结合工程实例对桥梁工程中挂篮施工技术分析
摘要:本文作者主要对三角轻型宽幅挂篮的结构设计及预应力混凝土连续梁宽幅挂篮施工技术进行分析，仅给予参考； 毕业论文网 关键词: 该大桥 ;连续箱梁; 挂篮;混凝土施工 中图分类号：U445文献标识码：A 引言 随着经济的不断发展，桥梁建设技术也不断提高，以预应力技术的发展,也在桥梁工程中高强度、高性能混凝土得到广泛应用, 从而使混凝土连续梁逐渐向大跨度、宽幅面、轻结构、大规模的方向发展 , 因此桥梁结构的发展对主梁施工时挂篮的技术指标提出了更高的要求。
某大桥主桥为连续箱梁结构的特大桥，主跨布置为（86+4×136+86）m , 最大跨度为136m 的三向预应力钢筋混凝土连续箱梁, 桥宽22m , 为双向四车道。
箱梁为单箱单室结构, 梁底宽10 m , 顶板宽22 m。
悬臂浇筑法施工梁分段长为3.5～ 4.5 m , 高度为3.0～ 6.5m , 最大质量为1900 kN。
该桥结构设计时对挂篮的要求: 挂篮承载力≥1900 kN , 挂篮自重及全部施工荷载控制在1 000 kN以内; 各梁段采用一次浇注混凝土, 挂篮要确保具有足够的刚度; 满足悬臂浇注及各施工阶段的整体稳定性。
因此挂篮设计的主要困难在于梁段重量大、单室宽幅全断面一次浇注且只能在两侧腹板设挂篮主梁, 要求满足自重轻、刚度大及施工方便的要求。
三角轻型挂篮具有承载大、自重轻、重心底、移动稳定、加工方便、拼装容易、施工易控制等特点, 在肇庆大桥采用该挂篮很好地满足了梁段自重大、宽幅一次浇注的要求。
1挂篮设计的总体构思 1.1设计原则 1) 设计时要综合考虑挂篮的整体功能, 而不能片面追求挂篮的某一项性能指标; 2) 力求结构轻巧, 挂篮自重及施工荷载控制在1 000 kN 以内, 因此要选用高强、轻质的钢材, 如斜拉杆、前后吊杆均采用精轧螺纹钢筋; 3) 挂篮采用已浇注段的竖向预应力钢筋作为后锚, 取消平衡配重, 以便减少自重, 行走时采用梁顶面的滑道, 滑动时要轻稳, 方向锁定, 除滑道外一次移动到位; 4) 设计时要考虑挂篮拼装完后箱梁顶面有宽敞的作业空间, 便于放置各种机具和作业人员行走, 在挂篮主梁上要能设置遮阳棚或保温棚, 改善作业环境, 防止气温骤变时保温; 5) 力求缩短工期, 主梁断面一次浇注, 挂篮一次拼装成型, 行走方便快捷, 劳动强度小。
1.2设计参数 箱梁为单箱单室, 悬臂梁分段最大长度为4.5 m , 最大混凝土质量为1900 kN , 梁段高度为3.0～ 5.8 m , 底板宽为10 m , 顶板宽为22m , 腹板厚为50～ 80 cm; 挂篮的总质量为850 kN , 施工荷载为150 kN; 混凝土冲击系数及其他施工不利因素系数取1.2; 设计变形为f maxL≤1 000[ 1 ] , 因此主梁前端最大挠度为10 mm , 底模平台挠度为4 mm , 工作纵坡为2%。
2三角轻型挂篮的总体构造 该大桥三角轻型挂篮由三角主梁承重系统、吊杆系统、底模平台系统、侧模及加固系统、内外行走系统和后锚固系统等组成, 结构如图1 所示。
2.1承重系统 本系统包括三角形组合梁、前上横梁、后上横梁及用于压紧后锚的压紧器。
三角形组合梁由4 40 b 工字钢主梁、4〔36b 槽钢立柱和32 精轧螺纹钢筋斜拉杆等杆件组成, 两片三角形组合梁间用2〔18a 连接平梁连接增强稳定性。
后上横梁为2 〔28a 的槽钢梁, 安装在主梁中间的立柱下方, 两端用精轧螺纹钢与立柱斜拉以增加整体稳定性。
前上横梁为2 45b 工字梁, 固定在主梁前端的上翼缘, 主要通过吊杆随外侧模、底模平台、内模及混凝土的荷载; 压紧器是用精轧螺纹钢、扁担梁、千斤顶、锚具把三角挂篮主梁和滑道、箱梁竖向筋锚固在一起。
2.2吊杆系统 吊杆采用32 精轧螺纹钢筋, 下端与底模平台横梁双向铰接, 上端用500 kN 千斤拉紧后用锚具顶固定在上横梁上。
锚具可调节底模平台的升降,每根吊杆设一组21.5 mm 钢丝绳和100 kN 手拉葫芦作为保险装置。
