連續(xù)剛構(gòu)邊跨現(xiàn)澆段采用掛籃系統(tǒng)施工技術(shù)研究

朱曉石ZHU Xiao-shi

（中鐵五局集團成都工程有限責任公司，成都 610031）

0 引言

隨著交通基礎設施的迅速發(fā)展，連續(xù)剛構(gòu)橋作為關鍵結(jié)構(gòu)形式，廣泛應用于公路和鐵路建設。邊跨現(xiàn)澆段作為連續(xù)剛構(gòu)橋施工的關鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量和安全對橋梁的整體性能和壽命具有重要影響。掛籃系統(tǒng)因施工效率高、成本低、適應性強等特點，被廣泛應用于連續(xù)剛構(gòu)橋的邊跨現(xiàn)澆段施工。然而，掛籃系統(tǒng)的設計、施工流程、技術(shù)控制和安全保障仍面臨挑戰(zhàn)。因此，研究掛籃系統(tǒng)在連續(xù)剛構(gòu)邊跨現(xiàn)澆段中的應用具有重要現(xiàn)實意義和應用價值，本文旨在優(yōu)化設計、提高施工效率、降低安全風險和成本，推動交通基礎設施建設的可持續(xù)發(fā)展。

1 工程背景

京昆高速廣元至綿陽段擴容工程LJ2 合同段蘭渝鐵路跨線橋位于四川省廣元市昭化區(qū)射箭鎮(zhèn)境內(nèi)。蘭渝鐵路跨線橋主墩采用等截面薄壁雙肢墩，左幅20#墩、右幅21#墩采用墩頂截面2.3*6m 獨柱邊坡墩，坡比1∶80，左幅23# 墩、右幅22# 墩采用2.2m 圓柱墩，上部結(jié)構(gòu)為（70+130+70）m 連續(xù)剛構(gòu)箱梁。連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)為0 號塊～17 號塊、邊跨現(xiàn)澆段、合龍段。邊跨現(xiàn)澆段長4.0m，頂板寬16.85m、底板寬8.85m、高3.2m，鋼筋21.8t，混凝土方量85.4m3，共重222t。

2 施工技術(shù)

2.1 總體施工方案

在完成17 號塊的預應力張拉后，按如下步驟進行總體施工：首先，將邊跨側(cè)的掛籃底模板安全下放。隨后，按需拆除底模板、側(cè)模板、縱梁、內(nèi)外導梁、內(nèi)模板及后托梁。接著，根據(jù)吊架圖紙，將縱梁一段穩(wěn)固地搭設在蓋梁頂面上120cm 處，而另一端則置于掛籃的前托梁上并加以固定。緊隨其后，安裝底模板并通過吊帶精細調(diào)整其標高至設計位置。然后，依次安裝墩頂模板、側(cè)模及翼緣模板。接下來，進行底板和腹板鋼筋、波紋管的綁扎工作，同時安裝內(nèi)模支架及模板。最后，綁扎剩余鋼筋、波紋管及預埋件，并在完成跨中配重后澆筑混凝土。

2.2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 邊跨現(xiàn)澆段采用掛籃系統(tǒng)施工工藝流程圖

3 掛籃設計

吊架結(jié)構(gòu)主要采用掛籃的菱形架、前上橫梁、前托梁、底縱梁、前吊帶、模板體系等結(jié)構(gòu)，其中掛籃在澆筑完17#節(jié)段后不移動，布置示意如圖2。

圖2 掛籃施工示意圖

4 施工方法

4.1 支座安裝

主梁支座采用GPZ（Ⅱ）系列盆式橡膠支座。每個交界墩共設置兩個支座，左幅20#墩、23#墩支座為GPZ（Ⅱ）-5SX 盆式橡膠支座，右幅19#墩、22#墩為GPZ（Ⅱ）-5DX盆式橡膠支座。支座灌漿采用重力式灌漿法，支座安裝要求如下：

①鑿毛支座接觸部位的支承墊石表面，清除預留錨檢孔中的雜物，安裝灌漿用模板，并用水將支承墊石表浸濕，清除預留錨栓孔孔內(nèi)積水。灌漿用模板可采用預制鋼模，底面設一層4mm 厚橡膠防漏條，通過膨脹螺檢。定在支承墊石頂面。見圖3。

