單箱四室混凝土箱梁懸澆掛籃設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　單箱四室混凝土箱梁懸澆掛籃設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　摘要：菱形桁架掛籃主要受力構(gòu)件均為二力桿，能夠充分地利用材料的特性，具有結(jié)構(gòu)輕巧、受力明確、拆裝錨固方便的特點(diǎn)。主要對(duì)應(yīng)用于廣珠西線高速公路櫓尾橇特大橋的菱形桁架掛籃的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了介紹。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：四線鐵路 單箱四室 連續(xù)梁 大型掛籃 設(shè)計(jì) </p><p>&l

2、t;b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　哈爾濱至齊齊哈爾客運(yùn)專線新建鐵路工程松花江特大橋主橋，主橋采用（77+3×156.8+77）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與三個(gè)主跨鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)體系。主梁采用單箱四室變高度箱形截面，梁高按二次拋物線變化，主梁一般段頂寬29.4m。主梁中跨懸澆13個(gè)節(jié)段；邊跨懸澆12個(gè)節(jié)段，懸澆梁段長(zhǎng)度分別為4.0m、4.5m及5.0m三種。 &

3、lt;/p><p><b>　　2 掛籃設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)原則 </b></p><p>　　掛籃結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，應(yīng)能滿足最重塊段澆筑時(shí)受力要求；自重輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工及拼裝，通用性強(qiáng)，便于改造；施工中移位、就位快捷，滿足工期要求；節(jié)省材料，降低成本，有良好的經(jīng)濟(jì)效益

4、。菱形桁架掛籃由于結(jié)構(gòu)輕巧、受力明確、拆裝錨固方便的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于中等跨徑橋梁的懸澆施工。結(jié)合本橋箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)過方案比選，最終確定掛籃主桁采用菱形構(gòu)架，單只掛籃設(shè)置6片主桁；寬大底模平臺(tái)采用整體式、下導(dǎo)梁式結(jié)構(gòu)形式。 </p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)荷載及容許應(yīng)力 </p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)荷載 </p><p>　?、俑鲬覞补?jié)段控制計(jì)算梁段

5、（最大重量860.5t）。②掛籃總重264.4t（包括箱梁外模、底模及內(nèi)模支架）。③人群及機(jī)具荷載取2.5kPa。④風(fēng)荷載取500Pa。⑤新澆混凝土側(cè)向壓力75kPa。 </p><p>　　2.2.2 容許應(yīng)力 </p><p>　　由于本結(jié)構(gòu)為同類施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)中較大型懸澆掛籃，故在選擇設(shè)計(jì)方法時(shí)選用容許應(yīng)力法進(jìn)行設(shè)計(jì)。①Q(mào)345B鋼材容許彎曲應(yīng)力取[σ]=215MPa，剪應(yīng)力[τ]=1

6、25MPa。②Q235B鋼容許彎曲應(yīng)力取[σw]=145MPa，剪應(yīng)力[τ]=85MPa。③其他鋼材容許應(yīng)力按《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）相關(guān)規(guī)定值取用。 </p><p><b>　　2.3 計(jì)算工況 </b></p><p>　　澆筑工況：各懸澆節(jié)段控制混凝土重量+掛籃自重+人群機(jī)具+動(dòng)力附加系數(shù)； </p><p&

7、gt;　　掛籃走行工況：掛籃自重+沖擊附加系數(shù)+風(fēng)荷載。 </p><p>　　2.4 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　2.4.1 掛籃結(jié)構(gòu)組成 </p><p>　　本橋掛籃結(jié)構(gòu)主要由主桁架、底模平臺(tái)及吊掛系統(tǒng)、內(nèi)外模吊掛及走行系統(tǒng)、后錨固、內(nèi)外模、施頂系統(tǒng)等組成。①主桁架：掛籃分六片主桁，每三片主桁為一組并通過聯(lián)結(jié)系聯(lián)結(jié)成整體；每片主桁由上下弦桿、斜撐桿、斜

