T型剛構菱形掛籃設計及施工

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。T型剛構菱形掛籃設計及施工T型剛構菱形掛籃設計及施工 T型剛構菱形掛籃設計及施工 許 營 郭云杰 宋方偉 海威公司京承項目摘要：以清水河1#橋工程施工為例，介紹菱形掛籃設計、拼裝、預壓和使用，供同類工程施工參考。關鍵詞：菱形掛籃；設計；施工。1. 工程概況清水河1#橋，橋址位于密云水庫庫東果牧生態(tài)區(qū)。主橋為三跨預應力混凝土T型連續(xù)剛構橋型結構（分幅式），采用菱形掛籃逐段懸臂澆筑法施工。該橋由中交集團公路一局承建。主橋上部構造：45m+75m+45m變截面預應力混凝土連續(xù)梁，單幅箱梁為單箱單室截面（如圖1

2、）。梁底按1.8次拋物線變化，頂板單向2%的橫坡。橋位于豎曲線上，有2.5%的縱坡。上部結構采用掛籃懸臂澆筑。全橋設有0#塊4個，長度為3m；懸澆塊件36個，長度為3.5m和4m；支架現(xiàn)澆梁段4個，長度為6.5m；合攏段6個，長度為2m(見圖2)。 圖1 T型剛構懸澆段斷面圖（單位：米） 圖2 T型剛構立面圖（單位：米）箱梁采用縱、橫、豎3向預應力體系?？v向預應力鋼束采用平、豎彎，加腹板下彎束相結合的方式布置，兩端張拉；橫向預應力鋼束以直線、豎彎形式布置于頂板上緣，一端采用固定錨預埋于翼緣板，在另一端張拉；豎向預應力鋼束以直線形式布置于腹板中心，下端預埋，在箱梁頂面張拉?？v向和橫向預應力鋼束采

3、用S15.2鋼絞線，豎向采用JL32精軋螺紋鋼筋?？椎缐簼{均采用真空輔助壓漿工藝。2 掛籃設計2.1 掛籃設計方案選擇2.1.1 國內(nèi)掛籃形式掛籃是橋梁梁體懸澆施工專用設施。它是施工梁段的承重結構，又是施工梁段的作業(yè)現(xiàn)場。它的強度、剛度和可靠性對橋梁施工安全和質量關系重大。目前，國內(nèi)橋梁梁體懸澆施工，多使用自錨（平衡）式掛籃。掛籃結構形式主要有桁架式、斜拉式兩類。桁架式掛籃按構成部件不同，有萬能桿件掛籃、貝雷梁掛籃；按桁架形狀不同，可分為平行桁架式、弓弦式、平弦無平衡重式、菱形式等多種。斜拉式掛籃有三角斜拉，預應力筋斜拉，體內(nèi)斜拉等多種。2.1.2掛籃設計原則項目工程考慮，剛構箱梁懸澆節(jié)段重量

4、大，施工周期短，要求保證有寬敞的作業(yè)空間和充充分的施工安全。確定掛籃設計原則： 1)自重輕； 2)結構簡單，受力明確；3)便于拆裝，運行方便； 4)堅固穩(wěn)定，安全可靠。2.1.3掛籃設計確定確定選用桁架式菱形掛籃。本工程設計要求：1)掛籃、模板、機具等施工外載總重不超過60t；2)掛籃承載力不小于160t；3)梁段混凝土澆筑，掛籃移動、拆除階段均保持平衡對稱；4)加大掛籃主桁的整體剛度，確保在澆筑最重梁段混凝土時，新舊混凝土之間結合面不出現(xiàn)豎向裂縫。2.2 菱形掛籃構造（見圖3） 圖3 菱形掛籃構造示意圖 （單位：）2.2.1 主桁架系統(tǒng)主桁為菱形支架，是掛籃的主要承重結構。主桁架豎放于箱梁腹

5、板位置，其間由橫向設置的前、后橫梁及連桿連接(見圖3)。主桁架和前、后橫梁及連桿桿件均采用“II”或“”截面，由型鋼和鋼板組焊而成。前上橫梁由II45工字鋼組焊而成，聯(lián)結于主桁前端的節(jié)點處，將兩片主桁連成整體，上布4個吊點，通過吊帶懸吊底模和內(nèi)外模板。后上橫梁由II40工字鋼組焊而成，聯(lián)結于主桁后端的節(jié)點處，上布6個吊點。內(nèi)外縱梁、內(nèi)外滑梁、前后托梁均采用“II”或“”截面的型鋼。主桁架、橫梁及其它部位采用焊接。掛籃主桁架尺寸選取原則主要基于以下三點：(1)滿足懸臂澆筑的要求,能夠適合不同長度的澆筑梁段；(2)滿足施工工作面的要求,使施工人員有作業(yè)空間；(3)各個桿件受力基本相等,即按等強度設

