关于采用挂篮悬臂浇筑连续刚构桥梁施工, 方方面面的论文非常丰富, 但针对挂篮各个阶段对结构产生影响的论文为数不多。结合以上桥梁的工作经验, 从挂篮的设计到拆除, 较为详细的分析挂篮各系统、各个施工阶段对结构的影响。
部分挂篮设计者对施工现场不太了解, 设计经验不丰富, 设计时也不认真阅读梁体施工图, 往往造成新制挂篮运输到现场后, 还需要大量修整才能投入使用, 如果这些问题没有及时发现和进行处理, 势必会造成对梁体结构的影响。
(1) 设计挂篮时选用杆件材质考虑不周, 材料许用应力偏小, 造成挂篮自身重量偏大, 超过梁体施工设计图纸和规范要求而勉强使用, 对结构受力产生不利影响。
(2) 计算荷载分布考虑不周全对结构产生影响, 设计挂篮时最容易忽略几个问题为:吊杆吊带承受的荷载分布范围考虑不周;底篮系统纵梁的荷载分布没有按照腹板和底板分开计算, 而是按照统一大小的均布荷载计算;以上几个问题, 会造成挂篮相同部位的变形量不一致, 从而影响梁体结构变形差异。
(3) 设计后锚布置不合理, 过于集中, 后锚混凝土锚固区过于集中受力, 严重时会造成锚固区混凝土的破坏。
(4) 翼板长度较长时 (目前接触到翼板悬挑长度最长的为4.5m) , 设计外滑梁时没有考虑外滑梁和外模长期使用变形影响采用单外滑梁。挂篮经过多次使用后, 外滑梁下挠超标, 导致悬臂端外侧翼板模板下挠, 翼板下沉量偏大。
(5) 挂篮设计时主桁架前下弦杆与梁顶面的高度考虑过小。主桁架行走轨道设计时, 没有认真参照梁体结构图, 占用竖向束位置, 如果设计要求竖向束有二次张拉的, 往往在设计要求的时间段张拉头还压在轨道下方, 无法及时进行二次张拉;主桁架与行走轨道、行走轨道与梁体之间的连接考虑不周到, 挂篮行走时偏位严重且不宜修复, 导致结构轴线偏位。
(6) 杆件接头, 尤其是主桁架接头, 设计采用销接和螺栓连接时, 过分考虑安装简便, 销子、螺栓和销孔、螺栓孔公差考虑过大, 造成主桁变形比计算变形大, 甚至远远超出计算变形。
我们知道, 很多采用挂篮施工的桥梁, 不是采用新制挂篮, 而是采用旧挂篮进行改制, 这种情况在跨径小于200m的连续刚构桥梁施工中尤为多见。改制挂篮对结构的影响远远大于新制挂篮, 现在把改制挂篮对结构特有的一些影响作分析, 和以上“挂篮设计考虑不周全产生的对结构的影响”相同的部分不重复分析。
(1) 改制挂篮在使用前, 往往已经在多个工地使用过了, 因此旧杆件比较多。这些杆件经过若干次拼装解体, 焊接热变形影响较大, 切割、开孔修补比较多, 锈蚀后重新上漆次数多, 拆装和运输引起的变形也较大。因此, 杆件的实际受力断面很不好准确界定, 即使事先有改制挂篮的受力计算书, 计算模式也很难和实际受力状况一致, 如果再加上不认真检查, 那么, 改制挂篮对梁体结构影响便可想而知了。
(2) 通过计算, 改制挂篮主要杆件受力和变形不能满足靠近0号块的前几个节段, 后续节段能够满足要求。特殊情况下又要采用这种挂篮, 一些桥梁施工则采取将靠近0号块的前几个节段沿高度方向进行二次浇筑, 即在腹板 (大致结构中性轴位置) 留设水平施工缝, 待下半段箱梁混凝土达到一定强度后, 再浇筑上半部腹板、顶板及翼板上半段箱梁。
(3) 一套改制挂篮往往由多套挂篮的杆件组合拼装而成, 一般主桁架比较统一, 其他主要受力部件, 如前上横梁、下横梁、纵梁、吊带等则可能统一性比较差。因此会造成一套挂篮相同部位受力变形不一致, 最终影响到梁体结构。
