單箱四室混凝土箱梁懸澆掛籃設計與施工

1、<p>　　單箱四室混凝土箱梁懸澆掛籃設計與施工</p><p>　　摘要：菱形桁架掛籃主要受力構件均為二力桿，能夠充分地利用材料的特性，具有結構輕巧、受力明確、拆裝錨固方便的特點。主要對應用于廣珠西線高速公路櫓尾橇特大橋的菱形桁架掛籃的設計和施工進行了介紹。 </p><p>　　關鍵詞：四線鐵路 單箱四室 連續(xù)梁 大型掛籃 設計 </p><p>&l

2、t;b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　哈爾濱至齊齊哈爾客運專線新建鐵路工程松花江特大橋主橋，主橋采用（77+3×156.8+77）m預應力混凝土連續(xù)梁與三個主跨鋼管混凝土加勁拱組合結構體系。主梁采用單箱四室變高度箱形截面，梁高按二次拋物線變化，主梁一般段頂寬29.4m。主梁中跨懸澆13個節(jié)段；邊跨懸澆12個節(jié)段，懸澆梁段長度分別為4.0m、4.5m及5.0m三種。 &

3、lt;/p><p><b>　　2 掛籃設計 </b></p><p><b>　　2.1 設計原則 </b></p><p>　　掛籃結構應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，應能滿足最重塊段澆筑時受力要求；自重輕，結構簡單，易加工及拼裝，通用性強，便于改造；施工中移位、就位快捷，滿足工期要求；節(jié)省材料，降低成本，有良好的經濟效益

4、。菱形桁架掛籃由于結構輕巧、受力明確、拆裝錨固方便的特點，已廣泛應用于中等跨徑橋梁的懸澆施工。結合本橋箱梁的結構特點，經過方案比選，最終確定掛籃主桁采用菱形構架，單只掛籃設置6片主桁；寬大底模平臺采用整體式、下導梁式結構形式。 </p><p>　　2.2 設計荷載及容許應力 </p><p>　　2.2.1 設計荷載 </p><p>　　①各懸澆節(jié)段控制計算梁段

5、（最大重量860.5t）。②掛籃總重264.4t（包括箱梁外模、底模及內模支架）。③人群及機具荷載取2.5kPa。④風荷載取500Pa。⑤新澆混凝土側向壓力75kPa。 </p><p>　　2.2.2 容許應力 </p><p>　　由于本結構為同類施工臨時結構中較大型懸澆掛籃，故在選擇設計方法時選用容許應力法進行設計。①Q345B鋼材容許彎曲應力取[σ]=215MPa，剪應力[τ]=1

6、25MPa。②Q235B鋼容許彎曲應力取[σw]=145MPa，剪應力[τ]=85MPa。③其他鋼材容許應力按《公路橋梁鋼結構及木結構設計規(guī)范》（JTJ025-86）相關規(guī)定值取用。 </p><p><b>　　2.3 計算工況 </b></p><p>　　澆筑工況：各懸澆節(jié)段控制混凝土重量+掛籃自重+人群機具+動力附加系數(shù)； </p><p&

7、gt;　　掛籃走行工況：掛籃自重+沖擊附加系數(shù)+風荷載。 </p><p>　　2.4 掛籃結構設計 </p><p>　　2.4.1 掛籃結構組成 </p><p>　　本橋掛籃結構主要由主桁架、底模平臺及吊掛系統(tǒng)、內外模吊掛及走行系統(tǒng)、后錨固、內外模、施頂系統(tǒng)等組成。①主桁架：掛籃分六片主桁，每三片主桁為一組并通過聯(lián)結系聯(lián)結成整體；每片主桁由上下弦桿、斜撐桿、斜

8、拉桿組成；掛籃主桁各桿件之間以及主桁與聯(lián)結系之間均為銷接。②底模平臺由前下橫梁、后下橫梁、底?？v梁及底模、前后吊掛系統(tǒng)（含墊梁、扁擔梁、吊帶、吊桿、千斤頂）、防護圍欄系統(tǒng)組成。③內外模吊掛系統(tǒng)包括內外導梁、吊環(huán)、吊帶、銷座等組成。④掛籃走行系統(tǒng)包括走道梁、后勾裝置、走行輪、內外導梁、底模平臺下導梁及走行吊環(huán)。⑤錨固系統(tǒng)的作用是在掛籃懸澆混凝土施工過程中，在主桁尾部提供一向下的壓力，以平衡掛籃前方的傾覆力矩，包括錨固梁及豎向錨固預應力筋。

9、⑥掛籃模板及限位系統(tǒng)：掛籃外模采用鋼模，內外模之間設對拉筋對拉，側模夾底模形式布置；外側模與其支撐架焊為一體，在梁高變化節(jié)段可適時拆除外側模底節(jié)，以適應變化的梁高；中跨及次邊跨掛籃外側模采用組合模板以適應拱肋吊桿錨點位置變化。 </p><p>　　2.4.2 結構分析計算 </p><p>　?、僭O計中的基本假定。箱梁邊腹板混凝土的一小部分自重及外側模重量通過外導梁分別傳至前一節(jié)段已施工

