橋梁工程懸澆箱梁現(xiàn)澆段吊架施工技術(shù)要點(diǎn)

周家煒

（湖南省益陽公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南益陽413000）

0 引言

本文選擇全長546m，上部結(jié)構(gòu)為（70m ＋130 ＋70m）的梅山龍宮資水大橋?yàn)檠芯繉ο螅颥F(xiàn)澆邊跨、合龍段運(yùn)輸難度大等因素，決定通過掛籃技術(shù)開展施工。該技術(shù)具有便于操作、安全風(fēng)險(xiǎn)低、性價(jià)比較高等優(yōu)勢。經(jīng)實(shí)踐，該技術(shù)取得了良好的效果，建議在同類型橋梁建設(shè)中推廣、應(yīng)用。

1 工程概況

某大橋全長546m，上部結(jié)構(gòu)為三跨，從合龍段中心處至懸臂根部，箱梁高度和底板厚度為拋物線性變化，從合龍段到支承端的底板厚度為直線變化。該橋主橋段設(shè)有2%的單向橫坡，主跨為“T”形剛構(gòu)箱梁，分合龍段1 個，梁段16 個，邊跨現(xiàn)澆長384cm、合龍段長200cm，現(xiàn)澆段和合龍段利用掛籃與過渡墩形成吊架施工。

2 現(xiàn)澆段吊架的整體設(shè)計(jì)

該大橋主橋箱梁最長標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段為4.5m。邊跨現(xiàn)澆段長3.84m、合龍段長2m，過渡墩蓋梁寬3m,靠箱梁端寬1.8m。

邊跨現(xiàn)澆段的部分梁體落于蓋梁受力，懸挑長度為2.2m，合龍段為2m，合計(jì)懸挑施工4.2m。因過渡墩位于兩側(cè)河岸，而河岸地質(zhì)以孤石為主，不利于高效率進(jìn)行鋼管樁支架的搭設(shè)，所以采用掛籃為整個受力系統(tǒng)，對邊跨現(xiàn)澆段、合龍段進(jìn)行施工，詳見圖1。

圖1 現(xiàn)澆段吊架整體布置示意圖

2.1 現(xiàn)澆吊架加工及安裝

現(xiàn)澆吊架采用掛籃作為施工吊架。16#塊縱向預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，掛籃前移至過渡墩，前橫梁頂移至蓋梁處，然后通過蓋梁上的預(yù)埋精軋螺紋鋼，用槽鋼盒做鋼扁擔(dān)，將掛籃前橫梁錨固在蓋梁上。這樣，掛籃底籃兩端分別錨至蓋梁和已澆16#塊上，形成簡支梁[1]。

2.2 模板施工

外模仍利用原箱梁外側(cè)模，借助外滑梁前移至已定位置，其他外露處需采用竹夾模及枕木進(jìn)行修補(bǔ)。內(nèi)模直線段借助內(nèi)滑梁遷移至已定位置，變截面采用鋼管支架、竹夾模、枕木進(jìn)行搭設(shè)。底模采用原箱梁底模，與掛籃前移時一同前進(jìn)，蓋梁處底模根據(jù)測量后的設(shè)計(jì)標(biāo)高，采用竹夾模及枕木進(jìn)行鋪設(shè)調(diào)平。模板鋪設(shè)施工現(xiàn)場見圖2[2]。

圖2 模板鋪設(shè)施工現(xiàn)場

2.3 試壓荷載的取值

2.3.1 現(xiàn)澆段懸臂部分。現(xiàn)澆段和邊跨合龍段均由掛籃底藍(lán)承受，雖然其受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常懸澆梁段的混凝土重量，掛籃受力沒問題，但試壓主要是測試現(xiàn)澆支架及合龍段施工的相關(guān)參數(shù)，支架受力總荷載為2481kN/m2×4.24m=1052kN，按其1.2 倍取值為1262.4kN 試壓[3]。

