工的工程質(zhì)量，為今后橋梁施工提供重要的技術(shù)保障措施。