6、計,這樣可以優(yōu)化結構,節(jié)約鋼材及制造費用。 2.2.2 吊帶系統(tǒng)掛籃吊帶系統(tǒng)由扁擔梁、前后吊帶、內(nèi)外吊桿及千斤頂?shù)冉M成(見圖3)。吊帶采用PSB785級，JL32精軋螺紋鋼筋懸吊連接。后錨吊帶用千斤頂施加一定的預應力，將模板與混凝土壓緊，保證塊段接頭處的接縫平整。2.2.3 走行及后錨系統(tǒng)掛籃走行系統(tǒng)由軌道、圓鋼和后勾裝置組成。軌道由鋼板組焊成型斷面結構,并由豎向精軋螺紋鋼筋錨固在梁體上。后勾裝置由厚鋼板和滾輪組焊而成。后勾裝置反勾扣在滑道上以平衡掛籃空載遷移時的傾覆力。掛籃行走時，前支座下墊20圓鋼,變滑動為滾動摩擦。掛籃后支座通過反扣輪沿軌道頂板翼緣下沿滾動,取消傳統(tǒng)形式的掛籃的尾部配重。

7、后錨系統(tǒng)是主桁架的自錨平衡裝置，通過扁擔梁和JL32精軋螺紋鋼筋與梁體錨固。2.2.4 模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)包括底模、外模、內(nèi)模等。模板系統(tǒng)中底模和梁外側模采用鋼制大模板。內(nèi)模分頂模和內(nèi)側模。頂模由8槽鋼組焊成的頂模架和6鋼板組成。內(nèi)模頂板的寬度變化由頂模架橫肋的活動銷實現(xiàn)。底模由前、后下橫梁、縱梁組成,縱梁支承于前后下橫梁上,而前后下橫梁分別通過吊帶懸吊于前后上橫梁和已澆注好的梁段底板上。外模由側模板、翼板模板、對拉桿和外模支架組成。骨架邊緣外采用10槽鋼焊成一體固定，其相互連接的部位用16螺栓連接，保證骨架的剛度。外側模板和翼緣模板是連成一體的鋼模，用10槽鋼加固成整體，保證骨架的強度和剛度。

8、翼緣板上的加固槽鋼下安裝有導向輪，導向輪行走在28槽鋼組成的軌道上。主梁由JL32精軋螺紋鋼筋與軌道聯(lián)接懸掛，達到翼緣板和底模板后端縱向移動的目的。安裝模板時采用橫向平鋪，保證接縫平順、密實且全部在同一條直線上，保證混凝土澆筑后表面的混凝土質量。對穿拉桿分尚不對穿拉桿和箱梁腹板部對穿拉桿，上部對穿拉桿分別通過骨架上安裝的10槽鋼進行固定。腹板部對穿拉桿采用JL32精軋螺紋鋼筋和YGM螺母連接。另外在底籃縱梁下用JL32精軋螺紋鋼筋和YGM螺母對側模進行對拉固定，保證模板下部不漏漿、不走模。端頭模板采用6鋼板，制作安裝時保證預應力孔道位置準確。2.2.5操作平臺模板邊緣設有工作平臺，用角鋼和鋼管

9、組拼而成，其上鋪有木板，靠近懸空側設有圍欄，保障施工人員的安全。張拉操作平臺通過鋼絲繩懸吊在菱形桁架的前端小懸臂梁上，用角鋼和鋼筋組成，平臺平面鋪以木板供作業(yè)人員站立行走，可用手動葫蘆調整其高度。3掛籃施工3.1 菱形掛籃預壓掛籃制作完成后，集中受力的重要部分，如鋼帶和銷子，進行應力測試，然后試拼。這樣既可以發(fā)現(xiàn)加工中存在的問題和隱患，也能使操作工人熟悉拼裝工藝，及時發(fā)現(xiàn)問題。3.1.1 預壓目的既保證質量又能保證施工安全,能消除非彈性變形,確定菱形支架彈性變形的正確數(shù)值。3.1.2 加載方法整個工作場地要求平整，將一套掛籃的兩片主桁架平躺對稱安裝，前支點中間加墊板并用螺栓固定，后端用扁擔梁錨