2.3.2 試壓采用水袋法，吊架安裝完畢后，將底模、翼板模固定，梁端頭用模板固定，將現(xiàn)澆段露出蓋梁部分和合龍段重量采用水袋等重量試壓，水袋最終重量按混凝土的1.2 倍考慮。水袋由廠家定型制作，規(guī)格為6.5×2×3.5m2/個，可裝水91t，重量不夠部分用工字鋼代替，加載重量分別按混凝土重量的50%、100%、120%三級加載，在加載、卸載過程中，觀測16#塊梁端觀測點(diǎn)，找出豎向變形規(guī)律[4]。

2.3.3 吊架直接采用掛籃，其受力遠(yuǎn)小于懸澆時混凝土的重量，其受力安全、有保障。試壓目的是通過試壓確定現(xiàn)澆段、合龍段的立模標(biāo)高及中跨配重重量，以及在現(xiàn)澆段混凝土澆筑時，16#塊上水箱的配重重量，確保線性滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3.4 邊跨現(xiàn)澆段、合龍段澆筑混凝土和養(yǎng)生過程中，每隔2h 需對觀測點(diǎn)進(jìn)行一次標(biāo)高讀數(shù)。通過水箱的加水及放水，確保16#塊前端保持恒定標(biāo)高，避免現(xiàn)澆段混凝土在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時開裂。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 現(xiàn)澆段施工

掛籃前移至過渡墩，利用掛籃作為現(xiàn)澆支架，蓋梁上現(xiàn)澆段部分支架在蓋梁安裝底模，懸臂部分利用掛籃底模作為現(xiàn)澆支架底模，掛籃翼板模作為現(xiàn)澆段外模，內(nèi)模利用掛籃內(nèi)模。在現(xiàn)澆混凝土?xí)r，根據(jù)混凝土的澆筑量及觀測點(diǎn)標(biāo)高的數(shù)值，通過放出配重水箱中的水來控制標(biāo)高。養(yǎng)生期間，需2h/次進(jìn)行標(biāo)高監(jiān)控，同樣通過加、減配重水箱中的水來調(diào)節(jié)標(biāo)高。待混凝土齡期滿足7d 且混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級值的90%后，進(jìn)行合龍段施工[5]。

3.2 合龍段施工

3.2.1 現(xiàn)澆段澆筑完畢后，在待強(qiáng)過程中可進(jìn)行合龍段的準(zhǔn)備工作，如綁扎底板鋼筋、臨時固結(jié)一端焊接等。邊跨現(xiàn)澆段和合龍段均利用掛籃作為吊架，故在現(xiàn)澆段混凝土澆筑完成，且當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的90%后，拆除現(xiàn)澆段內(nèi)模，而后可直接進(jìn)行邊跨合龍段施工。

3.2.2 連續(xù)多天不間斷檢測各合龍口標(biāo)高，確保標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)需求且當(dāng)?shù)貧夂?、氣溫等條件滿足施工需求。鎖定合龍段剛性連接，需在一天中最低氣溫時實(shí)施。鋼束即刻張拉2×BX1、2×BS1，每根張拉荷載73t[6]。

3.2.3 合龍段如已安裝的剛性連接，必須實(shí)施24h 觀測，對內(nèi)、外剛性連接進(jìn)行檢查，確保不存在異常情況后實(shí)施下一步施工，即合龍段混凝土澆筑。

3.2.4 必須在低溫時段進(jìn)行混凝土澆筑，科學(xué)、合理地設(shè)定澆筑混凝土?xí)r間，保證其終凝時氣溫為全天最低時刻，同時注意混凝土的凝固情況，保證不存在任何裂縫?；炷翝仓^程中，應(yīng)科學(xué)匹配相應(yīng)的水量，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)確保合龍段荷載不變，完成后及時進(jìn)行檢測，并了解標(biāo)高情況，務(wù)必控制標(biāo)高在可控范圍內(nèi)[7]。

3.2.5 養(yǎng)護(hù)合龍混凝土?xí)r，澆筑混凝土后應(yīng)保持混凝土凝固，待強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后進(jìn)行錨固灌漿施工，同時實(shí)施預(yù)應(yīng)力鋼束連續(xù)對稱張拉，施工順序?yàn)橄乳L束，后短束。接著移中跨掛籃2m，為合龍中跨奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 吊籃受力計(jì)算

