广州绕城公路南环段项目挂篮施工综述__墨水学术,论文发表,发表论

所属栏目：自动化论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:186

副标题#e#一．    概述
国道主干线广州绕城公路南段全长49公里，桥梁段32公里，共跨越已建成道路及在建扩建道路16条，跨越河流8条。全线除5座特大桥之外，另有6座跨线桥梁采用挂篮悬浇施工。
挂篮作为悬臂浇筑施工的主要设备已经历了充分的发展，早期的挂篮多使用万能杆件、军用梁、贝雷梁等制式杆件组拼，现在已经较少使用，用型钢及钢板加工逐渐成为主流。根据抗倾覆方式可将挂篮划分为全压重式、全锚固式以及半压半锚式等，目前以全锚固式为主。按主桁架结构型式可将挂篮划分为梁式、三角桁架、菱形桁架等类型，按挂篮支承受力方式可将挂篮划分为普通挂篮及牵索挂篮等。本项目悬浇施工对各种型式的挂篮多有涉及，本文尝试从结构形式及施工效果等方面进行总结，为今后的挂篮悬浇施工提供借鉴。
二．    菱形挂篮
菱形挂篮是目前悬浇施工采用最为广泛的挂篮型式。每个承重主桁架通常由两根水平杆、两根斜杆、一个立柱及前中两个横向联接桁架片，所有杆件由两片槽钢组拼。悬吊系统由前下横梁、后下横梁、前上横梁、后上横梁、分布底纵梁及底横梁、前后吊带、后锚固等组成。行走系统包括钢枕、轨道、内外导梁、手拉葫芦等。
本项目中顺德支流特大桥等采用菱形挂篮施工。顺德支流特大桥全长352米，为预应力混凝土连续刚构桥，跨径组合102+160+90米，单箱单室截面，半幅桥宽16.25米，主梁梁高根部9.2米，跨中3.8米，设三向预应力，分21个节段施工，最重梁段216.8吨；挂篮自重78.8吨，利用率系数为0.37。每个主桁设置6根φ32精轧螺纹钢作为后锚，采用12个手拉葫芦牵引前行，移篮时间8小时左右，挂篮刚度较大，前下横梁最大挠度为10mm。
本项目中的G105国道跨线桥为三跨预应力混凝土连续箱梁结构，在中跨侧采用菱形挂篮施工，边跨采用支架现浇施工为确保两侧平衡，在0#块边跨侧设置了足够的临时锚固。在浅海涌跨线桥所采用的菱形挂篮中，后侧斜杆改用4根φ32精轧螺纹钢筋来代替，两端采用特殊构造与主桁连接，采用最不利工况进行验算表明此种布置能够满足强度及刚度的要求。
三．    三角形挂篮
三角形挂篮的承重主桁架较菱形挂篮略为简单，由一根主纵梁、一根立柱、两根斜杆及一个横向联接桁架片组成。其悬吊系统、后锚及行走系统、模板支架系统等均与菱形挂篮类似，构件多用型钢组拼而成。计算表明，同等材料用量的情况下，三角形挂篮较之菱形挂篮刚度略大（15%左右），但是三角形挂篮的主纵梁位置过低，通常对腹板位置的施工有所影响，而菱形挂篮则具有足够的空间。
本项目中骝岗涌特大桥、西樵水道特大桥等采用三角形挂篮施工。骝岗涌特大桥跨越骝岗水道，全长280米，为三跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径组合75+130+75米。半幅桥宽16.25米，主梁根部梁高7.5米，跨中梁高3.2米。单箱单室断面，设三向预应力，分19节段施工，节段长度平均为3.5米，最重梁段172.3吨。挂篮总重60吨，利用率系数为0.35，显然该挂篮的材料强度使用较为充分。挂篮的预压试验表明前下横梁最大挠度为15mm。挂篮行走方式为千斤顶牵引，移篮大约需要3小时。
四．    板梁式挂篮
板梁式挂篮的承重桁架仅由两个主纵梁及一个前联接横梁组成，结构形式十分简单，自重也较轻。挂篮的其它部分，悬吊系统、行走系统、模板支架等与菱形挂篮类似，从总体重量上来说，并不比菱形挂篮轻多少。与三角形及菱形挂篮采用桁架受力不同，板梁式挂篮的主纵梁受力状态更接近悬臂梁结构，以承受弯矩剪力为主，因此主纵梁截面采用定制的钢箱梁。
本项目中东涌立交上跨京珠高速公路部分匝道桥采用板梁式挂篮悬浇施工。上跨部分全长194米，为四跨预应力混凝土刚构-连续组合体系，跨径组合35++46+67+46米，#p#副标题#e#桥宽10.5m，单箱单室断面，分10个节段施工，横坡7%，挂篮滑道区域梁面需事先用砂浆找平，然后上垫钢枕、轨道。挂篮总重41吨，最大节段重量76.5吨，利用率系数为0.53。每根主纵梁设置4根φ32的精轧螺纹钢筋作为后锚固，前移时将其稍微松开，采用千斤顶顶推或手拉葫芦使主纵梁在轨道上滑行。
