斜拉橋掛籃施工技術(shù)研究
2018-04-23
1引言
現(xiàn)階段在在斜拉橋的施工過程中可以選擇的工法較多，掛籃施工工藝不需要大型的吊裝設(shè)備，在合同交通繁忙和周圍環(huán)境較復(fù)雜的情況下較適用。掛籃可以更好的利用斜拉索的的索力來減輕自身所承受的負荷。掛籃設(shè)計的好壞直接關(guān)系到了整個大橋施工的進度和施工的安全性。
廣州大橋主橋上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱四室三向預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁結(jié)構(gòu)，主梁全長245m，設(shè)計要求采用牽索式掛籃懸臂澆注工藝施工。主梁共分20個掛籃懸臂澆注節(jié)段，標準節(jié)段施工長度為6m，標準節(jié)段梁重約364t。根據(jù)總體施工工藝安排，主梁采用牽索式掛籃施工，全橋共投入1對（2套）掛籃在2個工作面平行作業(yè)。
2 掛籃的設(shè)計
2.1 掛籃的分類和特點
目前掛籃有多種形式，根據(jù)不同的分類分類方法有多種類型，其中按照承載結(jié)構(gòu)形式來分類只要有桁架式、斜拉式、鋼板梁式和牽索式四種類型。在廣州大橋施工中采用的掛籃方式為斜拉式。將斜拉索作為掛籃懸澆中臨時前支點，使普通掛籃中的懸臂梁受力變成簡支梁受力，降低施工中主梁的臨時內(nèi)力峰值，使節(jié)段懸澆長度及掛籃承重能力均大為提高，加快了施工進度。不足之處是在施工過程中要分階段張拉拉索、施工工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大。
2.2 掛籃的設(shè)計
1、設(shè)計參數(shù)：(1)按照箱梁節(jié)段混凝土重量為364t；(2)人群及施工荷載取1.5KN/m2；(3)風荷載掛籃工作狀態(tài)風壓，風速：13.6m/s掛籃非工作狀態(tài)風壓，風速：28.6m/s；(4)索力根據(jù)監(jiān)控單位初步計算，掛籃所受單根最大索力275t計。
2、掛籃的設(shè)計特點
本掛籃懸澆節(jié)段長度6m，橋面寬33.5m，懸澆節(jié)段重量達364t，其結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有如下特點：(1)本系統(tǒng)為牽索式前支點掛籃，下部承載平臺和上部行走主桁及附件組成掛籃澆砼和行走兩大受力系統(tǒng)，分工清楚，受力明確，結(jié)構(gòu)簡單，很好的實現(xiàn)了橋梁設(shè)計要求前支點施工的理念；(2)掛籃整體剛度好，滿足了抗傾、抗風穩(wěn)定性要求。掛籃的主要組成部分承載平臺為平面剛架結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡單，受力明確，為減少結(jié)構(gòu)尺寸，承載平臺將采用碳素結(jié)構(gòu)鋼，構(gòu)件外形尺寸小。在保證平臺剛度和強度的前提下，盡量減輕平臺的質(zhì)量。掛籃結(jié)構(gòu)及部件采用拼裝式，可重復(fù)利用；(3)模板系統(tǒng)主要由底模、側(cè)模、模板支撐架等組成。全部采用大模板結(jié)構(gòu)，提高砼外觀質(zhì)量，同時有效的控制橋形、縮短施工周期。
2.3 掛籃的結(jié)構(gòu)形式
橋設(shè)計為中央索面斜拉橋，主梁采用單箱四室預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁結(jié)構(gòu)，標準梁段高3.60m、梁頂面寬33.50m、澆筑長度6.00m。掛籃主要由承載平臺、牽索系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、止推系統(tǒng)、操作平臺及預(yù)埋件系統(tǒng)等組成，前支點掛籃自重控制在190t以下（包括模板及掛籃安全防護結(jié)構(gòu)等），掛籃承載能力不小于484t。
3 掛籃的空間結(jié)構(gòu)分析
3.1 掛籃的受力狀況
在掛籃的施工過程中可以選擇最不利的條件，利用有限元軟件對掛籃的整體結(jié)構(gòu)和局部位置進行受力分析。主要分為兩種情況：一是空載懸臂狀態(tài)，只考慮在掛籃自身荷載作用下其內(nèi)部的受力狀況，驗算其受力狀況；二是在掛籃的工作過程中，在混凝土的澆筑過程總受到掛籃自重、施工荷載和混凝土共同作用的情況下掛籃整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，理想的狀況是對各一個澆筑的階段豆芽進行分析，因為每一次澆筑掛籃前支點的錨固位置和方向都會發(fā)生變化，所以掛籃的受力狀況也就會發(fā)生變化。
3.2 工藝流程
根據(jù)計算的模式將掛籃分成二大單元,也就是空間桁架承重單元和吊鉤行走鋼箱單元兩部分。根據(jù)斜拉橋設(shè)計要求,斜拉索在施工時不能一次預(yù)拉到位,而是在施工過程中不斷調(diào)整索力,進行施工控制?；@前移到本節(jié)段設(shè)計位置→測量放樣、掛籃定位→掛籃提升、調(diào)整立模標高、掛籃錨固→安裝斜拉索、按照監(jiān)控指令第一次張拉斜拉索，并進行立模標高復(fù)核→底板鋼筋綁扎→腹板鋼筋綁扎→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋綁扎→澆筑50%混凝土→根據(jù)監(jiān)控指令第二次張拉斜拉索→澆筑剩余50%混凝土→混凝土養(yǎng)生→混凝土齡期大于7天、強度大于設(shè)計強度90%→主梁預(yù)應(yīng)力張拉并壓漿→根據(jù)監(jiān)控指令要求斜拉索進行第三次張拉，然后進行體系轉(zhuǎn)換→卸掛籃錨桿組、脫模→安裝行走滑輪→掛籃前移行走至下一節(jié)段→重復(fù)以上步驟進行下一節(jié)段主梁。
3.3 計算結(jié)果分析
1)縱梁最大桿件內(nèi)力
縱梁最大桿件內(nèi)力見表1。
表1 縱梁最大桿內(nèi)力
2)前中橫梁最大桿件內(nèi)力
前中橫梁最大桿件內(nèi)力見表2.
