老莊河特大橋連續(xù)剛構(gòu)

掛籃設(shè)計與施工中鐵四局黃延高速公路項目經(jīng)理部二○○五年六月十五日一、前言連續(xù)剛構(gòu)橋采用的主要施工方法為懸臂施工法，特別是其中的懸臂澆筑法在特大橋梁中應(yīng)用尤為普遍，已成為修建大中跨徑橋梁的一種有效的施工手段。它是以已經(jīng)完成的墩頂節(jié)段(0#)為起點，通過掛籃的前移對稱地向兩側(cè)逐段灌注混凝土，并施加預(yù)應(yīng)力的懸出循環(huán)作業(yè)方法。懸臂灌注施工法的特點是：逐段施工不需要大型起吊設(shè)備，僅用掛籃循環(huán)推進即可完成梁段施工；每墩有兩個工作面平行作業(yè)，幾個墩可同時施工，有利于縮短工期；梁段施工都在掛籃上完成，能保證施工的連續(xù)性和施工質(zhì)量；節(jié)段施工都是循環(huán)重復(fù)作業(yè)，所需人員相對集中，能較快熟練掌握施工技術(shù)、提高工效。懸臂施工工藝設(shè)計的關(guān)鍵在于掛籃的設(shè)計，掛籃設(shè)計的好壞直接影響到施工進度，它是特大橋梁施工的一項關(guān)鍵技術(shù)問題。因此，結(jié)合老莊河特大橋掛籃使用的情況對各種類型掛籃的設(shè)計與施工進行總結(jié)、比較，將對今后該類型項目的施工應(yīng)用及其發(fā)展有著重要的意義。二、老莊河特大橋工程概況老莊河特大橋為95+4×170+95m六跨預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋，全橋長878.8m。本橋梁部截面為單箱單室、左右線分離雙幅并置結(jié)構(gòu)，共22個懸灌段加１個合攏段，節(jié)段長度從3.0m～4.0m逐漸調(diào)整，梁段高度從9m～3.2m逐漸變化；箱梁底板寬6.5m，頂板寬12m，翼緣板懸臂長2.75m；梁底曲線按二次拋物線變化；該橋梁部設(shè)有三向預(yù)應(yīng)力；全橋位于圓曲線、緩和曲線和直線段上，存在箱梁變坡問題。三、掛籃設(shè)計程序結(jié)構(gòu)形式選擇掛籃結(jié)構(gòu)簡化模型→→荷載加載模擬檢算→簡化模型分析計算→調(diào)整構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變值→設(shè)計走行、輔助機構(gòu)→繪制掛籃設(shè)計圖紙→編制掛籃操作手冊老莊河大橋掛籃設(shè)計總圖及構(gòu)件說明四、本橋掛籃設(shè)計理念掛籃設(shè)計已經(jīng)是一種相對比較成熟的技術(shù)，但在每一個不同的大橋上因其結(jié)構(gòu)形式、細部幾何尺寸及橋梁所處環(huán)境的差異造成了掛籃設(shè)計的不同。老莊河特大橋墩高達105m，梁頂高度達114m，在這種高度下進行掛籃施工首先要考慮高空作業(yè)的安全及掛籃操作的便利性，因此本掛籃設(shè)計中尤為突出了人性化的設(shè)計理念，突出表現(xiàn)在以下幾個方面：⑴有專項人員通行通道設(shè)計；⑵高空作業(yè)操作區(qū)域均按照規(guī)范要求設(shè)置安全防護圍欄；⑶簡化掛籃節(jié)點拼裝工序，降低拼裝難度；⑷模板采取模塊化設(shè)計，提高了高空拼裝及調(diào)整模板的工作效率；⑸走行機構(gòu)選用自錨式走行方式，同時設(shè)計了臨時鎖定機構(gòu)；五、掛籃設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)綜述掛籃設(shè)計技術(shù)日益成熟，設(shè)計模式種類繁多,如何判斷一套掛籃設(shè)計是否成熟的關(guān)鍵在于其是否能夠滿足該項目施工的全部技術(shù)指標(biāo)要求，同時達到拼裝、操作程序簡單，成本較低的適用要求。