菱形掛籃設(shè)計(jì)與施工

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上菱形掛籃設(shè)計(jì)與施工周遠(yuǎn)杰(中鐵七局武漢工程有限公司）摘 要：菱形掛籃主要受力構(gòu)件為二力桿，具有結(jié)構(gòu)輕巧、受力明確、拆錨方便的特點(diǎn)。主梁采用H型鋼，雙向回轉(zhuǎn)半徑較大，增加了桿件的穩(wěn)定性。本文對天興洲大橋北岸引橋?yàn)椏谧缶€引橋1號(hào)橋的菱形掛籃設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：懸臂澆筑、菱形掛籃、設(shè)計(jì)、施工專心-專注-專業(yè)1 工程概況灄口左線引橋1號(hào)橋全長1237.64m, 共計(jì)37墩1臺(tái)，中心里程為WDK1176+447.68。全橋大部分在灄水河泛洪區(qū)內(nèi)。主跨為32m+48m+32m（7號(hào)10號(hào)墩）等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)彎梁跨越灄水河。連續(xù)彎梁為單線懸臂澆筑連續(xù)梁，位于R=80

2、0m的圓曲線及緩和曲線上，線路坡降為+5.2。2 掛籃設(shè)計(jì)掛籃設(shè)計(jì)依據(jù)施工圖紙按以下要求設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則：自重輕、結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、堅(jiān)固穩(wěn)定、變形小、前移和裝拆方便、具有較強(qiáng)的可重復(fù)利用性。2.1 掛籃選型掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，按結(jié)構(gòu)形式可分為桁架式（包括平弦無平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和預(yù)應(yīng)力斜拉式)、型鋼式及混合式4種。2.1.1 設(shè)計(jì)要求箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)：等高度單箱單室箱梁，截面梁高3.3m，全橋箱梁頂板厚0.25m，箱寬4.2m，橋面板寬7.4m，腹板厚跨中部分為0.35m，支點(diǎn)附近為0.60m，底板厚從跨中部分至支點(diǎn)由0.25m變至0.6m；全梁共設(shè)

3、5道橫隔板，全梁共分35個(gè)梁段，中支點(diǎn)0#梁段長6.0m，一般梁段長3m，合攏段長2m，邊跨直線段長7.5m，全梁采用雙向預(yù)應(yīng)力體系。掛籃最大重量不得大于33t； 懸臂澆筑混凝土最大重量57.72t；2.1.2 類型選定根據(jù)混凝土懸臂施工工藝要求及設(shè)計(jì)圖紙對掛籃要求，綜合比較各種形式掛籃特點(diǎn)、重量、采用鋼材類型、施工工藝等，經(jīng)過研究決定采用菱形掛籃，菱形掛籃結(jié)構(gòu)簡潔、受力明確、拆裝錨固方便，為施工提供了寬闊的作業(yè)空間。2.2 掛籃結(jié)構(gòu)材料掛籃菱形組合梁采用300×300H型鋼，內(nèi)導(dǎo)梁、底縱梁、橫梁均采用I36a工字鋼，吊帶采用32精軋螺紋鋼，滑道采用250×250H型鋼。2

4、.3 掛籃結(jié)構(gòu)檢算荷載傳遞路徑見圖1。檢算內(nèi)容包括：菱形組合梁。按最大重量節(jié)段荷載對組合梁各桿件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性檢算；上下橫梁、吊桿、導(dǎo)梁、滑道、壓緊器、前支腿、后錨、底縱梁進(jìn)行強(qiáng)度和剛度檢算；各連接螺栓、連接板、焊縫進(jìn)行強(qiáng)度檢算；圖1 荷載傳遞路徑2.4 掛籃技術(shù)參數(shù)掛籃及模板自重19t，掛籃與最大梁段重量比0.33； 設(shè)計(jì)荷載100t，恒載安全系數(shù)取1.2，活載安全系數(shù)取1.4；走行方式：無平衡重走行方式。走行時(shí)抗傾覆系數(shù)大于2.0，靜止時(shí)抗傾覆系數(shù)大于3.0掛籃的彈性變形值為10mm，非彈性變形值為2mm。3 掛籃結(jié)構(gòu)形式掛籃主要由承重系統(tǒng)、底模系統(tǒng)、模板系統(tǒng)（內(nèi)、外）、走行系統(tǒng)、

