现浇箱梁菱形挂篮施工中相关技术要点分析

发表时间:2018/3/9   来源:《防护工程》2017年第31期   作者:史景辉
[导读] 在桥梁工程施工中,挂篮结构已经成为重要的承载系统,并由于其具有多方面的优点而被广泛应用于悬臂浇筑施工中。

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摘要:在桥梁工程施工中,挂篮结构已经成为重要的承载系统,并由于其具有多方面的优点而被广泛应用于悬臂浇筑施工中。本文结合工程实例,对悬臂现浇箱梁菱形挂篮施工技术进行了探讨。可为同类型桥梁的施工提供借鉴。
关键词:桥梁;悬臂现浇箱梁;挂篮;施工技术

 
        引言
        随着国家经济状况的不断提升,城市建设水平的不断完善,桥梁构建技术也在不断提升。作为桥梁工程中最为核心的组成部分及承载系统的菱形挂篮,其主要是由主桁承重、底篮与模板、行走等系统构成。与其他承载系统相比,菱形挂篮结构的可操作空间较为开阔,能够确保混凝土的输送,进而提升工作的效率。
        1.工程概况
        某特大桥主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构跨北港航道,引桥为30m 标准跨径装配式预应力混凝土连续T 梁。跨南港航道处为4×40 mT梁。主桥上部结构为(77+140+77)m 变高度预应力混凝土连续刚构,箱梁采用单箱单室直腹板截面,箱梁顶板宽15.5 m,悬臂长3.75 m,底板宽8.0 m。箱梁0# 块节段长12 m,在支架上浇筑。两侧各有16 个悬浇节段。节段长度为6×3 m、5×4 m 和5×5 m,采用挂篮悬臂浇筑施工,合拢段长度为2 m,在吊架上浇筑,吊架控制重量350 kN。边跨现浇段长5.9 m,在支架上现场浇筑。根据总体施工安排,主梁采用菱形挂篮施工,全桥共投入4 套(8支)挂篮在2 个主墩部位分4 个工作面平行作业。
        2. 菱形挂篮的参数设计
        (1)菱形挂篮总长度为10.2 m,高度为4.1 m,宽度为17 m。
        (2)菱形挂篮最大悬臂浇注重量不超过240 t,其中7# 梁段为最大悬臂梁区域,实际设计重量为198.4 t。
        (3)挂篮自身也具有一定的重量,通过测量得知挂篮自重达88.704 t,挂篮与最重节段箱梁的重量比为0.447。
        (4)悬浇箱梁的长度分为三种形式:3 m 长的悬浇箱梁、4 m 长的悬浇箱梁和5 m 长的悬浇箱梁。
        (5)悬浇箱梁的高度也给出了严格的界定,即高度变化应控制在8.21 m~3.2 m 范围内。挂篮纵坡应小于5%。
        (6)空篮行走时抗倾覆稳定系数为5.5,浇注时其抗倾覆稳定系数应为2.16。
        (7) 挂篮主桁架的变形量应控制在20 mm 以内,浇注混凝土过程中挂篮的的最大形变量为12.8 mm。
        (8)悬吊系统吊杆应满足一定的安全性原则。
        (9)主桁后锚锚杆安全系数等级为2.98。
        3.挂篮施工技术
        3.1 拼装流程
        挂篮拼装应遵循一定的原则,流程如下:首先进行轨道安装工作;其次将承重主桁、后片桁架安装到位;再次安装前横梁、前吊带与后吊带;最后安装底篮、外模板与内模。
        3.2 安装要点
        在已浇筑完成的0# 块箱梁顶面,使用型号为M30 的高强度水泥砂浆对行走轨道位置进行找平处理。在找平中,施工人员应严格控制箱梁的标高,确保箱梁标高与主桁标高处于同一水平线上,反复测量砂浆层与顶面标高是否满足要求,待复核通过后安装垫块与行走轨道;使用螺纹钢筋和轨道压梁将行走轨道固定到位,不得出现滑动等不良现象。挂篮的安装应采取对称方式进行,采用由内向外的方式安装。为了确保桁架自身的稳定性,可在每片桁架的横向位置施加临时风缆,起到固定的目的。行走小车应与挂篮后锚点销轴进行有效连接,前支点受力较集中,应进行加强处理,提高构件局部稳定。
        对每根锚杆施加一定的力,并将其作用在挂篮后锚点节点板上的反力梁上。主桁安装结束后,施工人员需将前横梁吊装到固定位置,并将前吊带从横梁部位进行穿插。采取整体吊装的方式进行底篮的安装工作。施工中应结合现场情况,首先完成底篮的拼装工作;其次借助起重设备将底篮抬吊到位并安装吊带。对于海上作业的底篮,由于所处区域的特殊性,可采取单根吊装的方式进行作业,先使用起重设备将前后托梁运送至特定位置,继而安装前后悬吊吊带,最后逐一吊装工字钢分配梁。采取整体吊装的方式完成外模的吊装作业。对于内模而言,先进行内顶模的吊装,继而进行内侧模的吊装,直至完成全部的挂篮拼装工作。
        3.3 挂篮预压
        3.3.1 预压方法
        采取千斤顶反向加载的方式完成菱形挂篮预压工作,预压应注意与实际荷载分布的差异性。操作流程如下:首先将4 只反力架固定在0# 块两端的腹板上,两端各2 只;其次借助千斤顶对反力架施加一定的力;最后分级预压,求出挂篮的弹性变形数据。
        反力架弦杆主要选取的是型号为I36b 的工字钢,腹杆则为双拼槽钢组成。为了提高整体结构的稳定性,可在节点部位使用钢板进行加固处理,需注意每个反力架要与箱梁腹板内的钢板焊接牢固,可参照图1 所示。
 
