橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的分析

朱洪軍

【摘 要】在橋梁施工中，尤其是大跨度橋梁建設(shè)過程中，懸臂掛籃技術(shù)常被用于跨河、山谷等施工環(huán)節(jié)，技術(shù)優(yōu)勢十分顯著。基于此，本文就橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)展開分析，首先，介紹了懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用流程，包括掛籃制作與安裝、預(yù)壓與荷載試驗(yàn)、鋼筋混凝土施工等施工環(huán)節(jié)；進(jìn)一步以工程實(shí)例為依據(jù)，對(duì)掛籃設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致分析，并提出了技術(shù)應(yīng)用過程中，相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

【關(guān)鍵詞】橋梁施工；懸臂掛籃；荷載試驗(yàn)

橋梁結(jié)構(gòu)的主要作用，就是跨越障礙物，是基礎(chǔ)工程建設(shè)與交通運(yùn)輸中的重要組成部分。懸臂掛籃技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上降低了大跨度橋梁建設(shè)過程中，跨越施工的難度，極具應(yīng)用價(jià)值。因此，深入探究橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)，有利于提升相關(guān)橋梁建設(shè)施工水平與質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的發(fā)展，能夠起到重要作用。

1.橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的應(yīng)用流程

1.1 掛籃制作與安裝

懸臂掛籃技術(shù)中，掛籃的制作與安裝質(zhì)量，會(huì)直接影響后期懸臂掛籃的施工效果。在實(shí)際施工過程中，首先應(yīng)以橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)、主梁分段情況等為依據(jù)，進(jìn)行掛籃設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵循靈活性、穩(wěn)定性、高強(qiáng)度等設(shè)計(jì)原則，以滿足工程施工對(duì)懸臂掛籃的要求。

關(guān)于懸臂掛籃的安裝，主要的施工環(huán)節(jié)包括：波紋管運(yùn)輸與檢查、接頭接線、錨墊板固定、波紋管定位與焊接、防裂等。在安裝之前，應(yīng)事先確保主梁的混凝土強(qiáng)度、彈性模量、齡期等符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以保證安裝質(zhì)量。另外，還需針對(duì)整個(gè)安裝過程進(jìn)行有效的安全防護(hù)，包括做好掛籃的安全監(jiān)測工作、增設(shè)安全防護(hù)設(shè)施等，避免出現(xiàn)高空墜物等不良現(xiàn)象。

1.2 預(yù)壓與荷載試驗(yàn)

在進(jìn)行預(yù)壓施工之前，需要對(duì)受力拉桿進(jìn)行有效處理，處理標(biāo)準(zhǔn)即確保前橫梁受力均勻。實(shí)際施工時(shí)，兩邊掛籃的施工進(jìn)度應(yīng)保持一致，確定10t為一個(gè)等級(jí)，分別加載到100t；在加載過程中，要對(duì)掛籃的變化現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致觀察，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)明顯的變化現(xiàn)象，著重注意主桁架等構(gòu)件是否發(fā)生非彈性變形。

而荷載試驗(yàn)的主要目的，是明確懸臂掛籃的承載力度。由于懸臂掛籃技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要將主梁分成多段，進(jìn)行對(duì)稱澆筑，這導(dǎo)致各段的重量存在一定差異，而掛籃設(shè)計(jì)一般都以最大梁段為參考，掛籃的承重力應(yīng)大于最大梁段重量，約為最大梁段重量的100%～150%，充分滿足懸臂掛籃技術(shù)應(yīng)用的工作性與經(jīng)濟(jì)性要求。

1.3 鋼筋混凝土施工

鋼筋混凝土施工主要包括兩個(gè)環(huán)節(jié)，其一是一般梁段的施工，其二是合攏段施工部分，其中，一般梁段的混凝土澆筑施工，應(yīng)從澆筑方案設(shè)計(jì)上著手，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)工作的主觀能動(dòng)性，對(duì)施工場地的溫度狀況、天氣變化、環(huán)境因素等進(jìn)行重點(diǎn)考慮，從而科學(xué)設(shè)計(jì)澆筑次數(shù)、厚度、連續(xù)性以及振搗、養(yǎng)護(hù)等細(xì)節(jié)。

在合攏段施工過程中，需要嚴(yán)格遵循“先邊跨、后中跨”的合攏原則，并科學(xué)進(jìn)行壓重與卸重等施工環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)混凝土開裂等現(xiàn)象。需要注意的是，在實(shí)際施工過程中，壓重與邊跨、卸重與中跨應(yīng)同步等量進(jìn)行。在跨合攏段混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)同步等量對(duì)兩個(gè)中跨端進(jìn)行加載壓重，加載重量應(yīng)為邊跨合攏段重量的1/2；而在進(jìn)行中跨合攏時(shí)，澆筑中跨合攏段混凝土，與兩個(gè)中跨端的壓重應(yīng)同步卸除。合攏施工環(huán)節(jié)必須有效避免混凝土開裂問題，可從混凝土制備上著手，采用較高強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹混凝土，確保新舊混凝土的高度結(jié)合。另外，合攏段施工，需要確保施工時(shí)間段內(nèi)，溫度較低其變化程度較小，以午夜前后為宜，有效避免由于溫度變化而引起的混凝土開裂現(xiàn)象。

