橋梁工程懸臂掛籃施工技術的應用研究

張鐸

摘要：文章介紹了懸臂施工中掛籃的分類和選型原則，并結合廣西玉林某連續(xù)箱梁橋施工實際情況，分析了該工程懸臂掛籃的結構特點，研究了掛籃的拼裝施工工藝。

關鍵詞：橋梁工程;懸臂掛籃;施工;結構特點

0 引言

隨著我國橋梁工程施工技術的不斷發(fā)展，在橋體結構穩(wěn)定性、施工材料使用以及施工質量控制等方面積累了豐富的經驗。從20世紀60年代后期開始，我國開始進行預應力混凝土橋梁懸臂掛籃方面的施工研究，并以此促進了連續(xù)剛構橋及斜拉橋等超大跨度類型橋梁的施工技術發(fā)展，從根本上改變了過去傳統(tǒng)的支架建橋的施工方法，保證了工程的質量和工期，節(jié)約了施工材料的使用，降低了工程成本。懸臂掛籃主要是指在橋梁的上部結構施工過程中，從橋墩頂向兩側進行對稱或不對稱施工，對于連續(xù)箱梁橋、拱橋以及斜拉橋等類型的結構較為適用。

1 掛籃的分類、選型原則

1.1 掛籃分類

在當前國內的預應力箱梁懸灌施工中，多數(shù)以掛籃為主要設備，掛籃設備的選型關系到箱梁懸灌的質量。掛籃形式較多，通常包括以下幾種類型：

（1）桁架掛籃

桁架掛籃頂部構造多為一等高梁，通過前后吊桿，將底模和側模的載荷垂直傳送到桁架節(jié)點以及箱梁的底板，也可稱之為吊籃結構，使用錨固方式解決桁架后側的穩(wěn)定性問題。

（2）平弦掛籃

平弦掛籃在桁架掛籃基礎上減少壓重，根據(jù)實際工程需要，可向主桁豎向移動，當主桁進行橫向移動時，吊住底模和側模，掛籃底部載荷位于主桁架的力臂減小，無須進行平衡壓重，主桁后側使用梁體預應力筋進行錨固。

（3）弓弦掛籃

弓弦桁架掛籃的主桁架外觀為弓形，主要構造類似于平行桁架掛籃，具有桁高可變、受力均勻等特點，安裝過程中在其結構內部施加預應力可弱化施工引起的非彈性形變，構件整體重量較輕。

（4）菱形掛籃

菱形掛籃由平行桁架掛籃演變而來，其頂部結構為菱形，兩端有雙側伸臂小梁，可用于掛籃底模和側模移動的滑道，結構后側在箱梁頂部板上錨固，結構較為簡單。

（5）斜拉式掛籃

斜拉式掛籃突破了傳統(tǒng)的力學體系結構，上部使用斜拉式架構來替代桁架結構應力，通過一定的限位裝置來承受由此產生的橫向分力，由后側錨固壓力減少主梁豎向傾覆力。

（6）三角組合梁掛籃

三角組合梁掛籃將受力桁架變?yōu)槿墙M合梁構造，斜拉桿側的拉力使主梁彎矩降低，主梁可使用單構件的實體型鋼，掛籃頂部重量較輕，底模和側模載荷形式與平行桁架掛籃大體相同[1]。

掛籃分類及特點如表1所示。

1.2 選型原則

當前國內橋梁施工領域所使用的掛籃種類非常豐富，總體上來說，掛籃選型過程中應遵循重量輕、結構簡、安裝和拆卸方便、安全等原則，而且在進行混凝土懸灌施工時的形變量最小。在公路、鐵路等專有線路的橋梁工程施工，宜采用大號型鋼作為主梁，使用型剛斜拉式掛籃，通過斜拉桿固定住掛籃前托梁和模板以進行懸灌施工，將平衡重取消后，其結構更加簡單、受力更為均勻，且拆卸方便。對于非標加工量要求不多的橋梁工程，可使用萬能桿件拼裝成桁架掛籃，這類構件在應用過程中具有很強的通用性和剛度，也可視情況而取消平衡重。

掛籃一般有兩根主梁安裝于箱梁板上，且主梁應向外懸出一定的長度，在其上方安裝垂直吊桿以拉住托梁模板。在進行混凝土懸灌時，掛籃后側使用錨桿或平衡重以減少掛籃傾覆力，掛籃移動時應解除與錨固系統(tǒng)的連接[2]。