10、固，在前端節(jié)點處拼裝扁擔梁，扁擔梁用JL32精扎螺紋鋼筋連接，利用千斤頂壓扁擔梁，其作用力通過精扎螺紋鋼筋傳遞給掛籃的主桁架，從而達到預壓的目的。實踐表明當幾次預壓的結果十分接近時，就達到了預壓的效果(預壓方案見圖4)。 圖4主桁菱形架預壓方案圖 3.1.3 加載順序預壓量不小于1.2倍的結構物自重，本橋掛籃施工最大梁段重為160t,考慮模板重量和施工荷載，預壓量為220t。菱形支架前端受力為1/4，故最大加載荷重為550KN。預壓前，設置變形觀測點，作好標識。第一次進行初始數(shù)據(jù)的測量記錄，然后逐級進行施壓（按0.3倍、0.5倍、0.7倍、0.9倍、1.2倍結構物自重），并進行連續(xù)測量。待測量

11、數(shù)值無明顯變化后準備卸載。卸載時以加載時的逆順序進行，并做好測量記錄。待壓重全部卸載后，進行測量。掛籃菱形支架預壓數(shù)據(jù)如表1所示。3.1.4 數(shù)據(jù)分析對各次量測數(shù)據(jù)進行分析整理, 經(jīng)線性回歸分析得出荷載x與掛籃豎向位移y之間的關系。以R24中彈性變形值最大的一組數(shù)據(jù)為例（如表2），得回歸公式：y=0.0326x+4（其中非彈性變形值4），其變形圖見圖5。根據(jù)該公式可算出掛籃在每個節(jié)段的施工豎向位移，以便合理運用預拋高值成功控制本橋線形。在開始的幾個節(jié)段施工時，按此預測值調整立模標高, 并通過前幾段掛籃變形的實測值修正回歸曲線,然后對下一段進行預測。 圖5 菱形支架變形曲線 表1 掛籃菱形支架彈

12、性變形值墩號R24R25L7L8最大彈性變形值（）17161516151615151615151516151616表2 R24掛籃菱形桁架預壓數(shù)據(jù)（單位：）00.3T0.5T0.7T0.9T1.2T持荷2h后GL1-1加載4337432943264323432043174316GL1-2加載4325431843144311430943074307GL1-1卸載433343294327432243194316GL1-2卸載4322431943154312430943073.2掛籃拼裝各T型剛構的0#、1#(1#)塊施工結束后，首先將箱梁頂面清理，并將軌道部位找平，然后按順序對稱拼裝掛籃，掛籃采用

13、后錨式結構：鋪設鋼枕一安裝固定軌道梁安裝前后支座吊裝并連接固定菱形桁架吊裝上橫梁安裝后吊帶吊裝下橫梁吊裝底板縱梁及底板模板安裝外側模板，見圖6。 圖6 掛籃拼裝施工圖注：左圖為拼裝好的掛籃正面圖，右圖為掛籃側面圖。拼裝時需仔細檢查掛籃各部件，確保各部件的完整性及其連接的穩(wěn)固性。保證施工的安全。3.3掛籃施工工藝3.3.1調整模板軸線及標高掛籃安裝就位后，用水準儀將底模立模標高調整好，預留預拋值，包括掛籃菱形架及吊帶的彈性變形和預拱度。然后用全站儀調整底模的中線，調整好之后用千斤頂將后錨頂緊，使底模后部與箱梁底面壓緊，上緊螺帽，底模調整完畢。外模的調整就位：先將外模前后吊桿同時提起至翼緣板，后端

14、貼緊箱梁下翼緣板面，前端達到立模標高后，上緊吊桿的螺帽。3.3.2綁扎底腹板鋼筋，安裝底腹板預應力管道鋼筋在鋼筋加工場地先加工成半成品，然后用塔吊吊至橋面。按照規(guī)范要求，在底模上進行綁扎。在底腹板鋼筋綁扎到一定程度，可進行波紋管及錨墊板的固定安裝。波紋管的各處接頭用防水膠帶密封，以免混凝土澆筑時，管道內(nèi)進漿。豎向預應力管道布設時還需按圖紙要求設置出氣孔和壓漿孔。3.3.3安裝內(nèi)模內(nèi)模的調整就位：待梁段的底腹板鋼筋安裝完畢，將內(nèi)模順內(nèi)滑梁推出與已就位的外模齊平；將內(nèi)模托起至頂板，調整內(nèi)模寬度至設計寬，后部壓緊，端部達到立模標高，上緊吊桿螺帽；安裝內(nèi)側模，上好對拉桿。3.3.4綁扎頂板鋼筋，安裝頂

