云阳长江大桥菱形挂篮悬浇施工技术

2022-09-10 版权声明 我要投稿

1 工程概况

云阳长江公路大桥结构型式为子母塔斜拉桥,主桥跨径组合为132+318+187m,主桥长637m。双江岸引桥为9×30m简支T梁,盘石岸引桥为7×50m简支T梁,引桥长641.6m,全桥长为1278.6m。主梁肋高230cm,肋宽160cm,顶板厚25cm,桥面设1.5%的双向横坡和1.0%的单向纵坡,其标准块件每节段长6m, 0号块长为10m。本桥有两个主墩,每个主墩上有30对悬浇梁段。

本桥双江岸主梁施工采用的为“200型菱形轻型挂篮”、挂篮的尾部平衡采用自锚式。从2#块件开始采用挂篮悬浇施工。

2 挂篮主要技术指标

(1) 2#块梁段长6米,重200吨,为全桥最重梁段,挂篮安全承载能力:除挂篮自重及施工荷载外,大于200吨。

(2)杆件的最小安全系数为2.0

(3)挂篮质量与最重梁段自重的比值为0.412。

(4)挂篮最大变形(包括吊带变形的总和):17mm。

(5)施工及行走时的抗倾覆安全系数:3.1。

(6)自锚固系统安全系数5.5。

以上指标均满足《公路桥涵施工技术规范》(交通部发布)要求。

3 挂篮结构组成

一个T构采用两台挂篮同步对称施工,每台挂篮包括主桁、吊带、底篮、外侧模、内模、行走系统、锚固系统等。

(1)主桁:挂篮主桁由两个菱形桁片组成,前端悬出,用于起吊模板及悬浇块段等。中下端通过走船支撑在行走轨道上,后端通过Φ32精扎螺纹钢,锚固在箱梁竖向预应力钢筋(俗称蹬筋)上。菱形桁片由1#~5#杆件组成,杆件交接处通过箱形结点、轴销等连接(见图1)。1#~5#杆件为主要受力杆件,1#杆件为2[28b组合箱形钢,2#~5#杆件为2[25b组合箱形钢,1#杆件为受压力最大的杆件。

两菱形桁片之间设有横向联系,横联杆件有10#、11#、13#、15#、16#等杆件。10#杆件为2[14b型钢组合,连接于两前上接点内侧,11#杆件为2[20,连接于两3#杆件下部内侧。10#和11#杆件平行,位于箱梁顶面的同一铅垂面上。

13#、15#、16#杆件为∠140×140×12mm角钢,2根13#交叉连接在10#和11#杆件之间。2根15#交叉连接在两2#杆件之间。2根16#交叉连接在两1#杆件之间。

在垂直于菱形主桁片的外侧,由6#、7#、3#杆件组成一个垂直三角形,悬在主桁两侧。7#杆件保持水平,其外端通过6#杆件斜拉在后上结点上。两侧7#杆件的悬臂上各挂有1根后吊带,吊带的下端锚固在底篮的后下横梁上。

前上结点连接1、2号杆件,前上结点上安装前上横梁,前吊带均锚固在前上横梁上,前上结点是主要的受力点。箱梁悬浇过程中,有48%的力作用在前上结点,本桥悬浇最重块段时,两个前上结点的最大压力为1315KN。

后上结点除连接2#、3#、5#号杆件外,其两侧横向还焊有结点板,外侧连接6#、内侧连接10#杆件。

前下结点连接1#、3#、4#杆件,在交汇点正下方有一Φ111mm销孔,通过轴销与走船相连,前下结点为支承结点。

后锚结点连接4#、5#杆件,其下端连接自锚式后锚小车,上端横放3根2[20扁担梁,挂篮就位后,在后锚结点上锚固了12根锚杆。

(2)吊带:每台挂篮有8根前吊带,7根后吊带。均为Φ32精扎螺纹钢。前吊带上端锚固在主桁的前上横梁的上缘,下端锚固在底篮前下横梁的下缘。后吊带有两根位于箱梁两侧,上端锚固在7号杆件外节点上缘,有5根锚固在箱梁底板上。后吊带下端锚固在底篮后下横梁的下缘。为防止滑丝,吊带锚固端均戴有2个以上的螺帽。吊带接长除安装一个标准连接器外,还安装一个组合钢连接器,以防止吊带因反复工作而松脱。