2 掛籃結構性能分析

2.1 工程概況

廣西玉林某橋的主橋為（65+3120+65） m連續(xù)箱梁橋，主橋為上下行分離式，各幅箱梁為單箱室斷面，頂部寬度為12.0 m，底部寬度為6.0 m，翼緣懸臂長為2.80 m，厚度為40～55 cm，腹板厚度為50 cm，箱梁上部橫坡為2%，墩頂中線高6.2 m，縱向梁高從底部到跨中為拋物線軌跡。懸灌部分箱梁塊段幾何參數(shù)如表2所示。

主橋箱梁為50#預應力混凝土結構，使用三相交叉預應力體系，頂板和底板預應力束使用J15.24型高強度鋼絞線，群錨體系（OVM15-19），頂板橫向預應力束為J15.24型高強度鋼絞線，偏錨體系（OVM15-2），腹板豎向預應力使用L32粗鋼筋。依據(jù)施工方案，該橋的主橋箱梁使用懸臂掛籃工藝施工。

2.2 結構特點分析

依據(jù)該大橋的原始施工方案可知，掛籃的載荷強度應>1 500 kN，且掛籃的自重以及所有臨時性施工載荷應<800 kN，各塊段的混凝土應一次澆筑完成，使得掛籃的剛度達到施工標準要求，箱梁在澆筑過程中應確保平衡、對稱。主橋箱梁最重的塊段為128.4 t（4#塊段），最高塊段為6.02 m（1#塊段），最長塊段為5.0 m（8#、9#、10#塊段），單幅箱梁頂部寬度為12.0 m，底部寬度為6.0 m。經過分析該箱梁的結構形式，參考歷史橋梁工程的施工經驗，擬采用GL-170斜拉掛籃法進行該橋的主橋箱梁懸臂施工。掛籃總重量為60 t，由三角形主桁構成，符合施工方案要求，通過導鏈牽引行走，前、后支座分別設置滑板和滾輪以減小行走的阻力。

2.3 GL-170型掛籃結構

GL-170斜拉三角掛籃一般由主桁承重、行走、后錨和底籃懸吊四個系統(tǒng)構成。

主桁承重系統(tǒng)由主桁及橫梁構成，主桁多為三角形狀，主梁包括兩根H596×199型鋼，立柱包括兩根H600×200型鋼，斜拉帶厚度為30 mm，橫梁為桁架結構，主梁與斜拉帶間通過180 mm（40Cr）銷軸相連（如圖1所示）。通過這種方式，掛籃在安裝時可由千斤頂消除主桁引起的非彈性形變，且有利于主梁的受力。

行走系統(tǒng)包括行走滑道、小車以及前、后支腿等構件。如圖2所示。

后錨系統(tǒng)主要由扁擔梁、預應力筋以及錨筋共同構成。當掛籃滑動到指定位置后，通過錨筋和預應力筋將掛籃尾部結合、錨固。通常情況下，單根主梁應配置6個錨固點，而一只掛籃可配置12個錨固點。如圖3所示。

底籃由前、后橫梁以及縱梁、底模構成。一般情況下底籃的前、后橫梁應為剛性桁架，而底籃縱梁可分為型鋼和桁架兩種，腹板處為桁架縱梁，而其他位置為型鋼縱梁，底模應使用較大結構的鋼模（如圖4所示）。懸吊系統(tǒng)由前、后懸吊以及模板懸吊構成。前懸吊錨固在前橫梁上，而后懸吊錨固在已完成澆筑的中橫梁上，雙側內、外模均采用32 mm的螺紋鋼進行錨固。使用穿心式千斤頂對底籃前懸吊的標高進行調整，而后懸吊的標高使用螺旋式千斤頂調整。

3 掛籃拼裝工藝

3.1 拼裝流程

在拼裝前應進行必要的準備工作，鋪設枕木以調節(jié)箱梁腹板頂部高度差，確保掛籃平衡。在前支點處鋪設型鋼，當完成0#塊施工并達到標準后，通過M20砂漿對枕木位置找平，隨后進行前支腿軌道的安裝、后行走軌道的安裝及掛籃主梁前、后支腿的安裝，并通過扁擔梁加以錨固，準備工作完成后可進行掛籃的拼裝。掛籃拼裝的具體流程如后頁圖5所示。

3.2 拼裝要點

掛籃在開始拼裝前應使用M20砂漿進行找平。

作者簡介：張 鐸（1985—），工程師，研究方向：高速、二級公路施工建設。