15、板預應力管道按圖紙和規(guī)范要求綁扎頂板鋼筋，固定安裝頂板波紋管及錨墊板。另外，還需準確布置掛籃的預埋孔。3.3.5混凝土澆筑采用泵車兩側對稱澆筑，最大施工偏載嚴格控制在5t以內(nèi)，可以通過混凝土輸送泵來控制，在施工中安排專人負責混凝土的計量工作。澆筑中應嚴格分層（不超過50），底板和頂板從端部開始澆筑，最后澆筑根部，控制好混凝土振搗的時間和部位，確?；炷镣庥^及質量。3.3.6混凝土養(yǎng)護、拆模及鑿毛對澆筑好的混凝土安排專人負責養(yǎng)護工作，及時覆蓋，確?；炷帘砻鏉駶?。待強度達到2.5MPa時拆除端模板，進行鑿毛，并用水清除灰渣。3.3.7 張拉待混凝土強度達到設計強度的100%時方可張拉。張拉時，按

16、圖紙給出的順序對稱進行。采用控制應力和伸長量雙控法張拉。3.3.8 壓漿張拉結束后，用水泥凈漿拌制超快硬化劑，堵塞鋼絞線間孔隙，待達到一定強度后盡快壓漿， 壓漿應飽滿，不得漏壓或管道內(nèi)留有空隙。壓漿后，用砂輪切割機切除錨后多余鋼絞線及精軋螺紋鋼筋，嚴禁用氧炔焰或者電焊切割。3.3.9 掛籃前移步驟如下進行：1)拆除底籃后錨，放松吊桿(脫模)，拆除內(nèi)模。2)在前方梁段找平橋面并放出固定軌道。3)用千斤頂頂起桁架，放入軌道圓鋼。4)用手拉葫蘆拖移桁架，將底籃前移至下一梁段澆筑位置，抽出圓鋼，并在其前后端設置止動塊，以確保掛籃澆筑混凝土過程中的安全。移動時注意兩邊速度和位置一致。5)調整好底籃中線、

17、標高后，鎖緊底籃后錨，安裝模板，收緊吊桿，完成一個循環(huán)。掛籃前移時應注意以下三點：第一，掛籃行走時，必須勻速同步平移，保證掛籃的中線與箱梁的中線保持一致，可采用吊垂球或者經(jīng)緯儀定線的方法。第二，每次掛籃行走前，應全面檢查各個錨點、吊點、支撐點、各個部件的連接處等關鍵部位是否緊固牢靠，有無受損情況，并根據(jù)具體情況作必要的加強措施。第三，掛籃前移必須確保著力點符合設計要求，同時應及時配備后防護倒鏈，為確保安全，須安排專人負責指揮。掛籃施工各工序時間如表3所示。 表3掛籃施工各工序施工時間表序號工序時間（小時）1菱形掛籃行走242安裝底模、外側模、調整中心線及標高43綁扎底腹板鋼筋、安裝管道8124

18、安裝內(nèi)模475綁扎頂板鋼筋、安裝頂板管道8126澆筑混凝土準備工作、澆筑混凝土597混凝土養(yǎng)護、拆模、鑿毛、穿束72968預應力束張拉8129壓漿4610總計1251623.3.10改進措施(1)在懸掛籃施工過程中，每一節(jié)段端頭的預應力孔道和鋼筋布置均不一樣，本工程采用鋼制端模板。這種模板的優(yōu)點在于便于加工，可根據(jù)每一節(jié)段縱向預應力孔道和鋼筋的布置靈活鉆孔、開槽，多余孔洞直接用鋼板補齊即可，有效地減少了模板用量。(2)在拆除端模過程中，端頭波紋管很容易發(fā)生斷裂，嚴重影響接頭質量，處理不好將會在混凝土澆筑過程中造成接頭漏漿而出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。為此，在每一節(jié)段波紋管端頭套接大一號的接頭波紋管，其端頭露出端模10 cm。安裝下一節(jié)段波紋管時，將波紋管直接旋進套管，然后用密封膠帶包裹嚴實。4 結語根據(jù)橋梁的結構特點及自身的施工經(jīng)驗和能力，設計出適應施工和自身特色的掛籃。通過該工程的施工實踐，對菱形掛籃的施工特點有了深刻的認識。與各式掛籃比較，采用的菱形掛籃有以下主要優(yōu)點：(1)外形美觀，結構簡單，桿件受力明確，計算簡便，便于加工。(2)作業(yè)空間開闊，便于材料與機具從兩片桁架中間通過，運至要施工的部位，加快梁段施工速度。(3)