朱曉石ZHU Xiao-shi

（中鐵五局集團(tuán)成都工程有限責(zé)任公司，成都 610031）

0 引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的迅速發(fā)展，連續(xù)剛構(gòu)橋作為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于公路和鐵路建設(shè)。邊跨現(xiàn)澆段作為連續(xù)剛構(gòu)橋施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量和安全對(duì)橋梁的整體性能和壽命具有重要影響。掛籃系統(tǒng)因施工效率高、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于連續(xù)剛構(gòu)橋的邊跨現(xiàn)澆段施工。然而，掛籃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工流程、技術(shù)控制和安全保障仍面臨挑戰(zhàn)。因此，研究掛籃系統(tǒng)在連續(xù)剛構(gòu)邊跨現(xiàn)澆段中的應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值，本文旨在優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高施工效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)和成本，推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 工程背景

京昆高速?gòu)V元至綿陽(yáng)段擴(kuò)容工程LJ2 合同段蘭渝鐵路跨線橋位于四川省廣元市昭化區(qū)射箭鎮(zhèn)境內(nèi)。蘭渝鐵路跨線橋主墩采用等截面薄壁雙肢墩，左幅20#墩、右幅21#墩采用墩頂截面2.3*6m 獨(dú)柱邊坡墩，坡比1∶80，左幅23# 墩、右幅22# 墩采用2.2m 圓柱墩，上部結(jié)構(gòu)為（70+130+70）m 連續(xù)剛構(gòu)箱梁。連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)為0 號(hào)塊～17 號(hào)塊、邊跨現(xiàn)澆段、合龍段。邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)4.0m，頂板寬16.85m、底板寬8.85m、高3.2m，鋼筋21.8t，混凝土方量85.4m3，共重222t。

2 施工技術(shù)

2.1 總體施工方案

在完成17 號(hào)塊的預(yù)應(yīng)力張拉后，按如下步驟進(jìn)行總體施工：首先，將邊跨側(cè)的掛籃底模板安全下放。隨后，按需拆除底模板、側(cè)模板、縱梁、內(nèi)外導(dǎo)梁、內(nèi)模板及后托梁。接著，根據(jù)吊架圖紙，將縱梁一段穩(wěn)固地搭設(shè)在蓋梁頂面上120cm 處，而另一端則置于掛籃的前托梁上并加以固定。緊隨其后，安裝底模板并通過(guò)吊帶精細(xì)調(diào)整其標(biāo)高至設(shè)計(jì)位置。然后，依次安裝墩頂模板、側(cè)模及翼緣模板。接下來(lái)，進(jìn)行底板和腹板鋼筋、波紋管的綁扎工作，同時(shí)安裝內(nèi)模支架及模板。最后，綁扎剩余鋼筋、波紋管及預(yù)埋件，并在完成跨中配重后澆筑混凝土。

2.2 施工工藝流程

施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 邊跨現(xiàn)澆段采用掛籃系統(tǒng)施工工藝流程圖

3 掛籃設(shè)計(jì)

吊架結(jié)構(gòu)主要采用掛籃的菱形架、前上橫梁、前托梁、底縱梁、前吊帶、模板體系等結(jié)構(gòu)，其中掛籃在澆筑完17#節(jié)段后不移動(dòng)，布置示意如圖2。

圖2 掛籃施工示意圖

4 施工方法

4.1 支座安裝

主梁支座采用GPZ（Ⅱ）系列盆式橡膠支座。每個(gè)交界墩共設(shè)置兩個(gè)支座，左幅20#墩、23#墩支座為GPZ（Ⅱ）-5SX 盆式橡膠支座，右幅19#墩、22#墩為GPZ（Ⅱ）-5DX盆式橡膠支座。支座灌漿采用重力式灌漿法，支座安裝要求如下：

①鑿毛支座接觸部位的支承墊石表面，清除預(yù)留錨檢孔中的雜物，安裝灌漿用模板，并用水將支承墊石表浸濕，清除預(yù)留錨栓孔孔內(nèi)積水。灌漿用模板可采用預(yù)制鋼模，底面設(shè)一層4mm 厚橡膠防漏條，通過(guò)膨脹螺檢。定在支承墊石頂面。見(jiàn)圖3。

圖3 支座灌漿示意圖

②支座四角采用墊塊調(diào)整標(biāo)高、支座調(diào)整就位后，在支座板底面與支撐墊石頂面之間留20-30mm 的空隙，以便灌注漿料。

③灌漿采用重力灌漿方式，灌漿前估算漿體體積，備料充足。灌漿口高度20-30mm 保證灌漿密實(shí)。灌注實(shí)用體積數(shù)量不與計(jì)算量過(guò)大誤差，防止中間缺漿。