2.3底模平台系统 底模系统由下横梁、纵梁及模板组成, 在悬臂施工中承受钢筋混凝土质量及机具的质量, 并兼做操作平台, 横梁由2〔36b 槽钢组成长为18 m 的空腹梁, 用吊杆悬吊于前后上横梁, 混凝土浇注时后下横梁设4 个锚点锚固于已浇梁段的底板。
纵梁由14 组2〔25b槽钢制作成长为6.3m , 铰接于底模横梁上。
2.4侧模系统 外侧模用〔12 槽钢L 75 角铁做骨架, 用5 mm钢板做面板, 骨架和面板焊接成固定一体的定性构件, 内侧模及顶模用组合模板。
侧模用滑梁悬吊于前上横梁和已浇梁段的顶板, 滑梁为2〔28a 槽钢组成,脱模后滑梁及模板通过滑轮同时滑出。
2.5走行系统 走行系统主要由挂篮三角主梁走行系统、侧模走行系统、内模走行系统组成。
三角主梁走行在箱梁顶的滑道上进行, 三角组合梁中部设滑动支点, 滑动支点内嵌四氟板以减少摩阻力。
在主梁后端设平衡倒扣轮扣于滑道, 确保行走时的稳定, 滑道在钢枕上滑移, 每个循环时先将滑道滑移到位, 调好固定后再整体移动挂篮。
侧模及内模走行时在滑梁上安装吊轮, 拆模松开吊杆时滑梁落在吊轮滚轴上同内外侧模一起随主梁前进。
2.6锚固系统 锚固系统是在主梁后端用32 精轧螺纹钢筋与箱梁竖向预应力筋连接, 将挂篮前端承受的荷载传到箱梁, 并防止挂篮倾翻。
每片组合梁用8 根精轧螺纹钢锚固, 挂篮行走时的稳定靠后端倒扣轮维持。
3挂篮荷载试验 3.1试验目的 检验挂篮承载力和安全可靠性, 验证其制造和安装质量; 消除非弹性变形, 测出主梁、前上横梁、吊杆的弹性变形值为箱梁施工提供依据, 掌握挂篮结构刚度与弹性工作状态。
3.2加载方法 为了准确模拟施工时混凝土质量对挂篮的作用力, 加载采用砂袋分级进行, 砂袋质量严格过磅, 每级100 kN , 荷载持续30m in, 检测变形。
加载总质量为混凝土最大质量的1.2 倍, 全部荷载加上后, 持续24 h, 确定最大变形量。
3.3试验结果的应用 对检测获得的变形值进行分析表明, 设计弹性变形值与试验数据吻合, 非弹性变形值为2 mm , 主梁前端的变形曲线如图2 所示。
按曲线做出荷载变形线形回归方程为: d = 2+0. 5F; 由此关系式可得出施工各梁段质量时的挂篮变形量, 为施工高程控制提供了可靠的依据。
4箱梁混凝土施工 4.1挂篮安装 挂篮所有构件在陆地上制作完毕后用吊车吊至已浇注好的0～ 1# 块桥面上, 人工组装。
外模在施工0# 和1# 梁段时用吊车安装, 挂篮组装完成后用滑梁挂在挂篮横梁上, 最后安装底模平台。
4.2箱梁混凝土施工 箱梁混凝土浇注采用强制式搅拌机, 在桥下工作平台上设两台HBT 260 型混凝土输送泵浇注。
按照设计要求, 两对称节段浇注时不平衡质量不能超过节段质量的20% , 因此混凝土要等量投入两台混凝土泵。
4.3箱梁预应力施工 预应力为三向预应力, 纵向为每束19 根15.24 的低松弛高强度钢绞线, 横向为3 根15.24 的低松弛高强度钢绞线, 竖向为32 的精轧螺纹钢筋。
张拉是在混凝土强度达90% 后进行,遵循“先纵向、再横向、后竖向, 先长束后短束, 对称张拉”的原则。
4.4施工过程测量控制 立摸标高为已浇悬臂段的变形、挂篮变形、徐变影响、日照、温差修正值和施工荷载引起的变形值的和[ 3 ]。
施工测量包括浇注前挂篮各控制点高程观测、浇注混凝土过程中高程、轴线观测、浇注后高程观测、张拉后的高程、轴线观测。
5结语 实践证明, 肇庆大桥设计使用的三角轻型宽幅挂篮为大重量、宽幅面主梁的全断面一次性浇注提供了可靠的施工设备和强有力的技术保证, 而且施工进度明显提高, 每段箱梁的施工周期从原计划的11 d 缩短到8 d, 为全桥的按期完工创造了有利的条件。
参考文献: [ 1 ] JTJ 025286, 公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S ]. [ 2 ] JTJ 04122000, 公路桥涵施工技术规范[S ]. [ 3 ] 交通部第一工程局. 公路桥涵施工手册(桥梁) [M ]. 北京: 人民交通出版社, 2001. 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。