浅谈波形钢腹板异步吊架与同步吊架施工技术

2021-01-06马龙，罗勇

筑路机械与施工机械化 2020年11期

马龙，罗勇

(中交二公局第三工程有限公司，陕西西安 710016)

0 引言

波形钢腹板最大的特点是具有折叠效应，能沿桥梁纵向如风琴一样自由变形，轴向弯曲刚度可以忽略不计，又通过增加波形提高了竖向抗弯曲能力，使得波形钢腹板竖向变形小，轴向变形大的特点[1-2]。波形钢腹板的竖向抗剪能力较高，波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的抗剪主要由波形钢腹板承受。但是目前中国国内的波形钢腹板施工工艺多采用传统挂篮及满堂支架施工，并未充分利用波形钢腹板抗屈曲能力大的受力特点[3-4]。本文依托某项目研究分析一种运转一体化的吊架施工方法，该方法能充分利用波形钢腹板的特点，形成一套新的施工工艺。项目位于陕西省安康市某座波形钢腹板桥梁，设计并应用了异步吊架及同步吊架，可以对比传统挂篮与新型吊架施工安全、质量、成本及工效等多个方面，从而为波形钢腹板桥梁施工提供基础数据。

1 吊架组成及功能

吊架主要由吊运系统、行走系统和悬浇系统组成。吊运系统主要实现波形钢腹板自行吊运、安装功能，行走系统主要实现吊架整体前移后退的功能，悬浇系统主要实现块段钢筋绑扎、混凝土浇注等正常施工功能。本文研究的吊架相比传统挂篮主要增加了吊运系统；改变传统的行走系统，使用了可拆卸一拖二液压系统；改善了悬浇系统，采用铰接吊带形式，减少了吊带受剪损坏的情况。

2 异步吊架与同步吊架不同之处

异步吊架可实现多个工作面同步施工，即实现N+1段腹板、N段底板、N-1段顶板3个工作面同步施工，解决了上下工作面交叉施工的安全问题。由此形成了平行工作平台，提高了单个节段的施工工效，减少了钢筋绑扎的施工时间。

同步吊架可实现2个工作面同步施工，即实现N+1段腹板、N段顶板底板的同步施工不受影响。但是在标准段与合拢段施工转换的过程中相对于异步吊架法施工更加顺畅、简化，提高了全桥总体的施工工效。

图1 异步吊架模拟图

图2 同步施工模拟图

同步吊架总质量为41.5 t，与块段的质量比为0.24，异步吊架总质量为48.9 t，与块段的质量比为0.28。吊架重量相对于传统的挂篮的质量更小，小于规范要求，更加轻便简洁。在减少吊架自身重量的同时满足了吊运、安装及悬浇等多个功能，能实现自主运-转作业，吊架使用率更高。

从单个块段施工工效方面对比发现，异步吊架优于同步吊架。异步吊架能提供3个相互不干扰的工作面，避免了上下交叉作业的安全问题。特别在钢筋绑扎及混凝土浇注施工工序中，异步吊架施工更加流畅，每个块段钢筋绑扎工作可以节省2～3 h，混凝土浇注工作可以减少1个工人操作，及1 h工时。在吊架行走工序上，异步吊架的4个支腿均在波形钢腹板Ⅱ形槽内，行走比较顺畅，不需要在已浇筑箱梁上设置行走滑动导向环节。

从整体施工工效方面对比，异步吊架多1个标准段的施工时间。由于异步吊架需要提前形成错位施工节段，即在1#标准段施工时，只浇筑底板，在2#标准段施工时形成1#顶板、2#底板同时施工的情况。同时在最后1个标准段施工时需要再次补齐顶板施工，相当于多施工了1个节段，因此总体施工时间多于同步吊架施工。

3 吊架施工工艺不同之处

传统挂篮施工工艺为挂篮到位、底板钢筋绑扎、波形钢腹板安装、顶板钢筋安装和混凝土浇注。而吊架施工工艺为吊架到位、底板钢筋板扎、波形钢腹板安装、顶板钢筋安装同步进行和混凝土浇注。综上所述，2个施工工艺的不同之处主要在于波形钢腹板的安装时间，安装1个波形钢腹板块段需要2 h左右，仅波形钢腹板安装这1道工序吊架工艺可以节省1 d，极大地节省了施工时间。

波形钢腹板的特点就是通过将钢板弯折成波形，从而提高腹板抗屈曲刚度，并使波形钢腹板竖向受力后变形小。本吊架充分利用波形钢腹板变形小、刚度大的特点，将吊架直接作用于波形钢腹板上，使得吊架垂直承受悬臂混凝土的质量，改变了传统的后锚固悬臂的受力形式，使受力形式更加简洁明了，施工安全性大大提高。

图3 传统挂篮受力模拟图

图4 吊架受力模拟图

由于本项目受地形、场地条件限制，通过吊车或塔吊安装波形钢腹板的成本较大，所以施工方在吊架上设计了运转系统，可以实现自主转运、翻转定位及安装等功能。通过在吊架上设置2根纵向轨道梁，在轨道梁上设置纵向移动小车并通过横向梁将移动小车联系成整体，在横向梁上安装电动葫芦实现空间翻转及横向移动。整个运转系统依次可以实现在已浇筑的N-2#已张拉块段上平吊波形钢腹板、纵向移动波板至N+1#需安装波板块段、空间翻转波板至竖直方向、横向移动波板至安装位置、微调波板标高后与上个块段波板临时固定，通过以上步骤实现了波形钢腹板自主吊运、安装，减少了吊车及塔吊安装的成本，充分利用吊架自身结构，提高了材料利用率，节省了施工成本。