④灌漿時(shí)應(yīng)先灌注支座預(yù)留錨栓孔，當(dāng)支座預(yù)留孔接近灌滿時(shí)再由支座中心部位向四周注漿，直至從鋼模與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部灌滿為止。

⑤灌漿材料終凝后，拆除模板，檢查是否有漏漿處，必要時(shí)對(duì)漏漿處進(jìn)行補(bǔ)漿，待澆筑梁體混凝土后，及時(shí)拆除各支座的連接板及連接螺栓，對(duì)支座油漆破損部位進(jìn)行修補(bǔ)，并安裝支座圍板，完成支座安裝。

⑥支座安裝時(shí)，必須確保支座底板底及預(yù)留錨栓孔中灌漿密實(shí)，并經(jīng)施工單位確認(rèn)后方可進(jìn)行下一工序施工，以確保行車安全。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制灌漿層厚度，不得超出圖紙要求。

4.2 模板安裝

底縱梁間距為95、105、120、33.8、25、25、121.7、42、70、80、80、80、70、42、121.7、25、25、33.8、120、105、95 （ 單位cm），其截面大小可采用36a 工字鋼，吊帶采用原掛籃吊帶。

底模板及翼緣板采用正常節(jié)段的鋼模。

4.3 標(biāo)高調(diào)整

嚴(yán)格按照第三方監(jiān)控單位提供的立模標(biāo)高，進(jìn)行底模標(biāo)高調(diào)整。

4.4 底、腹板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道施工

本橋位于曲線上，鋼筋骨架采用掛線綁扎，確保骨架順直，并采用同級(jí)混凝土墊塊，保證保護(hù)層厚度。

波紋管安裝前檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，在設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置安裝，預(yù)應(yīng)力孔道與普通鋼筋干擾時(shí)，調(diào)整普通鋼筋位置，波紋管定位鋼筋采用U 型鋼筋焊接固定，保證砼澆筑期間不產(chǎn)生位移。

4.5 內(nèi)模安裝

內(nèi)模支架采用扣件式腳手架，鋼管規(guī)格為φ60×3.2；其橫橋向間距為90cm，順橋向間距為90cm，水平桿至少設(shè)置2 道，間距不大于1.2m；從下到上依次為鋼管（φ60×3.2）+10 工字鋼+方木（10×10cm）+竹膠板（2cm 厚），頂面模板10 工字鋼橫橋向布置，間距90cm，方木縱橋向布置，間距30cm；內(nèi)側(cè)面模板高度上設(shè)置2 排拉筋，拉筋采用φ16mmPSB500 精扎螺紋鋼，豎向間距90cm，縱橋向的間距60cm，內(nèi)側(cè)背肋采用Q235 雙鋼管（φ60×3.2）。

4.6 頂板鋼筋安裝

照設(shè)計(jì)要求制作頂板及預(yù)埋鋼筋，內(nèi)模安裝完成后進(jìn)行安裝工作。

4.7 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用泵車輸送砼，砼運(yùn)輸車根據(jù)運(yùn)輸距離與澆筑速度配置6 臺(tái)，澆筑時(shí)間控制在12 小時(shí)以內(nèi)。澆筑順序?yàn)閺牡吞庨_(kāi)始逐層擴(kuò)展升高，并保持水平分層，采用插入式振搗器振搗，分層厚度不大于30cm。

4.8 養(yǎng)護(hù)

混凝土初凝后采用土工布覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 天。

4.9 平衡配重

平衡重的大小根據(jù)T 構(gòu)懸臂兩端所受荷載大小差值進(jìn)行平衡配重重量的核定。

平衡配重采用水箱配重，由于邊跨現(xiàn)澆段、合龍段施工都存在配重的問(wèn)題，故在邊跨現(xiàn)澆段施工前配置需統(tǒng)一考慮；T 構(gòu)兩側(cè)配重加載位置需一致且盡量設(shè)置在懸臂端端部，且兩端平衡重加載同步、對(duì)稱、均衡進(jìn)行；混凝土澆筑過(guò)程中，平衡配重需與混凝土澆筑速度同步卸載，T 構(gòu)另一側(cè)配重先不卸載，待邊跨合龍段張拉完畢后進(jìn)行全部卸載；水箱配重時(shí)，加強(qiáng)檢查和監(jiān)控儲(chǔ)水量，保證配重大小與混凝土結(jié)構(gòu)要求一致。