2.橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

以南方某省份的高速公路網(wǎng)中的一項(xiàng)橋梁工程為例，該橋梁是其中一條高速路的主線橋梁，橋跨布置為（62+110+62）m，全長共234m，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h，汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)。在橋梁施工方案中，主橋的上部結(jié)構(gòu)是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁為單箱單室截面，底寬7.5m，頂寬13.25m，以C50混凝土對(duì)其進(jìn)行澆筑。關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)，參照三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，均采用1860MPa的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，確保錨下張拉控制應(yīng)力達(dá)到0.75fpk。

2.2 懸臂掛籃設(shè)計(jì)

針對(duì)上述工程項(xiàng)目，懸臂掛籃的設(shè)計(jì)要充分滿足該項(xiàng)目混凝土懸臂澆筑工藝要求，以最大梁段重量為參考。該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中，綜合分析懸臂掛籃操作工藝、項(xiàng)目本身施工特點(diǎn)與掛籃造價(jià)之后，最終采用了輕型的菱形掛籃，該掛籃由菱形桁架、無平衡重行走系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、底模平臺(tái)以及錨固系統(tǒng)構(gòu)成，設(shè)計(jì)荷載為165t。

懸臂掛籃設(shè)計(jì)中，混凝土自重G=26.5kN/m3；最大梁段重量為156.8kN；選用的Q235鋼材的許用正應(yīng)力σ與許用彎曲應(yīng)力σw均為215MPa；在混凝土澆筑過程中，傾倒所產(chǎn)生的荷載與振搗所產(chǎn)生的荷載均為2MPa；施工人員與施工設(shè)備所形成的荷載約為2.5MPa。

2.2.1上橫梁設(shè)計(jì)。

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，以保證懸臂掛籃應(yīng)用的工作性與安全性。在進(jìn)行上橫梁設(shè)計(jì)過程中，由于其本身為懸臂掛籃的主要受力構(gòu)件，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保其強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性能夠滿足施工要求。其中，前上橫梁受到各掛籃各部分的荷載如下：底籃前橫梁外側(cè)吊桿的荷載為25.6kN；外導(dǎo)梁前段吊桿的載荷為85.07kN；外側(cè)承托梁前端吊桿的荷載為50.97kN；底籃前橫梁腹板外側(cè)與內(nèi)側(cè)吊桿的荷載分別為174kN、328kN；內(nèi)導(dǎo)梁前端吊桿的荷載為120kN。由此結(jié)合材料力學(xué)計(jì)算軟件，能夠進(jìn)一步計(jì)算前上橫梁剪力圖，其中支座反力Ra為701.18kN；而前上橫梁的彎矩圖中，最大彎矩Mmax為358.1kN·m，Wx=Mmax/σw=1665.6cm3。

2.2.2主桁架設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步設(shè)計(jì)懸臂掛籃主桁架。在此次工程當(dāng)中，主桁架由兩片菱形桁架構(gòu)成，前端位置應(yīng)設(shè)置前上橫梁、前下橫梁以及吊帶，以形成懸臂吊架；在此基礎(chǔ)上安裝模板即可形成操作平臺(tái)與承重結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)鋼筋安裝與混凝土澆筑等作業(yè)的順利進(jìn)行。由此可見，主桁架是懸臂掛籃的主受力系統(tǒng)，所以在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)利用結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)各個(gè)梁段澆筑時(shí)，會(huì)受的各種桿件的荷載情況進(jìn)行整合計(jì)算，以保證懸臂掛籃的主受力構(gòu)件承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最終確保懸臂掛籃的承載能力達(dá)到最大梁段重量的100%-150%。

2.3 懸臂掛籃技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量控制策略

在實(shí)際施工過程中，要采用科學(xué)的質(zhì)量控制措施，才能有效保證技術(shù)應(yīng)用價(jià)值得以充分發(fā)揮，首先，在實(shí)際施工前，有必要對(duì)橋梁所處施工環(huán)境與未來的使用要求等進(jìn)行全面的了解，如此才能保證懸臂掛籃設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性與可行性；其次，以施工方案為基礎(chǔ)進(jìn)行懸臂掛籃的設(shè)計(jì)、制作、安裝、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，應(yīng)明確掛籃本身作為施工平臺(tái)與主要承重結(jié)構(gòu)，對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量與安全的影響作用，確保掛籃制備與安裝的科學(xué)性與有效性。

3.結(jié)束語

綜上所述，橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的分析，有利于提升橋梁建設(shè)工程的社會(huì)價(jià)值。通過相關(guān)分析，能夠明確懸臂掛籃技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，充分發(fā)揮其設(shè)備簡單、操作便利等優(yōu)勢，將其應(yīng)用于更多的橋梁工程當(dāng)中，有效提高橋梁的質(zhì)量與耐久性，同時(shí)降低工程建設(shè)成本。因此，要重視完善懸臂掛籃技術(shù)，并將其廣泛應(yīng)用于各類橋梁工程當(dāng)中，推動(dòng)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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