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武广客运专线衡阳湘江特大桥挂篮设计与施工
2010-08-12 
挂篮是悬臂浇筑施工中的主要设备,是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架,作为一种桥梁节段施工设施,已经在桥梁施工中得到了广泛应用,形式也多种多样。其中菱形挂篮在连续箱梁及连续钢构箱梁的施工中应用最为广泛,其受力主构架为菱形结构,由型钢组件栓接而成。菱形主构架具有受力明确,结构简单,计算简便等优点,而且作业面较为开阔,便于材料与机具从两片桁架中间通过,以加快桥梁施工速度。

  1 工程概况

  衡阳湘江特大桥主桥起讫里程为DK1712+327.65~DK1712+921.15,全桥孔跨布置为:(64十116 X 4+64)m连续箱梁,全长593.5 m。全桥共分为163个梁段,0号节段长13 m,一般梁段长度分为3.0 m,3.5 m,4.0 m,合龙段长2.0 m,边跨现浇直线段长5.75 m,最大悬臂浇筑块重1 833 kN。主桥采用挂篮悬浇法施工,0号段和边跨直线段采用支架法施工,6跨连续箱梁悬浇段采用5套(10只)菱形挂篮对称悬浇施工,合龙段采用简支吊架施工。

  2 挂篮设计

  2.1 设计参数

  1)0号节段长13 m,采用一次立模整体浇筑的施工方案。

  2)箱梁横截面为单箱单室直腹板,截面梁高5.20 m-8.90 m,粱高按圆曲线变化,圆曲线半径R=418.1 m。箱梁顶宽13.4 m,底宽6.7 m,顶板厚45 crn,腹板厚分别为85 cm,60 cm,50 ClTI,底板厚由跨中的50 cm按圆曲线变化至中支点梁根部的100 ClTI,中支点处加厚到150 cm。

  2.2 挂篮组成

  本挂篮上部主桁梁为菱形结构,挂篮主桁是整套挂篮的受力核心,由两片菱形桁架组成,菱形桁架之间的水平、竖向和斜杆均采用2132B的组合截面。两片菱形桁架之问通过水平、竖向小桁架连为整体,通过菱形桁架上的前上横梁来悬挂前下横梁、内外模导梁前端,后下横梁悬挂于外导梁及已浇混凝土节段的底板上。内、外导梁后端均悬挂于已浇筑混凝土块顶板或翼缘板上。除内模采用组合钢模外,其余模板(外模、底模)均采用新制大面钢模板。底模纵粱采用2136B和2130B型槽钢,并通过纵梁把前下、后下横梁连接起来,在其上铺设大面钢模作为底模。

  2.3 设计荷载

  1)混凝土自重:取2.6 t/m³,并考虑1.05的增加系数。2)施工荷载:150 kg/㎡。3)模板及支架荷载:底模120kg /㎡,侧模500 kg/㎡,内模200 kg/㎡。4)挂篮主要构件自重考虑75 t。注:在计算悬浇工况时未考虑混凝土灌注时的冲击系数。

  2.4 构造检算

  根据各工况挂篮的实际受力情况,确定最不利工况为7号块混凝土悬浇时(7号块长3.5 m,单侧共70.5 m³混凝土,Q=70.5×2.6=183.3 t),该工况下,前吊带的最大拉力为78.3 t,最大变形(含吊杆变形之和)在30 n1m以内。

  模板及悬挂系统、主桁本身的设计严格按照JTJ 041—2000公路桥涵施工技术规范及JTJ 025—86钢结构设计规范有关规定进行(强度、刚度、稳定性验算)。

  3 挂篮的拼装

  走行滑道铺设→挂篮主梁及后锚固结构安装→横向连接系安装→上横梁安装→前、后吊带安装→内外导梁安装→前后下横梁及纵梁安装→张拉吊篮安装→底模铺设。

  4 挂篮试压

  试压步骤:1)检查挂篮所有零部件及模板安装是否齐全,后下横梁和底模是否牢固的锁定在0号块的底板上。2)挂篮后锚采用仍2精轧螺纹钢,确保精轧螺纹钢、钢垫板以及扁担梁不能有任何缺陷和破损。3)对所有连接部位进行常规检查,对受力较大的部位(主要有滑道、后锚体系、吊带、菱形桁架、横梁等)进行详细的检查。对检查出来的薄弱环节、焊缝不符合要求等问题及时整改和加强后方能加载,严禁试压或施工过程中进行焊接补强。后锚精轧螺纹钢连接器处的拧丝长度,均采用油漆做了标志,确保进丝长度一致。4)试压。a.严格按步骤(分三步,即0~0.5Q,0.5Q~1.0Q,1.0Q~1.2Q)进行加载,每一加载步骤完成后停顿一段时间,以供技术人员等检查挂篮结构、后锚固体系、支垫体系及前端变形(下挠值)观测并记录在专用表格上。b.加载力F0由千斤顶从承台上张拉∮32精轧螺纹钢提供,千斤顶、油表必须通过正规单位(有资质)标定校核。准备60 t千斤顶8台,按对称位置布置。C.千斤顶张拉∮32精轧螺纹钢提供的反力即为试验荷载,要求加载时由有经验的工人缓慢匀速进行,每加载一步骤待油表稳定后关闭回油阀、进油阀,停顿加载后以供技术人员对挂篮进行观测。d.试验总指挥宣布可以进行下一级别的荷载试验时才能进行加载工作。每一阶段的加载应特别注意缓慢、匀速进行,并且8台千斤顶的加载必须同步进行。

  5 挂篮阶段施工流程

  挂篮阶段施工流程见图1。

  6 合龙段施工

  合龙段均利用悬吊吊架施工。合龙前通过压重调整梁段两端中心线及标高,选择气温恒定在2O℃左右时焊接刚性骨架,将两悬臂端的合龙口临时锁定。然后立模、绑扎钢筋、安装预应力管道、浇筑混凝土。施工中采取梁段浇水降温、加快混凝土浇筑速度等措施降低温度对结构的影响,确保混凝土质量及线形。混凝土浇筑完成后,做好收浆和养护工作。待合龙段混凝土强度达到张拉强度后,严格按设计规定的张拉顺序和要求,按张拉工艺进行张拉和压浆工作。

  7 结语

  该桥施工的菱形挂篮结构合理,受力清晰,操作方便,自重较轻,施工进度快、质量好。实践证明,菱形挂篮在武广客运专线衡阳湘江特大桥的应用是成功的。

  参考文献:

  [1] 雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,20OO.

  [2] 王海洪.李照众,王立彬.斜拉桥牵索挂篮优化设计分析[J].山西建筑,2008,34(36):316—317.
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