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(guò)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(lái)減輕自身所承受的負(fù)荷。掛籃設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到了整個(gè)大橋施工的進(jìn)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(zhǎng)245m，設(shè)計(jì)要求采用牽索式掛籃懸臂澆注工藝施工。主梁共分20個(gè)掛籃懸臂澆注節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工長(zhǎng)度為6m，標(biāo)準(zhǔn)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(duì)（2套）掛籃在2個(gè)工作面平行作業(yè)。
2 掛籃的設(shè)計(jì)
2.1 掛籃的分類和特點(diǎn)
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(lái)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(shí)前支點(diǎn)，使普通掛籃中的懸臂梁受力變成簡(jiǎn)支梁受力，降低施工中主梁的臨時(shí)內(nèi)力峰值，使節(jié)段懸澆長(zhǎng)度及掛籃承重能力均大為提高，加快了施工進(jìn)度。不足之處是在施工過(guò)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(jì)
1、設(shè)計(jì)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(fēng)荷載掛籃工作狀態(tài)風(fēng)壓，風(fēng)速：13.6m/s掛籃非工作狀態(tài)風(fēng)壓，風(fēng)速：28.6m/s；(4)索力根據(jù)監(jiān)控單位初步計(jì)算，掛籃所受單根最大索力275t計(jì)。
2、掛籃的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
本掛籃懸澆節(jié)段長(zhǎng)度6m，橋面寬33.5m，懸澆節(jié)段重量達(dá)364t，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有如下特點(diǎn)：(1)本系統(tǒng)為牽索式前支點(diǎn)掛籃，下部承載平臺(tái)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(jiǎn)單，很好的實(shí)現(xiàn)了橋梁設(shè)計(jì)要求前支點(diǎn)施工的理念；(2)掛籃整體剛度好，滿足了抗傾、抗風(fēng)穩(wěn)定性要求。掛籃的主要組成部分承載平臺(tái)為平面剛架結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確，為減少結(jié)構(gòu)尺寸，承載平臺(tái)將采用碳素結(jié)構(gòu)鋼，構(gòu)件外形尺寸小。在保證平臺(tái)剛度和強(qiáng)度的前提下，盡量減輕平臺(tái)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(shí)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)梁段高3.60m、梁頂面寬33.50m、澆筑長(zhǎng)度6.00m。掛籃主要由承載平臺(tái)、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(tái)及預(yù)埋件系統(tǒng)等組成，前支點(diǎn)掛籃自重控制在190t以下（包括模板及掛籃安全防護(hù)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(guò)程中可以選擇最不利的條件，利用有限元軟件對(duì)掛籃的整體結(jié)構(gòu)和局部位置進(jìn)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(yàn)算其受力狀況；二是在掛籃的工作過(guò)程中，在混凝土的澆筑過(guò)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(duì)各一個(gè)澆筑的階段豆芽進(jìn)行分析，因?yàn)槊恳淮螡仓旎@前支點(diǎn)的錨固位置和方向都會(huì)發(fā)生變化，所以掛籃的受力狀況也就會(huì)發(fā)生變化。
3.2 工藝流程
根據(jù)計(jì)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(jì)要求,斜拉索在施工時(shí)不能一次預(yù)拉到位,而是在施工過(guò)程中不斷調(diào)整索力,進(jìn)行施工控制。籃前移到本節(jié)段設(shè)計(jì)位置→測(cè)量放樣、掛籃定位→掛籃提升、調(diào)整立模標(biāo)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(jìn)行立模標(biāo)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(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jìn)行第三次張拉，然后進(jìn)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(jìn)行下一節(jié)段主梁。
3.3 計(jì)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(jiàn)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(jiàn)表2.
表2 邊前中橫梁最大桿件內(nèi)力
以上的幾項(xiàng)驗(yàn)算，桿件不不僅要滿足強(qiáng)度的要求而且還要滿足剛度的要求，從而來(lái)保證桿件的受力穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)計(jì)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(jì)為前支點(diǎn)掛籃懸臂澆筑工藝，懸臂澆筑節(jié)段長(zhǎng)6.00m、寬33.50m，掛籃故承載平臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)度達(dá)18.01m、寬度33.5m。
掛籃的預(yù)壓試驗(yàn)是在掛籃安裝完畢后進(jìn)行，按照監(jiān)控要求安裝并張拉斜拉索后，模擬主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的實(shí)際懸澆施工過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。試驗(yàn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)掛籃模擬主梁混凝土澆注全過(guò)程的加載預(yù)壓試驗(yàn)，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(guò)預(yù)抬標(biāo)高來(lái)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(zhǎng)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(duì)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(shí)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(jì)標(biāo)號(hào)為C50，面板為C50鋼釬維混凝土，采用緩凝劑，初凝時(shí)間不小于18小時(shí)。單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段主梁的混凝土數(shù)量在140m3，施工時(shí)單座索塔東西兩側(cè)相應(yīng)對(duì)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(duì)稱懸澆施工，砼生產(chǎn)由攪拌站提供，由二臺(tái)對(duì)稱拖泵輸送到橋面，泵管軟管布料。單幅掛籃混凝土澆筑時(shí)，總原則從掛籃前端向后端進(jìn)行，遵循左右對(duì)稱、均衡、同步的原則進(jìn)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^(guò)程中，根據(jù)監(jiān)控指令要求當(dāng)混凝土澆筑完成50%時(shí)，進(jìn)行斜拉索第二次張拉，斜拉索張拉以控制標(biāo)高為主、索力作為校核。
通過(guò)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(shí)以攪拌站攪拌統(tǒng)計(jì)方量為準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)按照澆筑位置復(fù)核。當(dāng)混凝土澆筑完成50%時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)停止?jié)仓┕?，進(jìn)行斜拉索第二次張拉作業(yè)。斜拉索第二次張拉嚴(yán)格按照監(jiān)控指令進(jìn)行，以標(biāo)高控制、索力檢測(cè)作為校核。
混凝土澆注完成后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一般情況下采用覆蓋土工布和灑水養(yǎng)護(hù)，使砼表面的潮濕狀態(tài)保持在7天以上。
結(jié)語(yǔ)
掛籃施工所需要的大型設(shè)備少，在施工過(guò)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(duì)掛籃施工技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并且對(duì)其受力狀況進(jìn)行了分析，結(jié)合受力情況實(shí)際分析了施工中需要注意的問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
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