00菱形挂篮设计与施工

文章编号:1003-4722(2005)01-0042-04菱形挂篮设计与施工魏贤华(中铁十四局集团四公司,山东临沂276003)摘　要:菱形桁架挂篮主要受力构件均为二力杆,能够充分地利用材料的特性,具有结构轻巧、受力明确、拆装锚固方便的特点。

主要对应用于广珠西线高速公路橹尾橇特大桥的菱形桁架挂篮的设计和施工进行了介绍。

关键词:施工设备;挂篮;设计;施工中图分类号:U445.38文献标识码:ADesign and Construction of Diamond 2Shape Form T ravelerWEI Xia n 2hua(The 4th Engineering Co.,Ltd.,the 14th Engineering Group of China Railways ,Linyi 276003,China )Abstract :The p rincipal load 2carrying members of t he diamond 2shape truss form t raveler are kinds of member element s.The type of t he t raveler can make f ull advantage of material perform 2ance ,is st ruct urally light ,clear in load carrying capacity and easy to be assembled ,disassembled and fixed.In t his paper ,t he design and const ruction of t he traveler used for L uweiqiao Bridge on t he west route of Guangzhou 2Zhuhai Expressway are described.K ey w ords :const ruction equip ment ;form t raveler ;design ;const ruction收稿日期:2004-05-14作者简介:魏贤华(1978-),男,工程师,2000年毕业于山东建筑工程学院土木工程系,工学学士。

1　前　言挂篮是悬臂浇筑施工中的主要设备,按结构形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、型钢式及混合式4种。

菱形桁架挂篮由于其主要受力构件均为二力杆,能够充分地利用材料的特性,具有结构轻巧、受力明确、拆装锚固方便的特点,已广泛应用于中等跨径桥梁的悬浇施工。

广珠西线高速公路橹尾橇高架桥主桥左幅为(48.9+90+62)m 连续箱梁,右幅为(44.9+80+56)m 连续箱梁,采用自行设计的菱形桁架挂篮悬浇施工。

下面介绍此菱形桁架挂篮的设计过程与施工工艺。

2　菱形挂篮设计原则、技术指标菱形挂篮设计总则:自重轻、结构简单、受力明确、坚固稳定、变形小、前移和装拆方便、具有较强的可重复利用性。

2.1　箱梁结构参数(1)悬臂浇筑梁段共68段,分段长度为:左幅2～10号段长4.113m ,右幅2～9号段长3.987m 。

(2)箱梁底板宽8m ,顶板宽16.25m 。

(3)箱梁高度变化范围:左幅4.8～2.4m ,右幅4.5～2.2m ,中间按半立方抛物线变化。

2.2　设计荷载(1)悬臂浇筑混凝土结构最大重量154.3t (左幅2号块)。

(2)挂篮总重51t (包括箱梁模板)。

(3)人群及机具荷载取2.5kPa 。

(4)风荷载取800Pa 。

(5)荷载组合:①混凝土重+挂篮自重+人群机具+动力附加系数(强度、刚度);②挂篮自重+冲击附加系数+风荷载(行走稳定)。

(6)荷载参数:①钢筋混凝土自重取值为2.6t/m 3;②超载系数取1.05;③新浇混凝土动力系数取1.2;④挂篮行走时的冲击系数取1.1;⑤16Mn 钢容许轴向应力取1.2[σ]=240M Pa ,A3钢容许弯曲应力取1.3[σw ]=188.5M Pa ,其他钢材容许应力按《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》(J TJ 025-86)表1.2.5规定值取用。

2.3　荷载传递路径荷载传递路径见图1。

图1　荷载传递路径2.4　挂篮结构材料挂篮主桁架和前后横梁采用16Mn 钢,销子采用45号钢,纵梁、托梁、分配梁等采用组合型钢(A3),吊带采用<32mm 精轧螺纹钢。

2.5　技术指标挂篮与最大悬浇梁段质量比0.33(规范0.3～0.5);自锚安全系数2.6>2;抗倾覆稳定系数2.5>2;主桁最大挠度16mm ,底篮最大挠度19mm (规范≤20mm )。

