斜拉桥菱形挂篮施工

斜拉桥菱形挂篮施工
辛澍霆
摘要：介绍菱形挂篮的主要构造及在阿深高速开封黄河大桥主桥上部结构中的施工应用。
关键词：部分斜拉桥；菱形挂篮；施工应用
1工程概况
阿深高速开封黄河大桥主桥为六主跨七塔双索面部分斜拉桥，桥跨布置为85.12+6×140+85.12m。主梁采用单箱三室变截面PC连续梁，支点处梁高5m，跨中梁高2.5m，梁高在跨中133m范围内按照1.6次抛物线变化。箱梁顶宽37.4m，底板宽由支点处的16.5m渐变到跨中的28.408m。
主桥上部结构施工方案为：在承台上安装钢管柱支架，在支架上施工箱梁0、1号块；0、1号块施工完成后在其上拼装菱形挂篮，逐段对称浇筑直至完成18＃块施工（其中7～17号块为有索块），形成最大悬臂状态T构，然后由边跨至中跨逐跨对称合拢。
2、菱形挂篮结构和技术参数
2．1菱形挂篮结构和技术参数
菱形挂篮主要由菱形桁架、上横梁、底模平台、吊挂系统、走行系统、锚固系统、侧模、内模及支架等组成（见附图）。技术参数为：适用最大节段重400t；最大节段长4m；梁高4.822～2.5m；适用梁宽37.4m；走行方式为无平衡重走行；挂篮自重（含模板及支架）为170t；挂篮的倾覆稳定系数，混凝土浇筑时为3.2，走行时为11。
2.2主桁系统
挂篮由内、外共4个单桁架构成。内单主桁架两个，均由两片菱形桁架栓接而成；外单主桁架两个，均由一片菱形桁架构成。内主桁架置于主桥箱梁直腹板上方，外主桁架置于主桥箱梁斜腹板与顶板相交处。主桁架之间采用横向和水平连接系连接成整体。
2.3底模平台
挂篮底模平台由前、后下横梁，纵梁，底模，斜拉角钢，挑梁，前、后下横梁框梁等组成。前下横梁采用2［36b型钢加焊盖板构成；后下横梁采用2工45a型钢加焊盖板构成，前后下横梁通过框梁和吊带相连。下横梁上设纵梁，纵梁上设底模，其间均为栓接。纵梁为H400型钢，底模采用δ=6mm钢板作为面板，［10型钢作为背楞。在纵梁前端悬出部分直接铺设脚手板形成前工作平台。纵梁底面焊接斜拉角钢，将各纵梁连成稳定体系。
2.4吊挂系统
吊挂系统分为底模平台和走行滑梁的前后吊挂系统。底模平台前后各8根吊带，吊带均为2片厚24mm的16Mn钢板焊接而成，底端与框梁销接。前吊带顶端上的销接, 垫梁与前上横梁间设千斤顶以调整底模平台标高；后吊带顶端与部分斜拉桥箱梁底板上的垫梁销接。吊前上横梁由2工56a型钢构成，与主桁架前端栓接，将主桁架连成整体。走行滑梁吊挂系统分为前后吊带，材质均为16Mn钢。
2.5走行系统
每只挂篮采用四根走行滑梁。走行滑梁用2［40b型钢加焊盖板构成。走行滑梁前吊点上端锚固于走行吊点分配梁（2［36b加盖板）上端，后吊点由吊带直接锚在主梁上。
2.6挂篮平衡及锚固系统
挂篮在走行过程中，通过桁架下的前滑板及后钩板锚固于走道梁（采用1/2［40b加工而成）。
挂篮走行到位后及时安装后锚系统，在主桁架尾端节点上设后锚分配梁，通过Ⅳ级φ32mm精轧螺纹钢筋锚固于已浇筑的箱梁节段。
3挂篮安装
3.1安装菱形桁架走道梁
在0、1号块混凝土浇筑后测量放样出挂篮走道的中心线、桁架位置，摆放挂篮走道梁，对走道梁进行抄垫，调整其标高和轴线。内主桁架锚固于主梁竖向预应力精轧螺纹钢筋上，外主桁架将主梁预埋钢筋打弯和走道梁焊接。
3.2安装菱形桁架及后锚固系统
在安装好的走道梁上放样出前滑板、后钩板的位置，安装前滑板、后钩板，在前滑板、后钩板上分别摆放垫梁，上紧垫梁和前滑板、后钩板之间的螺栓连接。用塔吊吊装菱形桁架安装于走道梁上，和垫梁栓接牢固。安装后锚分配梁，穿入后锚精轧螺纹钢筋，安装YGD锚垫板和螺母，在单片桁架安装完毕后必须拉临时缆风，在横联安装到位后方可解除。
3.3安装横向和水平连接系,使其形成稳定结构
3.4利用塔吊将前上横梁分节吊装到菱形桁架上，上紧全部螺栓
3.5安装前、后下横梁吊挂系统
在承台上拼装前下横梁和前下横梁框梁，在前上横梁上对应的吊带位置设转向滑车，用两台5吨卷扬机起吊、安装前下横梁。在承台上拼装后下横梁和后下横梁框梁，将钢丝绳穿过主梁边吊带预留孔并吊住后下横梁，用2台5t卷扬机起吊、安装后下横梁。测量检查前下横梁和后下横梁的轴线和平面位置。