圖3 支座灌漿示意圖

②支座四角采用墊塊調(diào)整標高、支座調(diào)整就位后，在支座板底面與支撐墊石頂面之間留20-30mm 的空隙，以便灌注漿料。

③灌漿采用重力灌漿方式，灌漿前估算漿體體積，備料充足。灌漿口高度20-30mm 保證灌漿密實。灌注實用體積數(shù)量不與計算量過大誤差，防止中間缺漿。

④灌漿時應先灌注支座預留錨栓孔，當支座預留孔接近灌滿時再由支座中心部位向四周注漿，直至從鋼模與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部灌滿為止。

⑤灌漿材料終凝后，拆除模板，檢查是否有漏漿處，必要時對漏漿處進行補漿，待澆筑梁體混凝土后，及時拆除各支座的連接板及連接螺栓，對支座油漆破損部位進行修補，并安裝支座圍板，完成支座安裝。

⑥支座安裝時，必須確保支座底板底及預留錨栓孔中灌漿密實，并經(jīng)施工單位確認后方可進行下一工序施工，以確保行車安全。施工時應嚴格控制灌漿層厚度，不得超出圖紙要求。

4.2 模板安裝

底縱梁間距為95、105、120、33.8、25、25、121.7、42、70、80、80、80、70、42、121.7、25、25、33.8、120、105、95 （ 單位cm），其截面大小可采用36a 工字鋼，吊帶采用原掛籃吊帶。

底模板及翼緣板采用正常節(jié)段的鋼模。

4.3 標高調(diào)整

嚴格按照第三方監(jiān)控單位提供的立模標高，進行底模標高調(diào)整。

4.4 底、腹板鋼筋及預應力管道施工

本橋位于曲線上，鋼筋骨架采用掛線綁扎，確保骨架順直，并采用同級混凝土墊塊，保證保護層厚度。

波紋管安裝前檢驗各項指標參數(shù)，在設計坐標位置安裝，預應力孔道與普通鋼筋干擾時，調(diào)整普通鋼筋位置，波紋管定位鋼筋采用U 型鋼筋焊接固定，保證砼澆筑期間不產(chǎn)生位移。

4.5 內(nèi)模安裝

內(nèi)模支架采用扣件式腳手架，鋼管規(guī)格為φ60×3.2；其橫橋向間距為90cm，順橋向間距為90cm，水平桿至少設置2 道，間距不大于1.2m；從下到上依次為鋼管（φ60×3.2）+10 工字鋼+方木（10×10cm）+竹膠板（2cm 厚），頂面模板10 工字鋼橫橋向布置，間距90cm，方木縱橋向布置，間距30cm；內(nèi)側(cè)面模板高度上設置2 排拉筋，拉筋采用φ16mmPSB500 精扎螺紋鋼，豎向間距90cm，縱橋向的間距60cm，內(nèi)側(cè)背肋采用Q235 雙鋼管（φ60×3.2）。

4.6 頂板鋼筋安裝

照設計要求制作頂板及預埋鋼筋，內(nèi)模安裝完成后進行安裝工作。

4.7 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用泵車輸送砼，砼運輸車根據(jù)運輸距離與澆筑速度配置6 臺，澆筑時間控制在12 小時以內(nèi)。澆筑順序為從低處開始逐層擴展升高，并保持水平分層，采用插入式振搗器振搗，分層厚度不大于30cm。

4.8 養(yǎng)護

混凝土初凝后采用土工布覆蓋灑水保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7 天。

4.9 平衡配重

平衡重的大小根據(jù)T 構(gòu)懸臂兩端所受荷載大小差值進行平衡配重重量的核定。

平衡配重采用水箱配重，由于邊跨現(xiàn)澆段、合龍段施工都存在配重的問題，故在邊跨現(xiàn)澆段施工前配置需統(tǒng)一考慮；T 構(gòu)兩側(cè)配重加載位置需一致且盡量設置在懸臂端端部，且兩端平衡重加載同步、對稱、均衡進行；混凝土澆筑過程中，平衡配重需與混凝土澆筑速度同步卸載，T 構(gòu)另一側(cè)配重先不卸載，待邊跨合龍段張拉完畢后進行全部卸載；水箱配重時，加強檢查和監(jiān)控儲水量，保證配重大小與混凝土結(jié)構(gòu)要求一致。

