多功能掛籃在波形鋼腹板梁橋施工中的應(yīng)用

摘要：針對波形鋼腹板梁橋施工時，普通掛籃無法滿足其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的問題，文章結(jié)合廣西都巴高速公路紅水河特大橋的施工經(jīng)驗(yàn)，介紹了一種適用于鋼腹板吊裝、翻轉(zhuǎn)、精調(diào)、澆筑的多功能掛籃。該掛籃利用設(shè)置在箱梁頂板上的鋼軌和運(yùn)輸臺車，實(shí)現(xiàn)縱橋方向波形鋼腹板運(yùn)輸；可在橋梁大、小樁號側(cè)同時進(jìn)行，施工時互不影響，施工效率較高；掛籃的頂板模板為可調(diào)節(jié)式的活動結(jié)構(gòu)，節(jié)省模板安裝時間，可為同類型工程提供參考。

關(guān)鍵詞：掛籃；懸臂澆筑；波形鋼腹板梁橋

中圖分類號：U448.22? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-4874（2024）04-0164-02

0 引言

中小跨徑波形鋼腹板鋼混組合梁橋一般是采用在橋梁0#塊附近安裝塔吊進(jìn)行吊裝安裝，隨著橋梁主跨跨徑的增加，塔吊工作半徑無法覆蓋全部工作面，吊裝能力要求更高，成本相應(yīng)提高。

賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）紅水河特大橋?yàn)槿€控制性工程之一，主橋?yàn)椴ㄐ武摳拱暹B續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑為（92+172+92）m，是廣西第一座波形鋼腹板PC組合箱梁橋，也是目前國內(nèi)同類在建橋梁中主跨跨度最長的橋梁［1］。該橋?yàn)閱蜗鋯问也ㄐ武摳拱孱A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，內(nèi)部設(shè)有水平橫隔板，波形鋼腹板相對較高，重量相對較大。

為解決波形鋼腹板吊裝難題，提高波形鋼腹板安裝效率、施工安全和安裝質(zhì)量，節(jié)約設(shè)備租金成本，該橋采用運(yùn)輸系統(tǒng)+掛籃系統(tǒng)代替塔吊進(jìn)行波形鋼腹板安裝，專門設(shè)計了一種具備吊裝、翻轉(zhuǎn)、精調(diào)、澆筑等功能的掛籃。該多功掛籃包含了承重結(jié)構(gòu)、吊裝系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)等。

1 多功能掛籃在波形鋼腹板梁橋建設(shè)中的特性

（1）利用設(shè)置在箱梁頂板上的鋼軌和運(yùn)輸臺車，實(shí)現(xiàn)縱橋方向波形鋼腹板運(yùn)輸，吊裝系統(tǒng)設(shè)置在掛籃上，用以吊裝波形鋼腹板。不需要額外采用大型的吊裝設(shè)備，節(jié)省費(fèi)用。

（2）塔吊不需要多工種配合，只做直立式運(yùn)輸，橋面設(shè)置通長軌道，每個掛籃上都有輕巧吊裝設(shè)備，波形鋼腹板運(yùn)輸安裝可同時在橋梁的懸臂T構(gòu)大、小樁號側(cè)進(jìn)行，施工時互不影響，施工效率較高。

（3）掛籃上的吊裝系統(tǒng)通過系列操作完成波形鋼腹板的安裝，同時兼具小機(jī)具的吊裝運(yùn)輸，如塊段上的模板調(diào)整、鋼筋吊裝和振動棒、焊機(jī)、預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備等，大大提高這類型橋梁吊臂施工的效率。

（4）掛籃的頂板模板為可調(diào)節(jié)式的活動結(jié)構(gòu)，節(jié)省模板安裝時間。在安裝波形鋼腹板時放下活動模架，留出足夠的空間安裝波形鋼腹板，提高波形鋼腹板的安裝效率。波形鋼腹板安裝完成時將模板活動插銷上緊到位，將模板拼裝成整體，提高模板安裝速度。

