悬臂现浇连续箱梁菱形挂篮施工技术的应用

管丽仙

(江西众联建设工程咨询有限公司，江西 上饶 334600)

1 工程概况

某特大桥跨径为45 m+80 m+45 m，连续梁梁体为变截面箱梁，箱梁截面为单箱单室直腹板形式，边支点、跨中及中支点梁高依次为2.5 m、2.5 m和5.0 m，梁底为二次抛物线形式。箱梁0#段和1#段均浇筑均在支架上进行；2#～10#段则通过菱形挂篮悬臂浇筑，菱形挂篮由桁架、提吊系统、锚固及走形系统、内外模及底模系统构成。

2 挂篮设计参数及荷载

挂篮荷载组合为混凝土结构自重+超载+动力附加荷载+施工机具及人员荷载+挂篮及模板结构自重。结合试算情况，1#块浇筑成型工况为菱形挂篮最不利受力荷载工况，故以1#块重量进行挂篮结构稳定性检算。按照设计，1#块长度最长为3.2 m，梁高最大为8.85 m，在此工况下进行挂篮底篮、前后吊点、主桁系统验算，同时验算挂篮系统稳定性。荷载组合Ⅰ为1#梁段混凝土结构自重+挂篮自重+施工机械及人员荷载+动力附加荷载；荷载组合Ⅱ为挂篮结构自重+冲击附加荷载。两种荷载分别用于挂篮承重系统结构强度、稳定性计算以及挂篮行走计算[1]。

材料设计参数方面，钢筋混凝土容重为26.5 kN/m3，钢筋弹性模量2.1×105MPa，Q235钢材允许应力145 MPa，16 Mn钢允许应力305 MPa。超载系数取1.05，混凝土浇筑施工动力系数取1.2，挂篮行走时的安全系数和冲击系数分别为1.2和1.3；施工时设备机具及人员荷载为2.0 kN/m2，水平模板混凝土振捣荷载及混凝土倾倒冲击荷载均取2.0 kN/m2。

应用midas Civil进行菱形挂篮建模分析，据此分部位对各杆件结构受力进行分析[2]。

3 菱形挂篮施工

3.1 挂篮拼装

通过M30高强水泥砂浆在已浇筑完成的0#块箱梁顶面对行走轨道找平处理，处理过程中必须加强箱梁标高控制，保证箱梁标高和朱桁架标高位于相同水平线，并通过测量确保砂浆层和顶面标高满足设计要求。挂篮安装必须由内向外对称进行，为保证桁架结构的稳定，应将临时风缆施加于桁架横向位置，固定桁架，同时将行走小车连接在挂篮后锚点销轴上。

待完成主桁架安装后应将前横梁吊装至设计位置，并在横梁部位穿插前吊带。在底篮整体吊装前必须先拼装，再借助起重设备将底篮吊至待安装位置进行安装；采取同样方式完成外模及内模吊装。

3.2 挂篮预压

应用千斤顶反向加载的方式进行菱形挂篮预压，具体而言，先将6只反力架分别设置在0#块两端腹板，根据前横梁最重节段箱梁浇筑时吊带所承受的相同荷载换算成的最大预压荷载，由千斤顶向反力架分级施加此荷载，以便在消除菱形挂篮主桁架结构非弹性变形的基础上，得到挂篮弹性变形量。

反力架弦杆和腹板分别采用36b工字钢及双拼14b槽钢材料，节点处均通过20 mm厚的钢板加固处理。将每个反力架均与埋设在箱梁腹板内的2 cm厚的钢板焊接；上部9根锚筋和下部12根锚筋均采用60 cm长的Ⅱ级Ф28 mm钢筋。以混凝土重量最大、4 cm长的5#节段进行模拟加载，借助千斤顶将荷载传递至挂篮底模及主桁。

预压前进行设计方案中重要位置编号，并在实物上对应位置进行标记，在底模上标出腹板、横隔板位置，以确定加载范围，此外，还应全面检查挂篮结构及锚固点稳定状态。在前横梁和前托梁吊带所对应位置设置挂篮观测点，完成预压准备后进行同一墩挂篮对称预压，预压加载试验顺序及范围必须和箱梁浇筑次序保持一致，通过混凝土块堆载方式展开箱梁腹板及横隔板试验，并通过砂袋堆载方式进行底板与斜腹板加载。具体按照空载状态、设计荷载的30%、80%和110%依次进行加载，按80%和空载卸载[3]。每一级加载及卸载后0.5 h内必须进行一次水准测点数据的读取及记录，如果0.5 h内连续两次测量值偏差不超出1 mm且变形量不超出1 mm，则认为桥梁结构变形稳定，便可进行下一级加载或卸载。

3.3 挂篮现浇箱梁

全面检查主桁架承重结构节点板销轴连接、后锚梁连接情况以及前支点滑船和轨道连接情况、行走小车于轨道翼缘板所在位置，以保证行走小车滚轴已经卡住卡板，且能在混凝土浇筑前脱离轨道翼缘板。在菱形挂篮上对称悬臂浇筑1～12#块，各悬臂段均一次性浇筑完成，并加强梁段混凝土超方情况控制，将任一梁段混凝土重量控制在理论值的103%以内；箱梁顶板顶面混凝土平整度应控制在±5 mm以内。

挂篮现浇箱梁施工过程中必须加强挂篮变形情况的监测，按照规范要求控制箱梁受力状态及线形，确保箱梁合龙时各合龙段高程误差、轴线误差不超出2 cm和1 cm。待完成挂篮预压后，必须根据相关试验数据调整底篮标高，并按设计要求绑扎钢筋、安装预应力管道，并精确埋设预埋件、预留孔。最后安装侧模及Ф20 mm圆钢材质的内模对拉螺杆，并将两组对拉螺杆间距控制在1.0 m以内。

待完成钢筋绑扎及预埋件、预留孔、预应力管道施工后，进行检验和验收，合格后开始浇筑混凝土，并养护至少7 d、待混凝土实际强度达到设计值的90%后施加预应力。

3.4 挂篮行走

待完成梁段预应力张拉后，将挂篮移动至下一位置继续施工，直至结束梁段悬臂浇筑。在完成梁段预应力张拉、压浆及脱模后解除挂篮前支撑架丝杆，同时将前支点受力转换至滑船，通过梁内精轧螺纹钢锚固轨道。松开承重吊杆并同步放松同一断面吊杆，分别将1个重量为10 t的手动葫芦加挂在前后托梁梁端，并同时连接前托梁和上横梁。挂篮移动时必须在顶板预留孔位安装滑梁吊点扣架，以保证结构稳定。

3.5 挂篮拆除

完成箱梁悬臂浇筑后立即从两边开始对称拆模，挂篮桥上结构的拆模次序应与模板安装次序相反。具体而言，先通过4个20 t手动葫芦整体下放底篮和外侧模，再有效拆除上横梁、主桁架。最后拆除挂篮运行轨道。而挂篮桥下结构因可视性较差，存在一定的拆除难度，为此必须合理设置吊点，并在可视性较好的箱梁翼缘板下方预设吊装孔，后期按设计要求修补预留孔。

4 结 论

根据工程实践，悬臂现浇连续箱梁施工中可以挂篮为主要施工设备，挂篮移动于张拉锚固完成并通过墩身和临时支座连接的梁体上，由施工人员在挂篮中完成各节段钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑、预应力张拉等工序；待相应节段施工任务全部完成后将两侧挂篮同时前移至下一节段，重复施工，保证连续箱梁悬臂浇筑施工任务顺利完成。