大跨度悬臂浇筑连续梁的挂篮设计和应用.pdf

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大跨度悬臂浇筑连续梁的挂篮设计和应用DesignandApplicationofLong—SpanandCantileveredMovableScaffoldtoConcretingContinuousGirder陈礼忠上海市基础工程有限公司上海200002摘要：崇启通道(上海段)V标工程跨规划大堤段的大跨径预应力连续箱梁采用悬臂浇筑施工。对此，工程施工中根据结构特点和设计要求，巧妙设计和运用了三角形挂篮，并优化设计细部构造，安全、优质、快速地完成了现浇预应力箱梁的施工，值得今后同类工程施工借鉴与参考。关键词：高架桥段挂篮荷载试验悬臂浇筑中图分类号：U445．46，文献标识码B【文章编号】1004—1001(2012)04—0371—03多个工作面同时施工、工期相对较短、桥梁线形易于在施工1工程概述过程中进行动态控制等特点。崇启通道(上海段)V标跨规划大堤段Pm40～Pm43墩2。1挂篮设计的要求上部结构采用双幅变梁高、变底宽、单箱单室预应力混凝土2．1．1减轻挂篮自重箱梁，跨径布置：90m+150m+90Ill。中支点梁高9．Om，跨标准段箱梁最大浇筑高度为8．48m，桥面宽度15．8m，中梁高3．0m，箱梁高度按1．6次抛物线形变化。箱梁顶板最大悬浇混凝土块质量为206．4t，设计要求挂篮自身质量宽15．8m，设置2名单向横坡，顶板厚28cm；底板厚30及全部附加临时荷载质量之和控制在80t以内，扣除临时cm～i00cm；腹板厚45Cill～90crrl，悬臂板长度3．9m，板荷载质量，挂篮与节段质量比应控制在O．35以下。根部厚55cm。箱梁节段长度0段为12m，其它节段长2．I．2缩短挂篮施工周期3．Om一4．5m，共17节段。合龙段长2．0m。全桥单幅共设为保证连续梁施工总体进度要求，挂篮施工中宜采用置1个主跨合龙段和2个边跨合龙段(图1)。各梁段全断面一次性浇筑。2．1．3保证悬臂浇筑混凝土质量及施工安全模板设计中注重混凝土的外观质量，～般以刚度为主来设计模板，以满足高空超重施工的安全要求。2．1．4改善施工条件和周围环境箱梁顶面施工作业空间尽量宽敞，以便于放置施工机具及施工人员的操作。2．2挂篮形式的选择按照结构形式，挂篮可分为悬臂式挂篮、三角挂篮、菱形挂篮等。经过比选并根据本桥特点，我们选用了结构简图1箱梁墩顶断面单，质量轻，安装、拆卸及使用方便可靠的三角挂篮(图2)。2挂篮设计挂篮是指用悬臂浇筑法浇筑斜拉、T构、连续梁等混凝土梁时，用于承受施工荷载及梁体自重，能逐段向前移动并经特殊设计的主要工艺设备。它具有占用施工场地小、可以作者简介：陈礼忠(1975一)，男，本科，高级工程师。作者地址：上海市江西中路406号(200002)。收稿日期：2012～03—02图2本工程采用的三角挂篮建筑施工第34卷第4期1I371 2．3挂篮设计特点a)前后吊带、后锚设计采用预应力精轧螺纹钢，可方便调节挂篮模板标高，并可施加预紧力，使底模与已浇箱梁充分密贴，减少和消除节段问高差。b)三角桁架之斜拉杆采用2根36mm的精轧螺纹钢，来克服三角挂篮主桁架加工精度高的缺点，同时来简化现场安装的难度。c)主桁三角桁架为超静定结构，为使主纵梁(双榀256工字钢)、斜拉杆(236mm的精轧螺纹钢)和钢立柱(双榀45#工字钢)受力明确，主纵梁和钢立柱按铰接构造设计。主桁架拼装时，对钢立柱进行预顶，使主纵梁保持水平状态，克服了主纵梁安装的初应力。a]挂篮侧立面d)翼缘钢模板设计悬挂在轨道梁上，轨道梁直接悬吊在已浇箱梁翼缘和前上横梁上，可充分减少挂篮翼缘钢模板的变形，降低模板质量。e)由于箱梁为变截面，为适应梁高变化的要求，故在小纵梁和横梁之间设置圆钢，其中小纵梁可以小幅度地旋转，以调节挂篮底部的倾角。f)外模板采取“侧模坐底模”形式。侧模板在设计时综合考虑梁高渐变因素，将纵向加劲肋按梁高变化规律布置，保证每次切割侧模板时底部都有1道加劲支撑。2．4挂篮设计参数详情见表1。b1挂篮断面(后吊带)表1挂篮主要设计参数表图3挂篮构造示意序号项目技术参数或要求2．5．3小纵粱1挂篮形式三角形挂篮2设计荷载23Ot底模小纵梁采用单根2工字钢，见图4。3适应最大箱梁高度9．Om4适应最大梁段尺寸4．5m5推进方式神仙葫芦牵引Lll6推进速度10erdrad．圃钡击4n7整机质量70t小纵粱亡圭兰=Q＼蠡8外形尺寸(长×宽x高)l200cm×l665cm×I650cm9抗倾覆稳定系数>3．O1O主要结构安全系数≥2．00T_L肠粱l2．5挂篮构造l一扁超粱——本工程挂篮由主桁架、上(下)横梁、小纵梁、悬吊系统、810锚固系统等组成(图3)。图4小纵梁倾角设置构造2．