（5）消除諸如需要更大設(shè)備、懸臂兩端無法同時施工、塔吊操作人員的視線受限、波形鋼腹板安裝時信號工與塔吊操作人員的配合不一致、吊裝受到掛籃干擾等弊端。

（6）本工法的波形鋼腹板安裝施工工藝適用于吊裝空間較小、波形鋼腹板重量和尺寸較大的工程。

（7）帶有軌道的運(yùn)輸小車與掛籃吊裝系統(tǒng)，施工工藝簡單、便捷、操作性強(qiáng)。

2 多功能掛籃在波形鋼腹板梁橋建造中的工藝原理

2.1 波形鋼腹板在橋面板上的運(yùn)輸原理

采用塔吊垂直輸送波形鋼腹板至墩頂0#塊后，不通過塔吊吊運(yùn)的方式轉(zhuǎn)移波形鋼腹板縱橋，而是通過架設(shè)在箱梁頂板上的鋼軌和安裝了電動馬達(dá)的運(yùn)輸小車，實(shí)現(xiàn)在T型結(jié)構(gòu)兩側(cè)同時輸送安裝波形鋼腹板，消除高空吊運(yùn)物品的安全隱患。從而做到了建設(shè)安全有保證、節(jié)約經(jīng)費(fèi)有保證、加快建設(shè)進(jìn)度有落實(shí)。

2.2 波形鋼腹板定位安裝建造工藝原理

利用在掛籃上設(shè)置電動小車和電動葫蘆組成吊裝系統(tǒng)，可以在保證施工安全的前提下實(shí)現(xiàn)波形鋼腹板在上下、左右、前后的空間移動及翻轉(zhuǎn)，確保波形鋼腹板的精準(zhǔn)安裝。

2.3 可調(diào)節(jié)式翼板模板施工技術(shù)原理

在靠近波形鋼腹板側(cè)的模板桁架上設(shè)置活動鉸座和可調(diào)節(jié)撐桿，使該處模板可以自由活動。波形鋼腹板安裝時將活動模板放下，給波形鋼腹板安裝留出空間，安裝完畢后將該處模板關(guān)閉，提高模板安拆速度。與波形鋼腹板接觸部分做成波折形，使面板與波形鋼腹板貼合緊密，并在接觸部分設(shè)置橡膠帶，在混凝土澆筑時起到止?jié){作用，防止混凝土漿液污染波形鋼腹板。

3 多功能掛籃在波形鋼腹板梁橋的施工流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

多功能掛籃設(shè)計（菱形掛籃設(shè)計、吊裝系統(tǒng)設(shè)計、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計）→掛籃的拼裝→波形鋼腹板運(yùn)輸→波形鋼腹板吊裝（測量定位、吊裝掛繩錨固、豎直和水平移位、平面外翻轉(zhuǎn)、平面內(nèi)翻轉(zhuǎn)、精調(diào)和臨時固定）→波形鋼腹板焊接。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計

這種多功能掛籃一般包括承重系統(tǒng)、吊裝系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)三大部分。吊裝系統(tǒng)設(shè)置在菱形掛籃架主桁架頂部，分為縱橫向軌道、機(jī)動馬達(dá)、電動葫蘆［2］。橋面上布置了包括鐵軌、小車等在內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng)。自帶運(yùn)輸、吊裝系統(tǒng)的菱形掛籃除了能滿足箱梁的對稱懸臂澆筑施工，同時也能不受場地限制完成波形鋼腹板的運(yùn)輸?shù)跹b。

掛籃主要有主桁架、前上梁、前下梁、錨固系統(tǒng)、行走軌道、模板系統(tǒng)、波形鋼腹板吊裝系統(tǒng)等［3］。

翼緣板模板為活動式結(jié)構(gòu)，可繞銷軸上下旋轉(zhuǎn)，待鋼腹板安裝完畢后，將翼緣板模板放置到位，上緊銷軸，并密貼翼緣板與波形鋼腹板。

運(yùn)輸小車的尺寸設(shè)計應(yīng)結(jié)合波形鋼腹板的尺寸，運(yùn)輸小車的電動馬達(dá)功率應(yīng)滿足最大重量波形鋼腹板的運(yùn)輸，同時應(yīng)具有良好的制動能力。

掛籃結(jié)構(gòu)除符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3650-2020）的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求和16.5.1條款，還應(yīng)結(jié)合波形鋼腹板尺寸確定掛籃高度設(shè)計，同時吊裝能力應(yīng)留有一定富余，以保證吊裝波形鋼腹板時吊裝掛籃有足夠的空間，且對安裝波形鋼腹板無干擾。

根據(jù)最大重量的波形鋼腹板選擇合適噸位的電動跑車和電動葫蘆，為了施工方便，電動跑車和電動葫蘆宜選用電動遙控進(jìn)行控制，供電線路應(yīng)進(jìn)行合理規(guī)劃，防止吊裝系統(tǒng)工作時造成碰撞。