⑴掛籃結(jié)構(gòu)體系均衡性設(shè)計掛籃做為一種施工機械設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計必須滿足均衡性要求，即掛籃各個構(gòu)件受力、變形情況要分布均衡，避免造成剛度過大或過小的構(gòu)件出現(xiàn)，通過設(shè)計過程調(diào)整可以有效的降低掛籃制作成本；⑵掛籃走行系統(tǒng)設(shè)計掛籃施工過程中危險性最大的操作程序就是掛籃前移，尤其是在高墩施工時，其大高度作業(yè)對操作人員的心理壓力很大，增加了施工安全的風(fēng)險。經(jīng)分析比對，確定采取自錨式掛籃設(shè)計，掛籃前移程序如下：①前一節(jié)段施工完畢，準(zhǔn)備前移②滑道梁后掛架前移一節(jié)段③解除側(cè)、內(nèi)滑道梁中間吊桿④底模后點設(shè)置輔助吊桿，吊掛在側(cè)滑道梁中吊桿位置⑤解除底模后吊帶，將底側(cè)模重量集中在側(cè)滑道及主桁前上橫梁上⑥鋪設(shè)走行軌，解除掛籃后錨固⑦掛籃整體走行就位⑧安裝底模后吊帶；解除底模吊掛在側(cè)滑道梁上的輔助吊帶；重新安裝側(cè)滑道梁中間吊桿；錨固掛籃后錨點。⑨至此掛籃走行結(jié)束?、?、掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計掛籃模板系統(tǒng)在整個掛籃設(shè)計中具有很重要的地位，在設(shè)計過程中需要結(jié)合梁段截面實際情況以及施工工況劃分等要求進行綜合設(shè)計。模板系統(tǒng)設(shè)計包括以下幾部分內(nèi)容：①底模系統(tǒng)底模系統(tǒng)包含前后下橫梁、底?？v梁、底模面板、前后懸掛系統(tǒng)、輔助聯(lián)結(jié)系統(tǒng)、安全通道系統(tǒng)等幾大部分。底模設(shè)計需要滿足以下幾個條件即：模板剛度滿足要求；底模橫梁與懸掛系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)機構(gòu)必須保證受力軸心一致；底模與側(cè)模接觸區(qū)域應(yīng)便于對拉裝置的安裝及拆卸；底模施工區(qū)域人員通道設(shè)計必須滿足施工需要。②側(cè)模系統(tǒng)側(cè)模系統(tǒng)包含：側(cè)模骨架、側(cè)模面板、側(cè)模導(dǎo)梁、前后懸掛系統(tǒng)、導(dǎo)梁滑軸系統(tǒng)、變坡調(diào)整系統(tǒng)、側(cè)模頂口及底口對拉系統(tǒng)等幾部分。側(cè)模設(shè)計應(yīng)注意結(jié)合0#段施工需要，宜采取模塊化設(shè)計理念，在施工過程中逐漸減少掛籃自身重量。根據(jù)掛籃走行程序，側(cè)模與底模同步走行，這樣側(cè)模導(dǎo)梁設(shè)計剛度需要在滿足受力要求的前提下增大結(jié)構(gòu)剛度。鑒于老莊河橋存在橫坡變坡的情況，需要進行側(cè)模變幅機構(gòu)設(shè)計，該變幅裝置應(yīng)滿足：變幅范圍符合設(shè)計要求、變幅過程可無級調(diào)整、結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)牢固、鎖定機構(gòu)可靠、變幅過程不需要對面板系統(tǒng)進行改造等要求。其余部分系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)本著適用原則進行細部設(shè)計。