5．1主桁架由主纵梁、钢立柱、斜拉杆组成。主纵梁为2根56工2．5．4悬吊系统字钢，钢立柱由2根45#工字钢组焊而成；斜拉杆采用2根采用精轧螺纹钢(前吊杆西32mm，后吊杆西36mm)。36mm的精轧螺纹钢。主桁架之间采用桁架片连系。主纵2．5．5锚固系统梁在钢立柱范围(钢立柱中心向前2m，向后1m)上下型钢采用2组4根西36mm精轧螺纹钢，利用箱梁面板上翼缘加贴钢板，钢板长度为3m，规格为550mmx12mm。的竖向预留孔，在主纵梁后部锚固处设压架固定主梁，以抵2．5．2横梁消挂篮行走及混凝土浇筑时的倾覆力。前上横梁、前后下横梁均为双榀45#工字钢，后下横梁2．5．6挂篮行走系统为双榀56#工字钢。行走系统采用手拉葫芦拉动主桁架的方法进行滑移，372I2012·4B词血g 由滑槽、行走支架、手拉葫芦等组成。段施工实际荷载，本工程按最重3节段箱梁加载，试验荷2．5．7模板系统载取设计荷载2300kN。荷载的布置形式尽量与实际荷载外模采用定型钢大模，面板为5mm钢板，加劲肋为8分布吻合。槽钢，桁架支撑为12#槽钢。内模采用竹胶板，箱梁内脚手本试验采用逐级加载和卸载方式。加载步骤为空载一架支撑。700kN一1400kN一1700kN一2000kN一2300kN，卸载与加载步骤相反。在各加载工况下，需测定挂篮变形和应力3挂篮设计验算观测点的数据，以绘制挂篮各测试点不同负载下的变形曲本工程挂篮以杆系结构为主，后锚组件及后吊点部分线，测定主桁架残余变形。经实验可知，挂篮实测变形与理结构锚固在已经完成的箱梁结构上。为了得出挂篮结构相论计算值吻合性较好，达到了预期的要求；挂篮残余变形为对准确的内力情况，我们需进行空间分析，对主梁、横梁、小5mm，在其它挂篮初次使用前应考虑残余变形对标高的影响。纵梁等采用梁单元模拟，其余结构采用杆单元模拟。其荷载情况为：5挂篮推进a)挂篮质量：70t。梁结构为0235钢材，斜拉杆、吊杆a)拆除箱梁内外模对拉螺栓，解除外模约束，使外模及锚件杆为750级精轧螺纹钢。板完全脱离箱梁腹板。b)节段荷载：按最重节段施加，约2060kN。b)在松驰状态下旋松锚固垫块螺母，随后千斤顶回油c)临时施工荷载按100kN计。到零，拧紧锚固垫块螺母，使底模脱离箱梁底板。根据计算，挂篮各杆件(组件)应力均符合规范要求。其C)挂篮利用箱梁节段的端部作为后座反力行走。施工计算结果见表2。前，在主纵梁上焊接后座，先在1根20#槽钢前端焊接三角表2挂篮杆件应力验算汇总表架用于扣住箱梁断面，然后在其后部安装小型后座，作为挂序号杆件规格／mm验算应力／MPa安全储备篮牵引系统。1主纵梁2工561052．24d)带紧行走后锚，使主纵梁前端上翘，即：主纵梁前端2钢立柱2工4048．54_43横梁2工45／2工56l032．0用行走支架垫实以减小后锚的压力；拆除梁内吊杆；在滑槽4斜拉杆2西363522．1上涂一层黄油以减少摩擦力。挂篮前进用100kN手拉葫芦5前吊杆击324041．852击362602．88顶进，要求对称两只挂篮应保持同步，步差不得超过2Cll。6后吊杆击36l5O5．0推进时注意挂篮的横向平衡，确保挂篮纵轴线位置基本不7后锚组件2组2362223-39变。e)挂篮推进到位调整底模至正确位置，底模中轴线偏4挂篮安装及荷载试验差不应大于5mm，安装后锚吊带和梁内吊杆。f)拧紧梁内吊杆螺母，使底模和箱梁底板充分密贴并4．1挂篮安装的步骤给予预紧力。a)挂篮各部件严格按设计及偏差要求进行9DI％1作，加工好后用卡车运到施工现场进行现场拼装。主纵梁、三角g)将中间主纵梁放下使支座落于桥面，端部用垫块垫桁架等构件全部在地面组拼，并用50t履带吊吊装上桥面实并收紧后锚，使主纵梁前端受力。拼装。6结语b)挂篮拼装顺序：行走轨道铺设、调平一吊装三角桁崇启通道(上海段)V标工程90m+150m+90m连续架及锚固系统一前上横梁吊装吊带及下横梁吊装一纵梁和梁设计采用型钢和精轧螺纹钢组拼而成的三角形挂篮，具模板吊装一轴线和位置调整。C)主桁架拼装时，根据主纵梁挠曲变形，用60t液压有构造简单、结构轻巧、设计合理、刚度大、变形小等特点。施工过程中，挂篮安装、锚固、移动方便，稳定性好，安全可千斤顶预项钢立柱，使主桁架基本保持水平状态(实测预顶靠。本工程的成功实践，为挂篮设计和施工领域提供了一种力为250kN)。有益尝试。d)待挂篮安装完毕后，再对各吊杆进行预紧，并调节挂篮立模标高，开始标准节段的施工。4．2挂篮荷载试验参考文献⋯1陈卫斌．大跨径桥梁挂篮施工技术lJl公路与汽运，2007(3)．为检验挂篮实际的承载力和安全可靠性，我们需对挂[2]徐会超．桥梁挂篮悬臂浇筑法施1：技术分析『J1．中国高新技术企业，2010篮实施全荷载试验。其加载试验的方法是模拟质量最大梁(1)：145-147．建筑施工Z34卷第4期l373