4.10 受力檢算

①荷載及荷載組合。

設計采用的作用應分為永久作用、可變作用兩類。

永久作用包括：作用于支架的新澆混凝土重力，模板重力、吊架結(jié)構(gòu)自重等。

可變作用包括：施工人員、材料及施工機具荷載，振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載等。

②支架結(jié)構(gòu)自重。

支架自重，按照實際尺寸建立支架模型，定義相應的材料特性，由有限元軟件自動計算，并按總重的10%考慮焊縫及附屬構(gòu)件重量，將結(jié)構(gòu)自重系數(shù)設置為1.1。

模板荷載取3kN/m2。

新澆混凝土濕重，混凝土容重按26kN/m3考慮，施加于底面模板接觸的分配梁范圍上。

施工人員、材料及施工機具荷載，取面荷載2.5kN/m2；振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載取2kN/m2；

③荷載組合。

由組合一主要驗算結(jié)構(gòu)的強度穩(wěn)定性，組合二主要驗算結(jié)構(gòu)的撓度。見表1。

表1 荷載組合參數(shù)表

④結(jié)構(gòu)檢算與分析。

1）有限元模型。

采用通用有限元軟件MIDAS Civil 建立本橋支模架系統(tǒng)的模型。采用均采用梁單元模擬。有限元模型各部位的接觸及連接關系如下：

縱梁與前托梁、菱形架與墻上橫梁節(jié)點之間，在保證每一個構(gòu)件為幾何不變體系的條件下，采用一般彈性連接，豎向彈簧剛度取1×107kN/m，水平彈簧剛度取1×106kN/m，轉(zhuǎn)動剛度1kN/m；

菱形架前支點設置一般支撐，菱形架后支點、蓋梁上縱梁支點設置豎向及橫橋向支撐；

有限元模型中的坐標系規(guī)定如下：整體坐標系以橋梁縱向為x 方向；橋梁橫向為y 方向；豎向為z 方向，以向上為正。

吊架有限元模型如圖4 所示。

圖4 吊架有限元模型

2）允許應力及變形。

縱梁采用Q235 鋼，按《鋼結(jié)構(gòu)設計標準規(guī)范GB50017-2017》中表3.4.1-1 中鋼材強度設計值Q235 鋼抗彎為215MPa，抗剪為125MPa；掛籃構(gòu)件尺寸及規(guī)格詳見掛籃設計圖紙。

變形限值采用構(gòu)件跨徑L 的1/400（懸臂構(gòu)件長度L取2 倍懸臂長度）。

3）吊架驗算結(jié)果。

經(jīng)過驗算，后錨反力為1030.5kN，最大組合應力為161.6MPa＜215MPa，最大剪應力為49.7MPa＜125MPa；最大位移為18.3mm，滿足要求。

⑤后錨復核計算。

主桁架后錨點采用6 根直徑Φ40mm，材質(zhì)為PSB830的精軋螺紋鋼進行錨固，則精軋螺紋鋼可提供的錨固力為

其安全儲備為

錨固力滿足要求。

5 結(jié)束語

本文以京昆高速廣元至綿陽段擴容工程LJ2 合同段蘭渝鐵路跨線橋為案例，該橋為（70+130+70）m 連續(xù)剛構(gòu)。在施工過程中，采用了掛籃吊架法進行施工。掛籃的設計對于提高工程施工水平至關重要。為了驗證該施工技術(shù)的可行性和可靠性，本研究采用了理論計算的方法。通過建立數(shù)學模型進行詳細的力學分析，對掛籃系統(tǒng)的設計進行驗證。理論計算的結(jié)果與實際情況相符，證明了該施工技術(shù)在蘭渝鐵路跨線橋中應用的可行性和可靠性。

在實際施工過程中，應用掛籃吊架法進行連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工具有良好的應用價值和推廣前景。通過合理設計掛籃底縱梁布置和選擇合適的掛籃形式，可以提高工程施工水平，確保施工質(zhì)量和安全。同時，理論計算的方法為該施工技術(shù)的可行性及可靠性提供了有力支持。