③內(nèi)模系統(tǒng)本橋內(nèi)模系統(tǒng)設(shè)計一改以往的桁架式結(jié)構(gòu)，采用了縱橫導(dǎo)梁系統(tǒng)，大大降低了內(nèi)模的變幅、安裝及調(diào)整的難度，使內(nèi)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受力更加明晰，其整體布置如下圖所示：橫導(dǎo)梁橫向滑梁鉸式變幅機構(gòu)斜撐調(diào)整桿⑷掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計除遵循均衡性原則外，還需要滿足總體剛度要求，本線業(yè)主要求掛籃在最大施工荷載下總體下?lián)隙取?0mm（含非彈性變形）。根據(jù)以往經(jīng)驗分析掛籃總體變形的2/3發(fā)生在主桁系統(tǒng)上，因此主桁系統(tǒng)設(shè)計在掛籃設(shè)計中占據(jù)著主導(dǎo)地位，其設(shè)計控制關(guān)鍵如下：①主桁節(jié)點設(shè)計應(yīng)本著聯(lián)結(jié)牢固、簡便的原則進行，宜采用銷接；②主桁走行系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮到現(xiàn)場施工中容差的要求，且要安裝簡便；③主桁設(shè)計中應(yīng)考慮到三向預(yù)應(yīng)力施工的需要；④主桁前支點設(shè)計應(yīng)加強其支點剛度，后錨點設(shè)計應(yīng)增設(shè)預(yù)緊力，以期有效控制主桁總體下?lián)隙?。⑸拴掛籃射懸掛鋼系統(tǒng)夏設(shè)計掛籃援懸掛綿系統(tǒng)印設(shè)計讀內(nèi)容廳包含開前后律吊帶談、吊瞧掛調(diào)夾整裝就置、鍵鎖定辮裝置裹、微芽調(diào)裝果置、浪安全沈防護秩裝置霧等幾先大部篩分；⑹塵掛籃致下?lián)喜榷瓤亟怪圃O(shè)黑計經(jīng)過雹理論丸計算簡及以杏往實柏際經(jīng)蓬驗分辛析掛佳籃下肆撓度夕包含常以下預(yù)幾個頁部分催：①販掛籃泉主桁蹤蝶下?lián)辖龋ň虾瑥椫苄宰凐喰渭捌菑棢o性變輩形）稈；②搭掛籃融吊帶棋變形誘（以犬彈性羽變形轉(zhuǎn)為主茂）；③貴掛籃蜘前后濃支點絮引起瞧的非宮彈性因變形箱；④閣模板區(qū)系統(tǒng)飛下?lián)戏郧兛嵝危ó嫼瑩Q鼻算系冬數(shù)）訪。在本宜掛籃覽設(shè)計語中以叢上四齒項內(nèi)仿容的庫理論面分析餅數(shù)據(jù)再及實銀測數(shù)域據(jù)如身下：F總脂＝8烘.2柏mm舞＋2烘.8纖mm枕＋3槍mm且＋2美m(xù)m呼＝1轎6m樸m（腹理論元計算最）F總趙＝1膀6.勿9m戴m（地實測碼平均霸值）六、略老莊袍河特豈大橋蒸掛籃減施工慌簡介老莊倒河特揉大橋介掛籃狐施工糠從2勝00交4年忽8月分開始寒，計報劃在貓20跨05臥年8擔(dān)月完嘴成全嘩部梁坐部施鍋工任關(guān)務(wù)，忙掛籃保設(shè)計待完畢悼后工驗作程離序如寇下：⑴城掛籃怕委外善加工在證拉實掛扯籃設(shè)螺計圖眾紙出科圖完吼畢后商，應(yīng)勁由鋼火結(jié)構(gòu)蠻加工喝廠根額據(jù)其倡設(shè)計程圖紙婚進行飼二次壺設(shè)計段，繪倍制完壩整構(gòu)份件加柴工大截樣圖犧紙，板掛籃元構(gòu)件襪加工藍過程緊中需樓要設(shè)慈計人石員定況期進碼行質(zhì)懂量控俗制，嶺將設(shè)樣計意清圖貫國徹到虛加工禮現(xiàn)場聯(lián)；⑵禽掛籃凈構(gòu)件逗進場晴檢驗掛籃千構(gòu)件期出廠私前需默要組肝織整助體質(zhì)把量檢辮查，躁將所兇有問匙題消鴨滅在雙萌芽父狀態(tài)殲，構(gòu)嘩件進倆場后職應(yīng)組漲織驗村收，京確認藍無誤嘗后按培照墩夜位、倡構(gòu)件制類型尺分類章堆放悔；⑶低掛籃牽靜載輛試驗根據(jù)田業(yè)主立要求蛙所有悟進場季掛籃糞必須展進行按靜載走試驗塞，以冷確定防結(jié)構(gòu)嬌安全沖及是木否滿辯足最到大下題撓度鞭小于沸20伸mm照的掛社籃設(shè)勇計技智術(shù)指在標(biāo)要喝求。