5、后錨固系統(tǒng)組成。圖2、圖3分別為掛籃的側(cè)面和正面圖。圖2 掛籃側(cè)面圖圖3 掛籃正面圖圖3 掛籃正面圖3.1 承重系統(tǒng)每套掛籃由10片H型鋼組合梁組成，菱形組合梁由4根H型鋼主梁和1根H型鋼立柱組成，同時(shí)頂面設(shè)水平聯(lián)系桿，提高整體剛度。底縱梁梁下設(shè)滑道，滑道固定在已澆筑混凝土梁上。前橫梁：采用2根I36a工字鋼栓接于主梁前端上翼緣，豎向配置4根承重吊桿。后橫梁：采用2根I36a工字鋼，豎向配置2根承重吊桿，2根后錨吊桿。立柱：上端設(shè)有橫向聯(lián)連接桿，保證主梁橫向穩(wěn)定。3.2 底模系統(tǒng)底模長4.5m在混凝土懸臂施工中承擔(dān)鋼筋混凝土重量及施工機(jī)具重量，并兼作施工操作平臺(tái)。底模采用大塊鋼模板，模板平鋪于

6、底板縱梁上，縱梁在底板下采用11根I36a工字鋼。底板縱梁與前下橫梁、后下橫梁采用栓接，前下、后下橫梁均采用2根I36a工字鋼。3.3 模板系統(tǒng)（內(nèi)、外）外模用槽鋼及角鋼做骨架，其外圍為大塊鋼模，鋼模面板用6 mm熱軋板，骨架與模板連接均采用焊接，側(cè)模與底模用螺栓連接，懸臂部分用鋼管斜撐在外模槽鋼上，側(cè)面與底模同菱形掛籃一起移動(dòng)，內(nèi)模采用槽鋼和角鋼做骨架，鋼木組合模板，采用內(nèi)導(dǎo)梁移動(dòng)。3.4 走行系統(tǒng)分為菱形組合梁走行系統(tǒng)，側(cè)模走行系統(tǒng)及內(nèi)模走行系統(tǒng)三部分。菱形組合梁走行系統(tǒng)：在每片梁前端設(shè)滑動(dòng)點(diǎn)2個(gè)，后部設(shè)平衡導(dǎo)向滑輪，箱梁頂面上設(shè)2個(gè)滑道，向前滑移。側(cè)模走行：外模走行，在側(cè)模上安裝調(diào)節(jié)桿，

7、當(dāng)松開后錨栓、底模連接螺栓及支撐拆模時(shí)，在模板自重和調(diào)節(jié)桿共同作用下，側(cè)模、底模向下脫落在主梁上，主梁、側(cè)模、底模、內(nèi)模滑梁同時(shí)前進(jìn)。內(nèi)模走行：放松內(nèi)模后，內(nèi)模板即落在內(nèi)導(dǎo)梁上，與主梁、側(cè)模、內(nèi)模同時(shí)前進(jìn)。3.5 后錨系統(tǒng)后錨栓采用25精軋螺紋粗鋼筋。作用是將掛籃承受的荷載傳至箱梁上，并防止掛籃傾覆。主梁移動(dòng)的傾覆穩(wěn)定由主梁后端壓緊器來維持。4 掛籃載荷試驗(yàn)初次使用掛籃前對其進(jìn)行荷載試驗(yàn),以檢驗(yàn)掛籃的承載能力和了解掛籃的施工撓度。4.1 試驗(yàn)方法掛籃使用前在地面進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，選擇在諶家磯左線引橋107號(hào)墩承臺(tái)進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。掛籃的試驗(yàn)荷載為80t，大于混凝土及施工荷載重量的1.3倍。為了確保掛籃