3　菱形挂篮结构形式菱形挂篮主要由主桁架系统、吊挂及锚固系统、走行系统、模板系统及张拉操作平台5部分组成。

3.1　主桁架系统主桁由2片菱形桁架构成,是挂篮的主要承重结构。

2片主桁架竖放于箱梁腹板位置,其间由横向设置的前、后横梁及连杆连接,见图2。

主桁架和前、后横梁及连杆杆件均采用“口”截面,由钢板组焊而成。

内外纵梁、内外滑梁、前后托梁均采用较大型号的工字钢,分配梁根据受力大小采用“口”截面或槽钢。

主桁架和横梁采用销接,其余部位采用栓接或焊接。

3.2　吊挂及锚固系统挂篮吊挂系统由吊带和吊杆组成。

前后横梁下设吊带,吊带通过分配梁与吊杆相连,吊杆再与底篮相连。

前横梁上设10个吊点,其中6个作吊底模平图2　菱形桁架挂篮装配台用,另4个吊内外模滑梁用。

底篮后托梁由3条吊杆与已浇箱梁底板相连。

前后吊带(杆)的作用是为底模平台提供吊点,其承受几乎一半的挂篮荷载。

吊带采用厚40mm 钢板(16Mn ),吊杆采用<32mm 精轧螺纹钢,底篮后吊杆采用<70mm 圆钢(40Cr )。

底篮与侧模升降通过分配梁的千斤顶调节扁担梁,并旋转吊杆上螺母来实现。

为确保施工安全,每片主桁架设4组后锚。

后锚利用箱梁的竖向预应力筋(<32mm 精轧螺纹钢),在不设竖向预应力筋的节段需在腹板位置预埋<32mm 精轧螺纹钢。

3.3　走行系统挂篮走行系统分为桁架走行系统,底模、外模及内模走行系统。

桁架走行系统布置为:在2片桁架下的箱梁顶面铺设2条用钢板组焊的工字形轨道,轨道分节以便向前倒用,轨道通过短梁与竖向预应力筋锚固。

主桁架前支点处设滑船,滑船与桁架节点销接,后锚点处设行走小车,见图3,以反扣轮的形式沿轨道顶板下缘滚动,不需加设平衡重。

走行时用2个5t 手动葫芦纵向牵引即可。

本挂篮前移时,底模、外模及内模与主桁同步行走。

在挂篮放松状态下,内外滑梁前端通过吊杆(带)悬吊在前横梁上,后端通过吊杆悬吊在已浇好图3　挂篮行走反扣装置的箱梁顶板预留孔上,吊杆与内外滑梁间设有吊架,其上装有滚动轴承,这样所有模板无需另设手拉葫芦就会随主桁架同步前移。

3.4　模板系统底模为厚10mm钢板组焊成的整块钢模,支承在16条纵梁上。

箱梁外侧模采用钢制大模板。

内模在设计没有顶板齿板的节段采用整块钢模板,内模顶板的宽度变化由横肋的活动销实现,腹板的高度变化则通过调整模板数来解决,内模顶板底模与腹板内侧模通过销子联结,腹板内侧模可以转动一定的角度来适应腹板厚度变化。

内模在设计有顶板齿板的节段采用木模。

3.5　张拉操作平台张拉操作平台通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬臂梁上,用角钢和钢筋组成,平台平面铺以木板供作业人员站立行走。

可用手动葫芦调整其高度。

4　挂篮拼装挂篮拼装施工工序:轨道安装、锚固→主桁架安装→前后横梁桁片安装→挂篮后锚安装→外模板系统安装→底篮系统安装→内模系统安装→各工作平台安装→调试。

5　挂篮荷载试验在挂篮拼装完毕后,初次使用前对其进行荷载试验,以检验挂篮的承载能力和了解挂篮的施工挠度。

5.1　加载方法(1)河堤侧挂篮荷载采用吊车吊装成捆钢绞线施加,河中心侧挂篮荷载采用货船运砂,直接利用传送带将砂传送到挂篮上施加。

(2)加载采用超载预压,超载系数1.2,偏载系数1.2。

(3)分级加载顺序:0%→20%→50%→100%→120%→50%→0%。

5.2　挠度观测(1)在挂篮主桁架、前后横梁、底篮翼板边等处布设测点,做好标记。

(2)在加载和卸载的过程中及时观测。

(3)在加载过程中应注意检查挂篮各个部位,如发现异常应马上停止加载,进行处理。

(4)根据测量数据进行统计分析,得出挂篮施工挠度。

本挂篮最终荷载试验结果:主桁架平均挠度16.5mm,底篮前端平均挠度为19.8mm。

基本与设计挠度相符。

5.3　应力测试请广州某大学土工试验室来进行测试,在主桁架上贴应变片,加载过程中读取数据。

检测结果满足要求。

6　挂篮悬浇施工工艺菱形挂篮悬浇施工工艺流程见图4。

图4　菱形挂篮悬浇施工工艺流程6.1　调模挂篮前移到位后,由测量人员放出中线和标高,按照先底模、再侧模、后内模的顺序进行调模。

立模标高的调整以既要保证主梁各节段绝对标高的精度,又要保证主梁线形的平顺为原则。

当本梁段完成后的前端标高出现偏差时,如果偏差值在±10mm以内,则下一节段的前端标高就不需要调整,仍取为施工设计标高;如果偏差值超过±10mm,应在其后的2个梁段内将其消除。

处理方法是:将本梁段前端标高偏差值反号等分,平均分配到后面2个梁段的立模标高中。

6.2　钢筋绑扎首先进行底板钢筋绑扎,其次进行腹板和齿板钢筋绑扎。

外侧模、内模及翼缘板模板调整完成后,首先进行顶板底层钢筋的绑扎,然后进行纵向预应束管道和横向预应力筋的布设,最后进行顶板顶层钢筋的绑扎。

6.3　预埋波纹管成孔预应力孔道采用镀锌波纹管,波纹管的埋设可在钢筋骨架形成并垫好保护层后进行,也可根据需要,在钢筋骨架绑扎过程中一起进行。

在浇筑混凝土之前,所有纵向预应力孔道内设置比波纹管小5 mm的PVC内衬管,防止浇筑混凝土时,孔道发生变形。

6.4　混凝土浇筑T构两节段同时进行对称悬浇施工,不平衡重按设计要求不能大于250kN。

6.5　制束与穿束横向和竖向采用先穿法,纵向采用后穿法。

横向预应力钢束用人工单根依次穿入扁管中;纵向预应力钢束在浇筑混凝土后,用水冲洗孔道后穿入孔道中,对于30m以下的短束采用人工整束穿入,长束采用卷扬机整束穿入。

6.6　施加预应力在梁体混凝土强度达到设计强度的90%以后,按照纵、竖、横向的顺序进行预应力张拉。

横、竖向预应力筋可以滞后1～2个节段,但是用作挂篮后锚的竖向预应力筋必须在挂篮前移就位前张拉。

竖向预应力筋采用二次张拉工艺。

6.7　压浆压浆采用真空灌浆工艺。

6.8　挂篮前移挂篮前移施工步骤:(1)检查侧模拉杆是否清除干净。

在前托梁两端各加设1条钢丝绳,防止钢吊带脆断。