对主纵梁在最不利工况的计算分析表明，材料强度满足要求。挂篮预压试验结果表明，挂篮的最大弹性变形为11mm。由于自重较轻，且使用千斤顶顶推前进，该挂篮移篮较为快速，2小时即可到位。此外，安装及拆卸下放也较为简单，省工省时。总体来说经济性较好。可见，对于小跨径悬浇桥梁，由于截面较小块段自重较轻，采用型式简单的板梁式挂篮也是可行的。
五．    牵索挂篮
本项目共设两座斜拉桥（甘竹溪及李家沙），下面以李家沙特大桥为主简要介绍牵索挂篮的特点。李家沙特大桥主桥全长440m，为三跨双塔四索面预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置为110+220+110米，上下行分幅，半幅桥宽25米。主梁为π形截面，浇筑混凝土一半时张拉调整索力，浇筑完成后终拉体系转换。采用长平台C形挂钩牵索挂篮施工，挂篮总重130吨，标准节段长7m，重312吨，利用率系数0.38。
该挂篮主要由承重系统、锚固及抗剪系统、定位调整系统、行走系统、模板系统和牵索系统等组成。
承重系统主要包括两根钢箱主纵梁及前、中、后横梁和C形挂钩。主纵梁采用钢板工厂组焊而成，宽度与主梁主肋相适应，兼做底模使用。主纵梁前端为弧形首，以斜拉索梁上锚固点为圆心，能适应斜拉索梁上空间角度的变化。前横梁位于主梁横隔梁下方，宽度与其相适应，亦作为底模使用。中后横梁受力较小，仅起增加挂篮整体刚度作用，采用双排贝雷梁。C形挂钩为挂篮行走时的承重结构，采用钢箱梁于主纵梁外壁通过高强螺栓连接。
锚固及抗剪系统主要包括前后吊杆和剪力键。前后吊杆采用φ70mm的40Cr高强合金圆钢，各4根；采用液压千斤顶确保同步提升，提高安全性及工作效率。抗剪块固定设置于主纵梁上尾部，通过对斜拉索梁上钢锚箱进行优化设计，使钢锚箱后端面位置始终与抗剪块对应，不在主梁主肋上另行预埋剪力键预埋件。
挂篮纵向定位由行走液压千斤顶行程控制；横向定位及调整依靠设置于行走挂钩侧面的反力轮及千斤顶实现；挂篮竖向定位及调整是由吊杆处的液压千斤顶和设于主纵梁尾部的液压千斤顶来控制实现。
行走系统由C型挂钩、滑道、牵引机构及主纵梁尾部的反力轮等构成。C型挂钩底面设置四氟滑板，滑道置于已浇梁段顶面并通过预埋螺栓临时固定，主纵梁尾部设置行走反力轮确保挂篮行走时前后端保持水平，挂篮的行走由液压千斤顶通过精扎螺纹钢对挂钩在滑道上的顶推来实现。
甘竹溪特大桥为独塔双索面的预应力混凝土斜拉桥。主跨210米，边跨165米，全桥总宽38.7米，主梁为单箱三室截面，同样采用长平台C形挂钩牵索挂篮施工。该桥挂篮由于设置了数量众多的次纵梁，提供了较大的纵向刚度，使得主梁浇筑过程中不必调整索力，加快了施工速度。标准节段长 6米，重425吨，挂篮总重130吨（不含模板和支架），利用率系数0.31。
本挂篮承重系统由两个主纵梁、两条次纵桁梁、一片前横桁梁、一片带 C 形挂钩的后桁梁、以及分布纵、横梁组拼而成。牵索挂篮水平止推装置利用在砼箱梁已浇梁段斜拉索锚块，在锚块上设置锚梁，利用拉杆连接在主纵梁尾端水平止推牛腿上，抵抗牵索拉力引起的水平分力。在次纵桁梁后端设置反顶装置，提高挂篮横向刚度，避免先浇砼在后浇砼浇筑过程中引起的变形过大而开裂。在主纵梁与后横梁相交位置、次纵梁与后横梁相交位置，均设置 40Cr 合金钢拉杆，以抵抗空篮拉索及砼浇注时产生的竖向力。在主纵梁尾端设置移机反顶轮，C 形挂#p#副标题#e#钩（位于后横梁与主纵梁相交处）底部设置重物移运器，方便挂蓝移动，采用液压油缸提供移机动力。
由于牵索挂篮比普通挂篮多了一个前支点，使得挂篮的受力状况由悬臂状态变为连续支承状态，降低了挂篮受力，因此可以承受更大的梁段荷载。这些是牵索挂篮的主要优势所在。另外，牵索挂篮拥有独立的行走系统，在挂篮前移过程中具有更高的安全性。但是，牵索挂篮构造复杂，操作繁琐的特点也很明显，比如主梁节段施工完毕后，需要将挂篮与斜拉索分离，实现结构的体系转换；为抵抗拉索的水平分力，需要设置剪力键装置。在挂篮组装前移就位及拆卸下放等方面，牵索挂篮都将耗费大量时间。本项目中两个牵索挂篮的安装提升均花费了一个月的时间，挂篮前移也需要至少1天的时间。
六．    总结
挂篮施工技术目前已经较为成熟，各种类型的挂篮的优缺点也比较明确。理想的挂篮应具有结构简便、重量轻、安装拆卸及使用方便、可靠、施工快速、浇筑施工中变形量小的特点。施工单位更多地是将旧挂篮改制重复利用，以便节约成本。三角挂篮及菱形挂篮已成为目前挂篮施工的主要型式，相比来讲，菱形挂篮为施工提供了宽阔的作业空间。对于小跨径悬浇桥梁，用板梁式挂篮较为经济，移动也方便，安装省时省力；对于斜拉桥，充分利用斜拉索等永久性构件的牵索挂篮仍是第一选择。