靜載怕試驗趣方法唯一般房誠分兩抹種，遭其一氧：原瘦位試粗驗，虎即將彈掛籃街拼裝旱到橋脅位后功，進柜行堆尖載。包這種腦試驗豎方法裝存在稈：周塊期長帳，投鑄入大峽、加勾載噸氧位控喝制準(zhǔn)嬸確度知偏低馳、測證量數(shù)棄據(jù)準(zhǔn)卡確度閑偏低狠、試財驗風(fēng)笛險較帳大等詞不利撕因素蘿；其肺二：結(jié)地面?zhèn)レo載彎試驗牌，該率方法疊采用啦在地畢面靜放載試然驗臺碧座上父安裝斜反力樹梁及乘掛籃道主桁碰系統(tǒng)露，使頁用液糖壓千鞠斤頂院進行總加載囑。這環(huán)種方棵案具番備周像期短受、投所入小各、加錫載噸絹位準(zhǔn)溉確、萄測量遞控制懂精度求高、雹試驗腿風(fēng)險斗小的芳優(yōu)點銷，但輕也存侍在這比試驗柔數(shù)據(jù)方需要涼進行辭后期念處理譯的復(fù)稀雜程患序，鬧并需巾要以愛往類架似掛須籃施霉工的四經(jīng)驗傅數(shù)據(jù)敢做為叉技術(shù)涂支持友方可垂進行簽。經(jīng)過具試驗莖所有序掛籃魯均滿濫足相炒關(guān)技謀術(shù)文詠件的瓜要求挺。試驗世裝置療布置記圖如蘭下：靜載言試驗便現(xiàn)場及如下冶圖：靜載藝試驗血數(shù)據(jù)子現(xiàn)場仁處理碰：⑷榴掛籃摘拼裝掛籃鉤拼裝歉程序務(wù)如下公：鋪設(shè)累錨固閱梁面牙走行小軌道纏梁安裝痛底縱武梁及敘托船安裝奴主桁毅立桿姜及斜性桿錨固撓掛籃步后錨誘點，仗安裝馳平聯(lián)安裝鴉前橫椒梁及桐吊掛孫系統(tǒng)安裝五側(cè)導(dǎo)逗梁、辟內(nèi)導(dǎo)慢梁將底瓶模吊鉛掛在搖側(cè)模反下端泉吊耳拖拉免0#摩段模由板就肚位重新橡鎖定怨掛籃美模板尾系統(tǒng)→→→→→→→→⑸別掛籃圓懸灌牌施工掛籃彈懸臂哭灌注謀施工方程序兇如下揀：調(diào)整重底模笛后錨梯位置釘并臨睬時鎖黨定→測量棕調(diào)整尸底模智中線普、標(biāo)近高→測量釘調(diào)整趕側(cè)?？裰芯€塞、標(biāo)踩高→綁扎睜底腹激板鋼順筋→拖拉攪內(nèi)模譜，調(diào)稻整中用線、踏標(biāo)高→安裝鹽頂板旁鋼筋槍、波撞紋管→重新急精確箭調(diào)整卸模板勺標(biāo)高→對稱芝灌注燙梁段枯混凝管土→養(yǎng)護唇、等枯強、科預(yù)應(yīng)英力張陳拉七、爪老莊撲河大布橋掛循籃設(shè)著計優(yōu)毀點及觸改進掩總結(jié)⑴矛優(yōu)點①跡主桁皺構(gòu)造賭簡單挑，拼沸裝方詳便快剃捷；②損走行行系統(tǒng)置在使率用過凈程中劑穩(wěn)定翻、可延靠；③夫模板腫系統(tǒng)濁設(shè)計購結(jié)構(gòu)驕新穎吉、實投用、軋便于紙操作杜，能療夠有剃效的捧實施存變幅繼姿態(tài)艦調(diào)整敢；④樂操作趙通道哀設(shè)計仙合理利，能露夠滿朋足全饞部施句工要員求；⑤診采用希模塊愿化設(shè)窗計，畫構(gòu)件揀通用塵性較照強；⑥招采用屠吊帶覺系統(tǒng)載有效蝴的增侮大了直掛籃聲移動榆過程踐中的澡安全殺性；⑦去底模之采用繞桁架暈式結(jié)勁構(gòu)降筆低自霞身重張量、艇提高倉自身籍剛度嗎、降取低了派安裝因的技金術(shù)難匙度。⑵積改進突意見①軟平聯(lián)碼系統(tǒng)港設(shè)計宅不利合于安涉裝，晃需要別改進拉為可漢調(diào)機恢構(gòu)，金保持彎更好移的