 图2   主桁承重系统三维示意图
        在挂篮加载过程中,模拟荷载主要由混凝土重量最大的节段决定,0# 块两端应采取对称的方式进行加载,借助千斤顶将荷载力传递给挂篮底模,最终传递到主桁部位。主桁承重系统由3 片承重主桁、前横梁、后片桁架及后连杆等组成,如图2 所示。承重主桁共3 片,其功能是承受浇注与空篮时的荷载,并将荷载传至主桁前支点、后锚与行走小车。单片主桁为菱形结构,各主体杆件由双拼槽钢I25a与12mm 钢板拼焊而成,截面为220 × 274mm 的矩形。各杆件均通过节点板采用连接销铰接。在预压过程中施工人员还应不断地关注挂篮监测点的变形状况,并做好细致的记录,为后期计算提供准确的数据。
        3.3.2 预压加载
        一般而言,将挂篮观测点置于前横梁与前托梁吊带的相对应位置,两边各设置4个观测点。预压准备就绪后,施工人员应采取两边对称的方式对挂篮进行预压工作,共分为3 级进行加载,按照30%、80%、120%的等级进行加载。在卸载时主要采取两级荷载力进行,按照80%、120进行。不管是在加载过程中还是卸载阶段均应在结束的30min内进行一次水准测点的观测,并将数据进行如实记录,经过分析得知若30min内的变形值不大于1 mm 则表明变形属于正常范围内,即可进行后续阶段的加载或者卸载工作。通过对预压数据进行深入分析,可知前横梁的总变形量为40 mm,前托梁的总变形量为42 mm。
        3.3.3 挂篮预压控制措施
        (1)在挂篮预压工作开始前,施工人员对挂篮系统进行细致、全面检查,如若不符合设计标准应及时改进,待满足设计要求后进行预压工作,并做好横向保险措施。
        (2)严格按照对称的模式进行挂篮的预压工作。需设置安全防护网,以保障施工人员的安全。挂篮的悬挂系统应进行加固处理,以免千斤顶坠落造成人员伤亡。
        (3)在加载中,要由专人负责,进行统筹规划,每级加载完成后需及时测量,并记录数据,完成后方可进行下一级的加载工作。此外,在加载过程中,应严格控制速率,不得过快或者过慢,以免影响加载效率。
        3.4 挂篮行走及移位
        在桥梁挂篮悬臂施工中,应遵循一定的原则,即现浇节段完成张拉压浆,然后是底篮后横梁上外侧保护和底篮系统吊杆的设置与拆除,注意后锚是最后拆除最先安装。在底模拆除过程中,应使用锚杆在主构架的侧面进行锚固,并将与混凝土块相同长度的轨道铺设在已浇筑完成的混凝土表面,与原有轨道进行法兰盘连接,使整个轨道自成一个整体。在挂篮移动中,需将滑梁需要的吊点扣架安装在顶板预留孔部位,以增强桥梁整体结构的稳定性。
        3.5 混凝土浇注
        混凝土的浇注是桥梁挂篮悬臂施工中的关键内容。浇注混凝土时,对入模温度及坍落度方面有着非常严格的要求,浇注要均匀,并对挂篮标高情况进行实时记录,为后期评价做出一定的借鉴。
        3.6 挂篮拆除
        箱梁悬臂浇注节段施工完成后,拆除挂篮时,在最后梁段的位置按拼装时相反顺序拆除挂篮的底篮、模板系统以及主桁承重系统,在拆除过程中两边要对称地进行,具体步骤如下:
        (1) 采用4 个20t 的手动葫芦将底篮及外侧模分别整体下放至地面或水面( 用驳船装运),由于手动葫芦行程有限,下放过程中利用精轧螺纹钢替换配合。
        (2) 合龙段不用的内模、走行梁,在合龙段施工前拆除。
        (3) 拆除前上横梁。
        (4) 主桁架利用驳船配合履带吊分片拆卸。
        (5) 拆除轨道。
        3.7 挠度控制
        按照实际设计高程与预拱度,即可明确待浇筑梁段的立模高程,在施工中,应严格按照高程进行有效立模。施工人员还要定期观测混凝土浇注前后及张拉后悬臂的挠度变化状况,一般选择在早上八点左右进行观测,准确度较高,将所观测的结果进行汇总后,绘制成挠度曲线,便于及时改进施工中的不足之处,提高施工的有效性。
        4.测量控制
        在混凝土浇注前,需对挂篮各控制点进行观测;在浇注工作结束后,还应对高程与轴线变化动态进行观测。合拢前必须对相接的两个悬臂最后2~4 个块段进行联测,确保合拢的精确度满足要求。此外,要综合权衡施工荷载变化,以及体系转换等对最后一个块段立模标高的影响幅度,采取有效的措施进行规避。
        5.结语
        综上所述,桥梁工程中的悬臂现浇箱梁菱形挂篮施工技术,在现在还有很大的发展空间。因此,相关的施工部门应进行针对化的发展,以这种技术的保证,为今后的施工项目进行有效的推动,促进挂篮悬臂施工的发展。
参考文献
[1] 梁建文.大型菱形挂篮大风高墩条件下安拆施工关键技术探讨[J]. 佛山科学技术学院学报(自然科学版).2017(04)
[2] 蔡锋斌.菱形挂篮设计和施工方法分析——以沪杭城际桥梁为例[J]. 江西建材.2017(01)
 
 

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