(4) 改制挂篮模板来源一般有其他类似桥梁梁体模板和本工程墩柱模板两种。这两种模板都经过无数次周转使用, 变形较大, 且不容易调整。改制出来很难达到较高精度, 会造成梁体间接缝不好、梁体断面尺寸偏大或者偏小等质量问题。
挂篮在箱梁施工状态时, 是工人进行操作的场所, 也是梁体成型的场所, 因此挂篮的受力状态, 直接影响梁体成型质量, 下面把施工状态下一些对梁体产生影响的主要因素进行分析。
(1) 挂篮拼装完成后, 预压不仔细, 无法准确找出挂篮各部位变形曲线, 无法准确为后续施工提供立模标高。很多挂篮的预压采用模拟预压, 只对主桁架预压, 对模板系统、悬挂系统、锚固系统不进行预压;部分挂篮虽然采用堆重的方法进行预压, 但是预压重量达不到规范要求的1.2倍, 并只对底板预压, 不对翼板和顶板进行堆重预压。由此可见, 预压结果不能指导施工, 在后续节段施工过程中再来摸索挂篮变形, 影响梁体结构线形, 也可能导致腹板裂缝的发生。
(2) 以下几种情况, 会引起挂篮两侧变形不一致, 从而造成梁体结构尺寸偏差, 达不到设计要求:主桁架两侧滑道没有垫平, 存在较大高差, 导致挂篮两侧主桁高差较大;主桁架在挂篮前移时偏位较大, 导致模板移动偏位较大, 调整到准确位置难度较大;吊杆、吊带及后锚的松紧程度没有用千斤顶校准力值, 松紧程度不一致, 且在混凝土浇筑过程中不及时进行松紧程度的检查和调整;后锚位置预埋不规范, 两侧位置长度不一致, 挂篮前支点到后锚点力臂长度不一致, 导致两侧主桁变形不一致;行走挂篮时保险用葫芦和钢丝绳在浇筑混凝土前没有放松, 改变了吊杆吊带受力模式。
(3) 连续刚构桥梁采用挂篮悬臂法施工, 箱梁顶板和底板上施工预埋件较多, 如果拆除预埋件形成施工用孔洞方法不当, 甚至野蛮施工, 会造成箱梁底板、顶板及翼板下表面混凝土大面积掉块, 严重时会发生漏筋和预应力管道外露。
(4) 挂篮施工讲究平衡施工, 许多技术人员对平衡施工理解不够透彻, 尤其是设计图纸要求的混凝土对称下料, 往往只理解为悬臂两侧混凝土下料方量控制在设计要求的范围即可, 没有理解到悬臂的一端也要对称下料, 即一端箱梁的两侧腹板、翼板、底板左右侧、顶板左右侧下料也必须对称进行。如果不对称进行, 很有可能造对挂篮产生偏压, 影响梁体结构, 甚至在混凝土浇筑过程中发生安全事故。
从以上分析可以看出, 采用挂篮悬臂浇筑方法, 由于挂篮自身缺陷或者不足, 会给梁体结构造成腹板开裂、断面尺寸不满足规范要求、梁体线形不畅、轴线偏位、悬臂两侧下挠不一致、预应力体系建立不好等问题, 致使成桥质量不高, 影响结构耐久性和正常使用, 也会造成后期维护费用大幅增加。
选择精良而诚信的施工队伍, 不片面追求不合理工期, 加强施工工艺精细化管理, 合理的工程造价, 是造出一座高质量的连续刚构桥梁必不可少的重要条件。
摘要：随着预应力及高强材料的出现, 桥梁跨径也在逐渐增大, 采用挂篮进行连续刚构桥梁悬臂浇筑施工也很普遍。本人经历过渝合高速公路马鞍石特大桥、渝黔二期高速公路河耳沟特大桥 (维修) 、重庆外环高速公路水土嘉陵江特大桥、重庆鱼洞长江二期特大桥、重庆巫山水口大桥、重庆南涪高速公路沙塘坝大桥、重庆彭水乌江五桥等悬臂浇筑施工, 根据自己在挂篮施工及监理工作中的经验, 结合各桥工作情况, 就挂篮的设计、安装及使用各个阶段对结构的影响谈谈自己的看法。
关键词：悬臂浇筑,设计不周,改制,吊架,拆除
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