表2 邊前中橫梁最大桿件內(nèi)力
以上的幾項驗算，桿件不不僅要滿足強度的要求而且還要滿足剛度的要求，從而來保證桿件的受力穩(wěn)定性。經(jīng)過計算全部符合要求后才可以交付施工使用。
4掛籃的施工工藝研究
4.1掛籃的制造、安裝和預(yù)壓
本工程設(shè)計為前支點掛籃懸臂澆筑工藝，懸臂澆筑節(jié)段長6.00m、寬33.50m，掛籃故承載平臺設(shè)計尺寸長度達18.01m、寬度33.5m。
掛籃的預(yù)壓試驗是在掛籃安裝完畢后進行，按照監(jiān)控要求安裝并張拉斜拉索后，模擬主梁標準節(jié)段的實際懸澆施工過程來進行的。試驗選用的最大荷載為掛籃澆筑最重節(jié)段混凝土荷載的1.10倍，其加載方式為以堆碼袋裝砂來實現(xiàn)。通過掛籃模擬主梁混凝土澆注全過程的加載預(yù)壓試驗，得出掛籃的彈性變形和非彈性變形，其非彈性變形已經(jīng)消除，彈性變形通過預(yù)抬標高來予以調(diào)整。
4.2 模板工程
梁掛籃模板系統(tǒng)由主梁底模、外側(cè)模及內(nèi)模組成。主梁底模采用定型鋼模板結(jié)構(gòu)，與掛籃底籃焊接成整體，底模順橋向長為6.3m，前端支撐在掛籃前橫梁上，后端錨固在已澆筑梁段上。外側(cè)模采用定型鋼模板，內(nèi)模采用定型鋼模板和木模相結(jié)合、滿堂腳手鋼管支撐，待底板、腹板、加勁板和橫梁鋼筋施工完畢后，將預(yù)先拼裝好的內(nèi)模整體吊入組拼，橫梁側(cè)模之間以及邊箱梁內(nèi)外側(cè)模等之間采用對拉螺桿連接。
4.3 預(yù)埋件的施工
懸澆施工要注意預(yù)埋件的預(yù)埋，預(yù)埋件包括工程埋件和施工埋件，工程埋件包括交通工程埋件、景觀埋件、通訊及供電系統(tǒng)埋件以及泄水孔、通氣孔、欄桿等，施工措施埋件主要包括掛籃錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)預(yù)留孔、塔梁臨時錨固系統(tǒng)的預(yù)埋等。
4.4 混凝土工程
主梁懸澆節(jié)段底腹板混凝土設(shè)計標號為C50，面板為C50鋼釬維混凝土，采用緩凝劑，初凝時間不小于18小時。單個標準節(jié)段主梁的混凝土數(shù)量在140m3，施工時單座索塔東西兩側(cè)相應(yīng)對稱節(jié)段的主梁混凝土一次澆筑完成，索塔東西側(cè)掛籃對稱懸澆施工，砼生產(chǎn)由攪拌站提供，由二臺對稱拖泵輸送到橋面，泵管軟管布料。單幅掛籃混凝土澆筑時，總原則從掛籃前端向后端進行，遵循左右對稱、均衡、同步的原則進行，確保施工質(zhì)量和安全，掛籃兩側(cè)不平衡重容許偏差小于15t?；炷翝仓^程中，根據(jù)監(jiān)控指令要求當混凝土澆筑完成50%時，進行斜拉索第二次張拉，斜拉索張拉以控制標高為主、索力作為校核。
通過箱梁斷面分析，混凝土澆筑50%即為箱梁底板澆筑完成、腹板澆筑至上倒角底部位置，施工時以攪拌站攪拌統(tǒng)計方量為準、現(xiàn)場按照澆筑位置復(fù)核。當混凝土澆筑完成50%時，現(xiàn)場停止?jié)仓┕?，進行斜拉索第二次張拉作業(yè)。斜拉索第二次張拉嚴格按照監(jiān)控指令進行，以標高控制、索力檢測作為校核。
混凝土澆注完成后及時進行養(yǎng)護，一般情況下采用覆蓋土工布和灑水養(yǎng)護，使砼表面的潮濕狀態(tài)保持在7天以上。
結(jié)語
掛籃施工所需要的大型設(shè)備少，在施工過程中所受到的限制也少，所以其應(yīng)用范圍也較為廣泛，本文結(jié)合廣州大橋的施工對掛籃施工技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究，并且對其受力狀況進行了分析，結(jié)合受力情況實際分析了施工中需要注意的問題。
參考文獻：
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