4.10 受力檢算

①荷載及荷載組合。

設(shè)計(jì)采用的作用應(yīng)分為永久作用、可變作用兩類。

永久作用包括：作用于支架的新澆混凝土重力，模板重力、吊架結(jié)構(gòu)自重等。

可變作用包括：施工人員、材料及施工機(jī)具荷載，振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載等。

②支架結(jié)構(gòu)自重。

支架自重，按照實(shí)際尺寸建立支架模型，定義相應(yīng)的材料特性，由有限元軟件自動(dòng)計(jì)算，并按總重的10%考慮焊縫及附屬構(gòu)件重量，將結(jié)構(gòu)自重系數(shù)設(shè)置為1.1。

模板荷載取3kN/m2。

新澆混凝土濕重，混凝土容重按26kN/m3考慮，施加于底面模板接觸的分配梁范圍上。

施工人員、材料及施工機(jī)具荷載，取面荷載2.5kN/m2；振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載取2kN/m2；

③荷載組合。

由組合一主要驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度穩(wěn)定性，組合二主要驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的撓度。見(jiàn)表1。

表1 荷載組合參數(shù)表

④結(jié)構(gòu)檢算與分析。

1）有限元模型。

采用通用有限元軟件MIDAS Civil 建立本橋支模架系統(tǒng)的模型。采用均采用梁?jiǎn)卧M。有限元模型各部位的接觸及連接關(guān)系如下：

縱梁與前托梁、菱形架與墻上橫梁節(jié)點(diǎn)之間，在保證每一個(gè)構(gòu)件為幾何不變體系的條件下，采用一般彈性連接，豎向彈簧剛度取1×107kN/m，水平彈簧剛度取1×106kN/m，轉(zhuǎn)動(dòng)剛度1kN/m；

菱形架前支點(diǎn)設(shè)置一般支撐，菱形架后支點(diǎn)、蓋梁上縱梁支點(diǎn)設(shè)置豎向及橫橋向支撐；

有限元模型中的坐標(biāo)系規(guī)定如下：整體坐標(biāo)系以橋梁縱向?yàn)閤 方向；橋梁橫向?yàn)閥 方向；豎向?yàn)閦 方向，以向上為正。

吊架有限元模型如圖4 所示。

圖4 吊架有限元模型

2）允許應(yīng)力及變形。

縱梁采用Q235 鋼，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范GB50017-2017》中表3.4.1-1 中鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值Q235 鋼抗彎為215MPa，抗剪為125MPa；掛籃構(gòu)件尺寸及規(guī)格詳見(jiàn)掛籃設(shè)計(jì)圖紙。

變形限值采用構(gòu)件跨徑L 的1/400（懸臂構(gòu)件長(zhǎng)度L取2 倍懸臂長(zhǎng)度）。

3）吊架驗(yàn)算結(jié)果。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，后錨反力為1030.5kN，最大組合應(yīng)力為161.6MPa＜215MPa，最大剪應(yīng)力為49.7MPa＜125MPa；最大位移為18.3mm，滿足要求。

⑤后錨復(fù)核計(jì)算。

主桁架后錨點(diǎn)采用6 根直徑Φ40mm，材質(zhì)為PSB830的精軋螺紋鋼進(jìn)行錨固，則精軋螺紋鋼可提供的錨固力為

其安全儲(chǔ)備為

錨固力滿足要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以京昆高速?gòu)V元至綿陽(yáng)段擴(kuò)容工程LJ2 合同段蘭渝鐵路跨線橋?yàn)榘咐?，該橋?yàn)椋?0+130+70）m 連續(xù)剛構(gòu)。在施工過(guò)程中，采用了掛籃吊架法進(jìn)行施工。掛籃的設(shè)計(jì)對(duì)于提高工程施工水平至關(guān)重要。為了驗(yàn)證該施工技術(shù)的可行性和可靠性，本研究采用了理論計(jì)算的方法。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)的力學(xué)分析，對(duì)掛籃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。理論計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況相符，證明了該施工技術(shù)在蘭渝鐵路跨線橋中應(yīng)用的可行性和可靠性。

在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)用掛籃吊架法進(jìn)行連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工具有良好的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。通過(guò)合理設(shè)計(jì)掛籃底縱梁布置和選擇合適的掛籃形式，可以提高工程施工水平，確保施工質(zhì)量和安全。同時(shí)，理論計(jì)算的方法為該施工技術(shù)的可行性及可靠性提供了有力支持。