4.1 吊籃受力體系

掛籃受力主體為兩片三角形主桁，其主縱梁采用2 根I56a。吊籃利用掛籃作為受力件，其主桁架僅作為移動和受力的保險(xiǎn)裝置，受力部位為掛籃底藍(lán)和外滑梁，外模采用掛籃外側(cè)模，內(nèi)模直接支撐在底板上，由底板受力,外滑梁采用2I40b。

4.2 吊籃的使用工況

在完成主梁2#-16#節(jié)段的懸臂施工后，該施工吊籃應(yīng)前移至過渡墩蓋梁處固定，作為現(xiàn)澆段和合龍段的受力件。根據(jù)節(jié)段的劃分，結(jié)合各段的結(jié)構(gòu)情況，擬定對該施工吊籃進(jìn)行以下2 個工況的受力計(jì)算：

第一，現(xiàn)澆段混凝土澆筑（長2.24m，重67.07t，蓋梁部分蓋梁直接受力，計(jì)算時不予考慮）。

第二，合龍段節(jié)段混凝土澆筑（ 長2.0m，重49.62t）[8]。

4.3 吊籃使用各工況受力計(jì)算

根據(jù)既定的受力情況對工況進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，確保翼緣板荷載保持不變，經(jīng)由外側(cè)模支架向外滑梁上傳導(dǎo)。使用MIDAScivil2017 軟件對吊籃系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，建模時，應(yīng)充分考慮各構(gòu)件的實(shí)際受力情況。所有吊點(diǎn)和錨點(diǎn)的支承方式均為鉸接，即只約束了x、y、z 三個方向的軸向位移，而不約束Rx、Ry、Rz 三個轉(zhuǎn)角位移。由于精軋螺紋吊桿和斜拉鋼帶均只承受拉力，不承受彎矩，故建模時這兩種構(gòu)件均采用桁架單元進(jìn)行模擬[9]。采用MIDAScivil2017 對掛籃建模所用的材料特性和模型如下：

4.3.1 材料特性

材料特性具體見表1。

表1 續(xù)表

表1 鋼材的容許應(yīng)力(MPa)

4.3.2 型材截面特性

（1）前、后下橫梁、外滑梁，規(guī)格為2I40b，材質(zhì)為Q235，有效面積為188.14m2，抗彎慣性距為45562cm4。

（2）底模分配梁、操作平臺，規(guī)格為I36b，材質(zhì)為Q235，有效面積為61.9m2，抗彎慣性距為13380cm4。

（3）底模平臺前吊桿、底模平臺后吊桿、外滑梁后吊桿規(guī)格為I36b，材質(zhì)為Q235，有效面積為8.04m2。

4.3.3 吊籃模型

（1）采用MIDAScivil2017 對掛籃建模,其吊籃模型見圖3.

圖3 吊籃模型

（2）吊籃受力計(jì)算結(jié)果匯總見表2。

表2 吊籃受力計(jì)算、分析匯總

由計(jì)算結(jié)果可以看出,各型材的應(yīng)力值均在設(shè)計(jì)允許值范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全、可靠，取得了良好的實(shí)際效果。

5 結(jié)語

該工藝改變了傳統(tǒng)的采用鋼管樁支架及焊接牛腿搭設(shè)施工平臺的方法，在高墩施工中極大地減少了鋼管樁產(chǎn)生的費(fèi)用，降低了焊接牛腿搭設(shè)施工平臺的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時，底模、側(cè)模與前段梁結(jié)合性好，外觀質(zhì)量很好。使用掛籃施工技術(shù)方案，并輔以相應(yīng)的技術(shù)開展大橋邊跨現(xiàn)澆段及合龍段施工，經(jīng)工程實(shí)踐表明，該措施的安全性能高、造價(jià)投入少，且工期顯著縮短。因吊架設(shè)置合理，可以同時進(jìn)行邊跨施工、現(xiàn)澆，然后開展合龍段的工序施工，更利于大橋建設(shè)，建議在同類型大橋建設(shè)中予以推廣。