3.6安装底模平台和纵梁
分别将边、中3根纵梁安装到位，与前下横梁、后下横梁栓接并调整底模平台骨架，使底模平台形成一个标准矩形，经测量放样合格，再安装其他纵梁，由中向两边铺设底模，安装斜拉角钢。
3.7安装挂篮底模走行系统及附属设施
3.8挂篮全部安装完成后，复测其轴线、平面位置、标高，进行系统检查签证
4主桥箱梁悬浇及挂篮走行施工
4.1挂篮走行方法与步骤
对已浇筑梁段混凝土进行养护；混凝土强度达到设计强度的95%后，对称张拉该节段箱梁上的纵向、横向预应力锚固束；拆除内模支撑及内、侧模间的拉杆；将侧模支架落于底模平台，底模平台后吊带不拆除，前端用6台10t倒链将前下横梁临时吊挂于已浇筑好的梁块上；走道梁接长，其上涂黄油润滑。并由测量人员在走道梁上做好挂篮定位标记和控制点；做好挂篮走行前的其它准备与检查工作，主要检查后钩板受力情况，走道梁与锚固情况，挂篮模板与箱梁混凝土的脱空情况；解除挂篮后锚固、拆除底模平台前吊带；在已浇筑的梁块前端设受力点，利用手拉葫芦拉动挂篮主桁及走行滑梁向前走行，在走行过程中，必须控制走行速度，要确保上下游同步，避免挂篮主桁架受扭；挂篮主桁及走行滑梁走行到位后，安装挂篮后锚固；解除挂篮底模平台前、后吊挂；底模平台落至走行滑梁上，沿走行滑梁走行到位；挂篮底模平台到位后对挂篮底、侧模在里程与上下游方向进行初定位；上下游同步、前后吊带同步将挂篮底模平台向上提升，至底模平台与已浇节段混凝土底面距离20～30mm时止，对底模、侧模进行精定位。顺桥向偏差控制在±10mm以内；横桥向偏差控制在±5mm以内；两主桁相对偏差控制在±5mm以内。
4.2挂篮走行注意事项
两只挂篮走行时必须对称同步进行，以保持梁体平衡；挂篮走行速度不宜过快，走行速度不得大于4m/h，在接近梁端1m处应减速；在挂篮走道上划刻度，便于观察和调整；挂篮走行时由专人指挥，统一信号；在挂篮前端设限位装置，在挂篮后端设压重作为保险措施，防止挂篮发生倾覆、滑移；在拆除挂篮后锚固之前，由专人检查锚固体系，确保挂篮稳定；挂篮不得在大风天气走行，如遇五级以上大风，挂篮停止走行，并就近安装后锚固系统；挂篮走行中，测量人员跟踪观测，随时调整挂篮走行时的中线误差；挂篮走行时要安排人员观察挂篮，不得与主梁任何部位挤挂。
4.3主桥箱梁悬浇
侧模及支架安装；底板、腹板钢筋、预应力筋及预埋件安装；挂篮内模及支架倒运、安装；顶板钢筋、预应力筋及预埋件安装；检查挂篮结构，后吊带预紧、前吊挂预抬并测量定位，混凝土浇筑前，对挂篮的标高进行调整，确保浇筑后梁体标高与监控指令一致，挂篮底模平台前端标高为：设计标高+设计预抬值(含墩柱总的弹性压缩值、斜拉索、预应力张拉对梁体挠度影响值)+挂篮弹性变形值(主桁架弹性挠曲值+吊带弹性伸长值+底模平台弹性变形值) ，在混凝土浇筑前，对挂篮后吊带及后锚固筋，要按设计拉力预紧，防止新老混凝土结合面错台或接缝处漏浆；混凝土浇筑：悬臂施工的两个对称节段及横断面应平衡灌注。每个节段混凝土浇筑按斜向分段、水平分层规定浇筑。纵向应从悬臂端向接缝端方向分层浇筑、振捣，以克服挂篮变形引起主梁开裂。横桥向需对称于桥中线浇筑以防挂篮受扭。混凝土浇筑完成后进行挂篮的标高测量，并与浇筑前挂篮的标高数据进行比较，为后续施工取得经验数据，提供参考；重复下节段施工。
5施工测试与主梁线形控制
在施工全过程中对主梁应力、主梁线型（中线、节段里程及高程）、缆索索力、塔柱变位及大气温度进行测试。主梁高程原始点应从墩塔上传递，并定期复测塔上高程原点。
6结语
挂篮主桁、底模平台分两步走行，减轻了挂篮自重，满足了设计要求，保证了走行时的稳定性；挂篮在加工、安装、走行等工序均省时省力，有较大的经济回报；菱形挂篮结构简洁，受力明确，加载后的实际变形与理论计算值相差不大，在主梁悬浇过程中，根据计算对挂篮前端进行预抬，其结果与监控数据符合很好，满足了主桥箱梁悬浇线形控制要求；菱形挂篮吊点均位于梁面以上空中，给施工人员提供的操作空间大，利于施工。
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）.中华人民共和国交通部