预制拼装式高架桥上部结构吊架平台的设计及施工

鲍 逸

上海市房屋安全监察所 上海 200002

市政工程是城市发展的基础工程，也是民生工程。市政高架工程的建设综合性极高，主要有以下特点：一是投入成本高；二是受诸多环境因素的影响，高空作业施工难度较大；三是工期短、任务重。施工过程中若为了按时完工而过度追求速度，将造成更多的安全和质量隐患。

高空作业有2种较为常见的施工形式：一是搭设脚手架平台，施工人员可在平台上进行施工，安全可以得到保障，但搭设脚手架平台造价太高，且安拆十分费时费力，与工期紧张相悖。二是采用登高车作业，施工位置的转换十分便捷，但工艺作业频繁，设备需时刻上下转运模板、钢筋等，施工人员操作范围受限，极易发生登高车侧翻事故；若同时使用多辆登高车，则设备投资大，导致资源浪费和管理难度提升[1-8]。

在上海两港大道高架桥的现场施工中，以预制装配式为主，具有大量高逾10 m的高空作业，涉及连续现浇段、横隔板及端横梁模板钢筋施工，故急需一种施工方法或一个适合高空作业的平台，为工人高空作业提供更加安全和便捷的施工条件。

1 工程概况

两港大道快速化改造工程主线高架全线为标准段结构，小箱梁、盖梁和立柱均采用预制装配法施工，预制装配率达到92%，承台、桥面板现浇施工。

上部结构为整幅式双向六车道，桥宽26.1 m，采用预应力混凝土小箱梁，先简支后连续体系。小箱梁标准跨径30 m，梁高1.6 m。路口采用连续组合梁。连续组合梁的钢结构部分采用工厂制作、现场拼装；组合梁混凝土桥面板采用现浇施工方法。下部结构采用带盖梁双柱式桥墩。盖梁为平头盖梁，结构高度2.6 m，顺桥向宽2.0 m。立柱外包尺寸为7.5 m，其平面尺寸为横桥向1.6 m、顺桥向1.8 m。基础结构承台埋深约3 m，桩基采用φ600 mm的PHC管桩，单个标准承台有26根桩。

2 吊架平台设计

本挂篮操作平台的实施原理为：挂篮吊架平台两侧采用挂钩挂接到箱梁的防撞墙上，中间吊耳固定在箱梁上，调节高度时通过塔吊或卷扬机作用，在竖直方向上运动，从而使挂篮吊架平台底板调节至水平，周围设围栏，工人在底板上进行操作，起到无支架施工平台的作用。

如图1所示，桥梁上部结构施工的挂篮操作平台的构造包括水平设置的底板与已经连接在底板四周位置的安装梁。底板包括相互平行的上底板和下底板，安装梁焊接在上底板和下底板的四周侧壁。连接杆两端分别焊接在上底板和下底板上形成整体，可加强底板整体的承载能力。在护栏底部设置有连接安装梁的斜拉杆，由安装梁朝向护栏向下倾斜夹角为30°，起连接稳定作用。

如图1和图2所示，安装梁包括连接梁和调节梁。连接梁下端焊接在底板上，上端焊接有挂钩，挂钩焊接在连接梁、抵接杆、限位杆上，限位杆上端焊接在抵接杆端部，挂钩钩接到防撞墙上，抵接杆下端面抵接在防撞墙上，限位杆位于防撞墙内侧壁，防止挂篮脱离防撞墙。

图2 吊架平台示意图2

上底板和下底板均包括沿长度方向设置的支撑杆，支撑杆采用40 mm×80 mm×5 mm的方管，在支撑杆下表面焊接有横梁，横梁采用50 mm×50 mm×5 mm的方管，横梁垂直于支撑杆，相邻两横梁之间的距离为85 cm。横梁过多会增加挂篮整体的质量，过少则影响到挂篮施工的安全性。在上底板上表面铺有供工人站立的木模，便于工人在挂篮上进行施工。

如图1和图3所示，在上底板四周设置护栏，在护栏两侧壁上焊接有呈竖直设置的定位杆、滑移槽、滑移杆，通过滑槽承插连接2个护栏，即相邻两滑移杆之间焊接有连接护栏，便于拆装。

图1 吊架平台示意图1

图3 吊架平台示意图3

挂篮吊架平台主要采用50 mm×50 mm×5 mm方管制作（图4），吊架吊点设置在湿接缝处和两侧防撞墙顶面外侧，将其正好嵌在小箱梁上，吊架底部由40 mm×80 mm×5 mm的方管作为底部主要结构，底板每隔850 mm布置1道50 mm×50 mm×5 mm的方管作为横梁，在上面铺设厚1.5 cm的木模，在工人施工周围采用50 mm×50 mm×5 mm的方管作为护栏，高度为1.2 m，刚好将竖向吊点处5#角钢直接作为受力点从湿接缝穿过，吊耳采用φ10 mm的钢筋与角钢进行焊接，在每两个角钢间设置斜拉钢筋，来支撑40 mm×80 mm×5 mm的方管。施工各节点焊接要求必须满足钢筋焊接及验收规程的要求，吊点和吊点钢筋都与角钢单面焊接，焊接长度不小于10倍钢筋直径。