3.2.2 掛籃的拼裝順序

安裝軌道→安裝掛籃前支點(diǎn)→安裝主桁架及后錨固系統(tǒng)→安裝前上橫梁→安裝前吊桿及后吊桿→安裝掛籃底模系統(tǒng)→安裝內(nèi)外滑梁及模板系統(tǒng)→安裝波形鋼腹板起吊系統(tǒng)→整體檢查驗(yàn)收掛籃結(jié)構(gòu)并進(jìn)行預(yù)壓。

3.2.3 波形鋼腹板運(yùn)輸與吊裝

（1）用塔吊將波形鋼腹板從鋼棧橋上吊放在0#塊頂板的平車上，并用枕木做支墊，沿鐵軌輸送到掛籃吊點(diǎn)下方，等待吊裝。

（2）利用全站儀、水準(zhǔn)儀將波形鋼腹板的位置及高程放樣出來。

（3）將波形鋼腹板運(yùn)至電動葫蘆正下方水平放置，事先設(shè)計好的吊孔內(nèi)要穿上鋼絲繩，吊孔設(shè)計要保證鋼腹板在起吊過程中是平直的。

（4）利用掛籃起重系統(tǒng)的電動葫蘆按豎向起吊、縱向移動、橫向就位的順序完成鋼腹板的初步就位。將兩臺門吊的同側(cè)電動葫蘆鋼絲繩下放，使波形鋼腹板翻轉(zhuǎn)至豎直面。

（5）下降前吊點(diǎn)，使波形鋼腹板豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換，確保波形鋼腹板移動精確安裝。鋼腹板最頂端螺栓穿孔初擰螺母，通過前、后門吊裝的兩個電動葫蘆進(jìn)行。根據(jù)放樣的位置和高程調(diào)整鋼腹板，將螺栓逐個穿入連接孔，先初擰。

（6）根據(jù)放樣資料，對鋼腹板下端進(jìn)行垂直度檢查，用磁力線錐進(jìn)行橫向偏位和垂直度的調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計要求，并用扭力扳手將連接螺栓全部擰緊。做好臨時固定，保證澆筑過程中鋼腹板不出現(xiàn)位移。

3.2.4 波形鋼腹板焊接

波形鋼腹板安裝合格后進(jìn)行波形鋼腹板貼角焊接，焊接過程符合《波形鋼腹板組合梁橋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T272-2017）有關(guān)技術(shù)規(guī)范。

3.3 材料與設(shè)備

4 多功能掛籃的建模驗(yàn)算

根據(jù)設(shè)計圖建立Midas Civil模型進(jìn)行分析。以全橋最大荷載的節(jié)段1號塊進(jìn)行加載，靜載系數(shù)取1.2，動載系數(shù)取1.4。計算出桿件受拉、受壓應(yīng)力約為130 MPa（見圖1），掛籃變形＜19 mm（見后頁圖2），符合規(guī)范要求，滿足施工條件。

空載行走工況時（見后頁圖3），受拉應(yīng)力約為45 MPa、受壓應(yīng)力約為48 MPa，安全系數(shù)＞2，滿足要求。

5 結(jié)語

紅水河特大橋應(yīng)用多功能掛籃共安裝波形鋼腹板294塊，工期提前了23 d，塔吊的占用時間少，T構(gòu)兩側(cè)可以同時安裝波形鋼腹板，掛籃上的吊裝系統(tǒng)同時兼具塊段上模板調(diào)整、鋼筋吊裝及振動棒、焊機(jī)、預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備等小型機(jī)具的吊裝運(yùn)輸，提高了該類型橋梁的懸臂施工的效率，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

相關(guān)機(jī)構(gòu)在回訪檢查時，未發(fā)現(xiàn)任何肉眼可見的裂縫，表明施工質(zhì)量較好。該工藝在廣西首座波形鋼腹板梁橋的應(yīng)用，對促進(jìn)該類型橋梁在廣西推廣應(yīng)用具有重要的意義，同時也是懸臂澆筑施工的創(chuàng)新應(yīng)用，將成為今后連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋施工的新方向。

參考文獻(xiàn)

［1］李志剛.利用菱形掛籃進(jìn)行波形鋼腹板吊裝安裝的施工技術(shù)［J］.西部交通科技，2021（4）：131-132，136.

［2］張 東.自帶運(yùn)輸?shù)跹b系統(tǒng)掛籃在波形鋼腹板PC箱梁橋中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2017，46（24）：115-116，124.

［3］姚文磊.大跨徑波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.重慶：重慶交通大學(xué)，2016.

作者簡介：段博員（1990—），工程師，主要從事路橋工程施工管理工作。