8、拉桿組成；掛籃主桁各桿件之間以及主桁與聯(lián)結(jié)系之間均為銷接。②底模平臺(tái)由前下橫梁、后下橫梁、底模縱梁及底模、前后吊掛系統(tǒng)（含墊梁、扁擔(dān)梁、吊帶、吊桿、千斤頂）、防護(hù)圍欄系統(tǒng)組成。③內(nèi)外模吊掛系統(tǒng)包括內(nèi)外導(dǎo)梁、吊環(huán)、吊帶、銷座等組成。④掛籃走行系統(tǒng)包括走道梁、后勾裝置、走行輪、內(nèi)外導(dǎo)梁、底模平臺(tái)下導(dǎo)梁及走行吊環(huán)。⑤錨固系統(tǒng)的作用是在掛籃懸澆混凝土施工過程中，在主桁尾部提供一向下的壓力，以平衡掛籃前方的傾覆力矩，包括錨固梁及豎向錨固預(yù)應(yīng)力筋。

9、⑥掛籃模板及限位系統(tǒng)：掛籃外模采用鋼模，內(nèi)外模之間設(shè)對(duì)拉筋對(duì)拉，側(cè)模夾底模形式布置；外側(cè)模與其支撐架焊為一體，在梁高變化節(jié)段可適時(shí)拆除外側(cè)模底節(jié)，以適應(yīng)變化的梁高；中跨及次邊跨掛籃外側(cè)模采用組合模板以適應(yīng)拱肋吊桿錨點(diǎn)位置變化。 </p><p>　　2.4.2 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算 </p><p>　?、僭O(shè)計(jì)中的基本假定。箱梁邊腹板混凝土的一小部分自重及外側(cè)模重量通過外導(dǎo)梁分別傳至前一節(jié)段已施工

10、完的箱梁頂板和掛籃主桁前端的前上橫梁上；箱梁頂板、內(nèi)模及其支撐架通過內(nèi)導(dǎo)梁分別傳至前一節(jié)段已施工完的箱梁頂板和掛籃主桁前端的前上橫梁上；箱梁底板，中腹板、絕大部分邊腹板及底模平臺(tái)的重量分別由前一節(jié)段已施工完的箱梁底板和掛籃主桁前端的前上橫梁承擔(dān)。 </p><p>　?、谟?jì)算方法。整個(gè)掛籃計(jì)算過程就是模擬掛籃對(duì)稱懸臂澆筑施工與掛籃走行的過程，然而在施工過程中并不需要對(duì)掛籃施工每個(gè)箱梁節(jié)段來進(jìn)行計(jì)算，只需通過分析確

11、定各類型待澆段混凝土最重節(jié)段重量，各掛籃桿件的最不利荷載工況即可。這樣既可以優(yōu)化計(jì)算過程，也能保證掛籃施工的安全性。 </p><p>　　各控制計(jì)算懸澆梁段參數(shù)如下： </p><p><b>　　■ </b></p><p>　　計(jì)算過程中，根據(jù)計(jì)算中的基本假定所述傳力途徑，分步對(duì)掛籃結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，建立有限元模型并最終確定掛籃各桿件截面

12、，有限元模型如下圖所示。 </p><p><b>　　■ </b></p><p>　　③計(jì)算結(jié)果 掛籃結(jié)構(gòu)各桿件均需計(jì)算到位，以下僅對(duì)重要受力部件底模平臺(tái)、掛籃主桁、后錨固系統(tǒng)列出計(jì)算結(jié)果。 </p><p>　　a掛籃底模平臺(tái) 計(jì)算受控制工況為懸臂澆筑工況，其計(jì)算結(jié)果為：底模平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q235B，桿件最大彎曲應(yīng)力為σ=134.5MP