图4 吊架平台正立面

3 挂篮吊架平台验算

挂篮宽60 cm，长度13.23 m，自重200 kg，考虑挂篮自重，施工荷载考虑材料堆放、施工人员、设备等，需要对以下项目进行验算，且需满足要求：

1）模板面板的抗弯强度、挠度。

2）5#角钢抗拉、焊缝强度。角钢与方管焊接，焊接长度为满焊，长度为50 mm；当所有施工荷载位于两吊点之间时，对焊缝来说为最不利情况，此时由4条焊缝承担整幅施工过程质量。

3）40 mm×80 mm×5 mm方钢稳定性、抗弯强度、挠度，每道φ10 mm斜拉钢筋抗拉强度。由于底部由50 mm×50 mm×5 mm方钢与40 mm×80 mm×5 mm的方钢进行焊接，侧面由50 mm×50 mm×5 mm的方钢与之焊接，故平台受力情况更加良好。

4）吊耳及吊点处焊缝，满足钢筋焊接、验收和起吊安全要求。

4 吊架平台的实施

当吊架制作完成后，在箱梁上安装好卷扬机，为确保卷扬机水平和稳定，可用钢筋或者角钢制作临时支架用来固定支撑。2台卷扬机分别使用钢丝绳吊住两端角钢上端的吊耳，缓慢吊装角钢从2片梁间的湿接缝伸上来，用横向钢管穿过吊耳架在小箱梁的箱体顶板上，钢管下垫方木进行高度和水平调节。

两端为可活动的挂钩，在吊架固定完成后安上螺栓挂在防撞护栏上。施工外侧使用高1.2 m的护栏，能保护或限制施工人员由于动作幅度太大造成的倾覆，施工人员可采用登高车从两个端部进入吊架（图5）。

图5 吊架平台现场

5 吊架平台的可行性分析

5.1制作规模

吊架需要的制作材料简单，仅需50 mm×50 mm×5 mm、40 mm×80 mm×5 mm的方管和5#角钢，通过焊接即可制作，成本低廉，较为轻便，可循环利用，安拆便捷，适合短时间内多次周转，不需要大型机械设备进行吊装和转运，人力配合卷扬机就足够现场进行转运和安装，施工较为方便，且吊架可重复利用，损耗微小。

5.2施工功能

吊架平台相较于脚手架和登高车，具有以下优势：

1）吊架上具备护栏和施工通道，空间较大，可堆放方木和模板等材料。

2）拼装长度自由，适用多种工况。

3）平台设计稳固，不会发生侧翻的危险，保障施工人员的安全。

4）经济节约，减少了登高车和吊车的使用，降低施工能耗。

5）在高空作业时，吊架及吊架护栏存在时可减少高空坠物的隐患和险情，如木楔和施工工具坠落。

6）减少工人在行车道上施工，避免社会道路的占用，社会车辆在施工区附近的行车空间和安全可以得到保障。

5.3美观性

吊架主体在制作过程中喷设醒目的黄色油漆，底部喷上黄黑相间的斜条纹。喷涂油漆既可以防腐作用，防止钢结构构件在长时间露天环境下发生腐蚀，又具有警示作用，提示施工人员和过路车辆此处正在进行高空作业，应注意避让。

喷涂油漆后，吊架外形清晰、干净，施工作业规范，达到文明施工和标准化施工要求，能够美化外来人员对施工现场的观感和评价（图6）。

图6 挂篮吊架平台文明和标准化施工现场

5.4便捷性

挂篮吊架平台的制作全程在地面上作业吊装，转运都是成品，无需拆卸。安装完毕后，可以直接通过施工便道完成一个承台上的横梁施工，且有足够的平台堆放模板和钢筋，提高工效，减少材料机械和人工的周转次数，可实现同步施工，缩短了施工周期。

6 结语

综上所述，市政高架桥工程预制施工的上部结构是整个项目的关键部分。

1）两港大道高架桥上部结构在建造过程中，设计出适用于预制拼装的高架桥梁上部结构的挂篮吊架平台，解决了高空作业、工效低、工期长等极易产生工人违规操作安全隐患的难题，具有制作方便、安全稳固、安拆便捷、易流转、可循环、经济环保、减少社会道路的占用和杜绝高空坠物等优点，并产生良好的经济效益，值得在其他类似工程中推广应用。

2）目前，我国的市政工程在施工操作、技术管理上还存在许多不足和欠缺，为减少质量隐患，提高施工的安全、便捷和工效，应鼓励现场施工提出装置设备、技术及管理方法的优化改进与创新，促进我国市政工程的发展。