(3)底篮:底篮是悬浇箱梁的承重平台,底篮必须要有足够的刚度,以保证箱梁底面的平整度。

底篮前下部正对前吊带的下端有1根前下横梁上,为2[40a,前下横梁的上下缘及腹部贴焊加强钢板。前下横梁有8个锚点,正对着前上横梁。

底篮后下部正对后吊带的下端有1根后下横梁,为2工45a,后下横梁的上下缘及腹部贴焊加强钢板。后下横梁有7个锚点,2个正对着7号杆剪件,5个正对着底板锚孔。

吊带在横梁上的锚点间距在不影响张拉和施工的情况下,尽量趋小,特别是在靠近腹板的两侧,要适当加密或加强。横梁在相同荷载下,如果受力跨径越小,产生的弯矩也越小,结构也越安全。

(4)外侧模:外侧模面板线形与箱梁的几何尺寸相吻合,其骨架为角钢桁架,角钢之间用螺栓连接,便于安装和拆卸。外侧模支承在底篮两侧纵梁上,可随底篮行走和上下升降。外侧模前上端有两个吊杆用于调整外侧模的标高,外侧模的后上端,有两个锚杆,锚在已浇箱梁的翼缘板上。外侧模标高及轴线调整到位后,要将外侧模底部用木楔塞紧。

(5)内模:内模面板线形与箱梁的几何尺寸相吻合,由于每个梁段箱内尺寸横、纵向有一定的变化,施工时在有变化处留一条拼接缝,将模板适当分块,有共用模块和非共用模块。通过抽取或加拼模块来调节其高度或宽度。

(6)行走系统:主桁的行走装置有走船、滚筒、轨道梁、后锚小车等。内模的行走装置有内滑梁和内滑车,外侧模和底篮随主桁一起行走。箱梁张拉压浆完成后,开始行走挂篮。

注意:主桁行走不得超越设定的终点线,轨道前端要有牢靠的制动挡块,行走过程中要密切检查轨道锚梁,防止挂篮倾覆。

4 挂篮结构分析

我国拥有丰富的挂篮施工技术,但是,每项技术的应用必须结合具体的实际情况,并且不断创新。在设计思路上,我们本着安全、稳定、轻便、快捷的原则,选用了菱形自锚式轻型挂篮。首先拟好设计模型,计算每根杆件的受力,根据其受力情况,选用合适的规格,确定合适的材料和材质。

(1)主桁荷载

主桁荷载除悬浇梁段自重外,还包括主桁前端部分、底篮、提升系统、外侧模、内模、施工人员、施工机具等。荷载计算要全面准确。

5 挂篮预压

挂篮安装完成后,要进行模拟预压。预压荷载为为最重梁段自重的120%(本桥为每台挂篮预压220吨)。重物为砂袋。预压时,两台挂篮同时对称进行。

挂篮预压的目的:验证挂篮的稳定性,得出挂篮的弹性变形和非弹性变形。弹性变形包括:吊带垂直弹性拉伸,主桁的挠度,底篮的挠度。非弹性变形包括:各销子、连接器等存在间隙,拉到紧密时的变形。

预压之前,在每台挂篮的前上横梁上、底模板各建2个观测点,并涂上油漆。预压过程中要作好观测。

6 施工过程测量控制:

测量控制要点包括:(1)浇注混凝土前挂篮各控制点、线观测;(2)浇注混凝土过程中的箱梁标高和轴线观测;(3)浇注混凝土后箱梁标高观测;(4)预应力张拉后箱梁标高和轴线观测;(5)合拢前,对全桥箱梁节段进行联测,以保证合拢精度;(6)最后箱梁节段立模标高考虑施工荷载的变化、临时束和合拢束张拉、体系转换等影响。

7 结论与体会:

(1)在挂篮选型上宜选择受力明确, 现场操作方便可行,整体结构安全可靠,行走稳定性好的大刚度挂篮。菱形挂篮就兼具这几方面的优点, 用在本工程中, 是最好的选择;

(2)为了尽量减小温度对箱梁测量控制点的影响,不直接测立模标高绝对值,而是测出本节段与前一节段底板底面标高的相对值进行立模。两个节段测点标高的测试时间不得超过30分钟。混凝土浇注后和预应力束张拉完毕后,对箱梁测量控制点进行标高和轴线观测,时间必须安排在早晨太阳出来之前进行。

目前,菱形挂篮在桥梁悬浇施工技术中得到了越来越广泛的运用,使悬浇施工技术迈上了一个新台阶。

摘要:本文着重介绍了云阳长江公路大桥主梁菱形挂篮悬浇技术的运用, 挂篮设计、制作、安装以及挂篮的荷载试验等。

关键词:菱形挂篮,模板系统,预应力工程,相关系数

参考文献

[1] 《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2002) [2]GBJ17-88《钢结构设计规范》

[3] 《云阳长江公路大桥施工设计图》

[4] 《路桥施工计算手册》, 人民交通出版社。

[5] 《道路建筑工程材料手册》人民交通出版社

[6] 《材料力学》、《结构力学》高等教育出版社

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