10、完的箱梁頂板和掛籃主桁前端的前上橫梁上；箱梁頂板、內模及其支撐架通過內導梁分別傳至前一節(jié)段已施工完的箱梁頂板和掛籃主桁前端的前上橫梁上；箱梁底板，中腹板、絕大部分邊腹板及底模平臺的重量分別由前一節(jié)段已施工完的箱梁底板和掛籃主桁前端的前上橫梁承擔。 </p><p>　?、谟嬎惴椒āＵ麄€掛籃計算過程就是模擬掛籃對稱懸臂澆筑施工與掛籃走行的過程，然而在施工過程中并不需要對掛籃施工每個箱梁節(jié)段來進行計算，只需通過分析確

11、定各類型待澆段混凝土最重節(jié)段重量，各掛籃桿件的最不利荷載工況即可。這樣既可以優(yōu)化計算過程，也能保證掛籃施工的安全性。 </p><p>　　各控制計算懸澆梁段參數(shù)如下： </p><p><b>　　■ </b></p><p>　　計算過程中，根據(jù)計算中的基本假定所述傳力途徑，分步對掛籃結構進行分析計算，建立有限元模型并最終確定掛籃各桿件截面

12、，有限元模型如下圖所示。 </p><p><b>　　■ </b></p><p>　?、塾嬎憬Y果 掛籃結構各桿件均需計算到位，以下僅對重要受力部件底模平臺、掛籃主桁、后錨固系統(tǒng)列出計算結果。 </p><p>　　a掛籃底模平臺 計算受控制工況為懸臂澆筑工況，其計算結果為：底模平臺鋼結構材質為Q235B，桿件最大彎曲應力為σ=134.5MP

13、a<[σw]=145MPa，桿件最大剪應力為τ=48.2MPa<[τ]=85MPa，滿足規(guī)范要求。前、后下橫梁鋼結構材質為Q345B，桿件最大彎曲應力為σ=135.2MPa<[σ]=200MPa，桿件最大剪應力為τ=82.2MPa<[τ]=125MPa，滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　b掛籃主桁 計算受控制工況為懸臂澆筑工況，主桁各桿件計算結果詳見表2。 </p>&l

14、t;p>　　c后錨固計算 主桁采用預埋φ25精軋螺紋鋼筋或φ32精軋螺紋鋼筋作為后錨固，φ25精軋螺紋鋼筋與主體豎向預應力精軋螺紋鋼筋材質相同，采用PSB830材質；φ32精軋螺紋鋼筋材質采用PSB1030。后錨固精軋螺紋鋼筋預埋深度分別按照深錨筋抗拉計算、沖切強度計算以及錐體破壞理論計算，并取三個結果的最小值。根據(jù)計算，預埋1.0m深單根φ32精軋螺紋鋼筋能提供最大錨固反力為Tmin=828kN。其它錨固筋計算方法同φ32精軋螺

15、紋鋼筋，掛籃后錨固計算結果匯總見表3。根據(jù)以上計算，掛籃后錨固抗傾覆安全系數(shù)K均大于2.0，滿足規(guī)范要求。其它掛籃構件通過計算均滿足規(guī)范要求，結構安全可靠。 </p><p><b>　　3 掛籃施工要點 </b></p><p><b>　　3.1 靜載試驗 </b></p><p>　　掛籃在墩頂0#塊頂拼裝完成后，對

16、其進行模擬壓載試驗，以檢驗掛籃加工質量，驗證設計荷載作用下掛籃的設計參數(shù)及承載能力和完全可靠性，并獲得彈性和非彈性變形參數(shù)，為箱梁的懸澆施工高程控制提供參考數(shù)據(jù)。在掛籃拼裝完成后須先檢查掛籃結構，確認與設計相符，然后按照最重節(jié)段的1.2倍荷載進行掛籃靜載試驗，布置時按照箱梁截面形式，在腹板位置相應布置較大荷載。 </p><p><b>　　3.2 掛籃走行 </b></p>

17、<p>　　掛籃的走行方式為：菱形主桁帶內外導梁、下導梁、外側模及底模平臺一次走行到位，然后重新錨固主桁并收緊底模平臺前后吊掛，再進行下一節(jié)段箱梁的懸澆施工。掛籃牽引走行時，六片主桁應保持同步。掛籃走行時，底模平臺上不得站人，且底模平臺應清理干凈，不得堆放雜物。 </p><p><b>　　4 結束語 </b></p><p>　　本掛籃結構與普通掛籃結構

18、的最大區(qū)別在于體型巨大，掛籃走行除普通掛籃所設內外導梁輔助走行外，尚需在底模平臺下方設置下導梁及走行吊環(huán)。本掛籃質量輕，施工移位采用后走行輪方式，方便快捷，節(jié)約了施工時間。單箱四室箱梁較為少見，本掛籃設計在同類橋梁施工中具有一定的推廣價值。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]許元杰，呂振家.淺談鋼箱梁體外束預應力施工質量控制