8、荷載的受力情況與真實(shí)情況相同，試驗(yàn)的荷載采用鋼材和混凝土預(yù)制板（2.5×1×0.2m，每塊重1t）。分級加載順序?yàn)椋?1050100130100500。壓載時(shí)間自壓載結(jié)束到開始卸載為48小時(shí)4.2 變形觀測 在掛籃橫梁、后錨、菱形組合梁后部共設(shè)置28個(gè)觀測點(diǎn)。在每級加載或卸載的時(shí)候及時(shí)進(jìn)行觀測。在加載過程中應(yīng)注意檢查掛籃各個(gè)部位，如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停止加載，進(jìn)行處理。根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出掛籃施工撓度。本掛籃最終試驗(yàn)結(jié)果：掛籃的彈性變形值為12mm，非彈性變形值為2mm。5 掛籃拼裝掛籃在工地加工制作，利用汽車運(yùn)輸?shù)绞┕ざ瘴惶?，主墩掛籃拼裝采用25t吊車提吊拼裝，

9、等1號(hào)梁段施工完畢并張拉預(yù)應(yīng)力索后開始拼裝。掛籃安裝順序?yàn)椋簩⒒婪旁谝讯ㄎ恢蒙希⒂脡壕o器將其固定，以防傾覆用吊車安裝主梁，立柱（菱形桁架底梁錨固在滑道上）及立柱平聯(lián)安裝前上橫梁于主梁端頭，并安裝平聯(lián)與主梁連接用吊車先后吊裝前下橫梁、后下橫梁、底板腹板下縱梁，并安裝吊桿安裝縱梁，側(cè)模及支架。6 掛籃施工工藝菱形掛籃施工工藝見圖4。6.1 模板調(diào)整掛籃安裝到位后應(yīng)做好水平中線及標(biāo)高的控制。中線控制：由于是彎梁，在上一澆筑梁段上利用全站儀放出上一梁段的軸線，橫橋靠近下一施工梁段處分別放出箱梁中及腹板邊放3個(gè)點(diǎn)，以便校核。利用上一梁段的軸線掛線向下一梁段延長，量取兩個(gè)梁段之間軸線在未施工梁段前端的

10、橫向偏移值即可定出下一梁段的中軸線。高程控制：掛籃后端標(biāo)高即為上一梁段混凝土標(biāo)高。掛籃前端標(biāo)高考慮設(shè)計(jì)標(biāo)高、上一梁段標(biāo)高、掛籃彈性變形、掛籃自重引起的對結(jié)構(gòu)的下?lián)系纫蛩?，由軟件模擬計(jì)算得出。圖4 掛籃施工工藝流程圖6.2 鋼筋綁扎鋼筋按要求下料、彎制，制作成型后掛牌分類堆放，需要鋼筋時(shí)吊裝至掛籃位置，人工綁扎。先綁扎底板、腹板鋼筋，并安裝豎向預(yù)應(yīng)力筋及波紋管道，待內(nèi)模前移到位后綁扎頂板底層鋼筋，安裝頂板預(yù)應(yīng)力管道，綁扎頂板上層鋼筋、安裝頂板預(yù)埋件。安裝鋼筋、波紋管道、預(yù)埋件的尺寸偏差不得大于設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。6.3 預(yù)應(yīng)力波紋管成孔全橋預(yù)應(yīng)力管道均按照設(shè)計(jì)要求采用塑料波紋管成孔，安裝波紋管時(shí)如果