13、a<[σw]=145MPa，桿件最大剪應(yīng)力為τ=48.2MPa<[τ]=85MPa，滿足規(guī)范要求。前、后下橫梁鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q345B，桿件最大彎曲應(yīng)力為σ=135.2MPa<[σ]=200MPa，桿件最大剪應(yīng)力為τ=82.2MPa<[τ]=125MPa，滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　b掛籃主桁 計(jì)算受控制工況為懸臂澆筑工況，主桁各桿件計(jì)算結(jié)果詳見表2。 </p>&l

14、t;p>　　c后錨固計(jì)算 主桁采用預(yù)埋φ25精軋螺紋鋼筋或φ32精軋螺紋鋼筋作為后錨固，φ25精軋螺紋鋼筋與主體豎向預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋材質(zhì)相同，采用PSB830材質(zhì)；φ32精軋螺紋鋼筋材質(zhì)采用PSB1030。后錨固精軋螺紋鋼筋預(yù)埋深度分別按照深錨筋抗拉計(jì)算、沖切強(qiáng)度計(jì)算以及錐體破壞理論計(jì)算，并取三個(gè)結(jié)果的最小值。根據(jù)計(jì)算，預(yù)埋1.0m深單根φ32精軋螺紋鋼筋能提供最大錨固反力為Tmin=828kN。其它錨固筋計(jì)算方法同φ32精軋螺

15、紋鋼筋，掛籃后錨固計(jì)算結(jié)果匯總見表3。根據(jù)以上計(jì)算，掛籃后錨固抗傾覆安全系數(shù)K均大于2.0，滿足規(guī)范要求。其它掛籃構(gòu)件通過計(jì)算均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安全可靠。 </p><p><b>　　3 掛籃施工要點(diǎn) </b></p><p><b>　　3.1 靜載試驗(yàn) </b></p><p>　　掛籃在墩頂0#塊頂拼裝完成后，對(duì)

16、其進(jìn)行模擬壓載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)掛籃加工質(zhì)量，驗(yàn)證設(shè)計(jì)荷載作用下掛籃的設(shè)計(jì)參數(shù)及承載能力和完全可靠性，并獲得彈性和非彈性變形參數(shù)，為箱梁的懸澆施工高程控制提供參考數(shù)據(jù)。在掛籃拼裝完成后須先檢查掛籃結(jié)構(gòu)，確認(rèn)與設(shè)計(jì)相符，然后按照最重節(jié)段的1.2倍荷載進(jìn)行掛籃靜載試驗(yàn)，布置時(shí)按照箱梁截面形式，在腹板位置相應(yīng)布置較大荷載。 </p><p><b>　　3.2 掛籃走行 </b></p>

17、<p>　　掛籃的走行方式為：菱形主桁帶內(nèi)外導(dǎo)梁、下導(dǎo)梁、外側(cè)模及底模平臺(tái)一次走行到位，然后重新錨固主桁并收緊底模平臺(tái)前后吊掛，再進(jìn)行下一節(jié)段箱梁的懸澆施工。掛籃牽引走行時(shí)，六片主桁應(yīng)保持同步。掛籃走行時(shí)，底模平臺(tái)上不得站人，且底模平臺(tái)應(yīng)清理干凈，不得堆放雜物。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　本掛籃結(jié)構(gòu)與普通掛籃結(jié)構(gòu)

18、的最大區(qū)別在于體型巨大，掛籃走行除普通掛籃所設(shè)內(nèi)外導(dǎo)梁輔助走行外，尚需在底模平臺(tái)下方設(shè)置下導(dǎo)梁及走行吊環(huán)。本掛籃質(zhì)量輕，施工移位采用后走行輪方式，方便快捷，節(jié)約了施工時(shí)間。單箱四室箱梁較為少見，本掛籃設(shè)計(jì)在同類橋梁施工中具有一定的推廣價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]許元杰，呂振家.淺談鋼箱梁體外束預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制