11、管道與構(gòu)造鋼筋位置沖突時(shí)，適當(dāng)移動(dòng)構(gòu)造鋼筋，絕對保證預(yù)應(yīng)力管道按設(shè)計(jì)位置定位，并采取加密定位鋼筋網(wǎng)片、網(wǎng)片與箱梁構(gòu)造筋點(diǎn)焊牢固等措施，保證預(yù)應(yīng)力管道位置在澆筑混凝土?xí)r不移動(dòng)。所有縱向預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)設(shè)置PVC內(nèi)襯管，防止?jié)仓炷習(xí)r，孔道發(fā)生變形。6.4 混凝土澆筑T構(gòu)兩節(jié)段同時(shí)進(jìn)行對稱懸澆施工，不平衡重按設(shè)計(jì)不大于2m36.5 預(yù)應(yīng)力穿束、張拉及壓漿豎向預(yù)應(yīng)力筋采用先穿法，縱向采用后穿法人工穿束。在梁體強(qiáng)度達(dá)到85以后張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋，豎向預(yù)應(yīng)力筋按設(shè)計(jì)滯后1個(gè)節(jié)段張拉。壓漿采用真空壓漿工藝。6.6 掛籃移動(dòng)每一節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞筋張拉完畢，壓漿后，進(jìn)行掛籃的向下一梁段移動(dòng)，準(zhǔn)備進(jìn)行下一梁段的施

12、工，掛籃的移動(dòng)必須按照以下步驟進(jìn)行： 首先，在梁段頂面找平并測量好滑道位置，找平、鋪設(shè)滑道。 將承重的各吊桿慢慢松開，同一斷面的吊桿必須同步放松，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)梁、底縱梁、下橫梁離開混凝土面15cm時(shí)停住。前后橫梁梁端兩側(cè)各加掛一個(gè)10t的倒鏈連接上下橫梁，防止吊帶脆斷。 此時(shí)底模板、側(cè)模板及內(nèi)模系均與梁體脫離，將菱形梁后錨松開，人工采用倒鏈將主梁拖拉到位，主梁的前移帶動(dòng)側(cè)模、底模及內(nèi)導(dǎo)梁整體滑移到位，隨著主梁的前移，壓緊器應(yīng)交替前移（不得少于2根），以保持主梁的穩(wěn)定，滑到位以后將主梁后錨桿錨緊（不得少于3根），并用測力扳手張拉15T。 掛籃主梁移動(dòng)到位后，把底模重新固定在各吊桿上，將內(nèi)導(dǎo)梁也和上一梁

13、段預(yù)留吊桿及前吊桿固定好。初步調(diào)整好中線及標(biāo)高。 根據(jù)測量組放樣中線及抄平測量精確調(diào)整好軸線及標(biāo)高。水平調(diào)整采用倒鏈人工調(diào)，到位后將各螺母旋緊；標(biāo)高調(diào)整采用千斤頂調(diào)節(jié)吊桿可以精確的達(dá)到施工要求。 掛籃調(diào)整好后，安裝模板、鋼筋，灌注前重復(fù)檢查中線、高程，灌注混凝土。并等混凝土強(qiáng)度85%后張拉、壓漿。7 掛籃向下一節(jié)段移動(dòng)。7 掛籃施工中遇到的問題及解決措施 掛籃前移后調(diào)整時(shí)間過長。主要原因?yàn)闃?biāo)高調(diào)整時(shí)，調(diào)整吊桿采用倒鏈人工調(diào)整，倒鏈間隙大很難做到精確調(diào)整。后在每個(gè)需要調(diào)整的吊桿上安裝千斤頂，采用千斤頂調(diào)整后，掛籃的調(diào)整既提高了速度又保證了精度。 掛籃內(nèi)導(dǎo)梁移動(dòng)小車上未設(shè)計(jì)有擋軸固定內(nèi)導(dǎo)梁，當(dāng)松開吊桿向前移動(dòng)掛籃時(shí)有危險(xiǎn)性，在移動(dòng)掛籃之前發(fā)現(xiàn)此問題后立即鉆孔安裝擋軸，使內(nèi)模系統(tǒng)安全順利的移動(dòng)倒位。8 以后施工中擬優(yōu)化的問題及設(shè)想 在設(shè)計(jì)掛籃主梁時(shí)，主梁采用H型鋼作為主梁的桿件，考