矮塔斜拉桥主梁菱形挂篮
悬臂浇筑专项施工方案
一挂篮设计
本项目矮塔斜拉桥三跨主梁采用菱形挂篮开展悬臂浇筑施工;两个 T 构共配置 4 套挂篮同步作业。单套挂篮含模板系统自重 99t,设计允许最大挂篮重量 115t;挂篮自重与最重悬臂梁段自重比值:99÷257.4=0.38,满足规范控制指标。挂篮整体由主桁架系统、悬吊系统、行走锚固系统、底篮系统、模板系统、操作防护系统、兜底防护体系组成。
1.1 主桁架系统
主桁架采用菱形结构,每套挂篮设置三片构造完全一致的菱形主桁,杆件之间采用高强螺栓拼装连接。
- 上弦杆双拼[40,长度 7.4m
- 下弦杆双拼[40,长度 5.7m
- 前压杆双拼[40,长度 5.7m
- 后拉杆双拼[40,长度 5m
- 立柱双拼[40,长度 3.2m
- 横联门架[12.6、[6.3 型钢组合加工
1.2 底篮系统
底篮承担底板模板及施工荷载,由前下横梁、后下横梁、下纵梁组成。
- 前下横梁双拼 I40,长 16.8m
- 后下横梁双拼 HN600×200,长 16.8m
- 下纵梁I36 型钢;腹板区域纵梁间距加密,单根长度 6.5m
1.3 悬吊系统
悬吊系统包含前上横梁、外滑梁、滚动吊架、承重垫片、上下吊带,实现底篮、外模的吊挂与标高调节。
- 前上横梁双拼 HN600×200mm,长 16.8m
- 外滑梁双拼 [36b,长 12.0m
- 承重垫片δ20×200×150mm
- 吊带δ25×180;上吊带 6.5m、中吊带 1.5m、下吊带 5m
1.4 锚固系统
用于主桁架后端抗倾覆锚固,由锚固梁、后锚调节扁担梁、φ32mm 精轧螺纹钢锚杆组成;锚杆下端锚固于箱梁混凝土内部。
- 后锚固梁双拼[32,长 2m
- 后锚调节扁担梁双拼[16,长 2m
1.5 行走系统
桁架通过前、后支点支承于轨道之上;采用 600T 穿心式千斤顶顶推牵引实现挂篮前移,配置反扣轮防倾覆。
- 走行轨道双拼[32,单节长 3m/1.5m
- 轨道垫梁双拼[16,长 0.6m
- 轨道锚固梁双拼[10,长 0.28m
1.6 模板系统
- 内模:木模板,钢管支撑,现场组拼;
- 外模:桁架式大块钢模,翼缘与腹板外侧模整体制作,增设斜撑加固;
- 底模:型钢框架加大块钢模板焊接成型。
1.7 操作平台系统
包含前上横梁、菱形架、翼板、底篮前后横梁、底篮侧模作业平台;平台周边设置定型化防护栏杆,爬架网全封闭,平台与主体结构可靠连接。
1.8 挂篮兜底防护
本工程挂篮跨越既有昌九高速,为防止坠物影响既有线路通行,挂篮底部设置兜底防护;兜底底板及四周采用钢板封闭,阻挡螺栓、混凝土碎块、钢筋头等杂物掉落,具备施工简便、造价低、不干扰行车的特点。
1.9 菱形挂篮主要技术特点
- 挂篮自重轻,设备利用系数高;
- 杆件受力清晰,整体刚度大,变形小,拆装、吊装作业便捷;
- 作业工作面开阔,便于轨道、钢筋、预应力构件吊装,利于加快梁段施工进度;
- 依靠桁架支座在轨道上滑移,无需设置压重平衡;内外模、底模可随挂篮整体同步移位,缩短移篮作业时长。
二挂篮安装
2.1 挂篮安装总体工艺流程
2.2 轨道及锚固系统安装
- 0# 块预应力张拉完成后,采用 WA7025 塔吊进行挂篮构件吊装,两套挂篮对称拼装。
- 测放行走轨道轴线,轨道垫梁底部采用钢板或水泥砂浆找平;精确定位轨道间距。
- 吊装行走轨道就位,利用箱梁预埋 φ32 精轧螺纹钢、轨道压梁、垫板、螺母压紧锚固轨道。
- 轨道安装保证顺直,顶面保持水平。
2.3 主桁架及横联门架安装
- 根据塔吊起重能力将主桁分组件吊装至桥面拼装;严格管控高强螺栓、连接销安装质量,保证各节点受力均匀。
- 主桁锚固到位后,安装三片主桁之间横联门架,使三片桁架形成整体受力体系。
2.4 其余各系统安装
- 依次安装前上横梁、前吊带、后吊装置、外侧模、外吊架、翼板滑梁、下纵梁、底模、操作平台、兜底防护。
- 构件连接采用高强螺栓、销轴、焊接,严格按照图纸施工,保证连接牢固。
- 调整吊带、吊杆高度,满足箱梁底板横坡设计要求。
- 安装底篮前,拆除 0# 块端部对应贝雷片、模板及支撑,留出作业空间。
- 挂篮全部拼装完成后,开展挂篮荷载预压试验。
三挂篮预压
3.1 预压目的与方式
预压目的:检验挂篮整体承载能力,掌握构件变形规律,验证设计安全度;消除挂篮非弹性变形;获取弹性变形数据,为梁段立模标高、预拱度设置提供依据。
预压方法:堆载预压法,采用 C20 混凝土预压块分级堆载,模拟梁段实际受力。
3.2 预压荷载计算
取最重 1# 梁段的 1.2 倍作为超载预压荷载;1# 块自重 2574kN,施工活荷载 120kN,合计 2694kN;加载系数 1.2,总模拟加载 P=3232.8kN。
3.3 预压加载实施
预压块规格 0.8×0.8×1.5m,单块重 23kN;按照腹板、底板、翼缘实际重量分区堆载。
- 加载分级:50% →75% →100% →120%;同级荷载重量偏差控制 ±5%;必须对称、分层均匀堆载,禁止偏载。
- 各级持荷时间:50%≥2h;75%≥2h;100%≥3h;120%≥24h。
- 加载过程出现异响、异常变形,立即停止加载,排查处置合格后方可继续作业。
| 部位 | 箱梁自重(kN) | 50%(kN) | 75%(kN) | 100%(kN) | 120%(kN) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 区 | 746.0 | 373.0 | 559.5 | 746.0 | 895.2 |
| 2 区 | 397.9 | 199.0 | 298.4 | 397.9 | 477.5 |
| 3 区 | 712.9 | 356.5 | 534.7 | 712.9 | 855.5 |
| 4 区 | 132.6 | 66.3 | 99.5 | 132.6 | 159.1 |
3.4 变形监测
测点布置:共设置 21 个观测点,分为 5 个区域:后下横梁、前下横梁、前上横梁吊点、主桁架支点、后锚梁。
- 加载、卸载原则:先中间、后两侧,T 构两端挂篮对称加载;卸载逆向于加载顺序。
- 数据采集:记录初始标高 H₀;各级加载完成记录 H₁、H₂、H₃、H₄;卸载完成 6h 测 H₅。
- 终止预压条件:120% 荷载下持荷 24h,24h 累计沉降≤2mm,判定挂篮刚度、拼装质量合格,方可卸载。
变形计算:
立模标高调整:
四挂篮行走
- 梁段预应力全部张拉完成,方可开展挂篮前移作业。
- 安装行走轨道与锚固扁担,采用箱梁竖向精轧螺纹钢锚固轨道。
- 解除模板吊架,内外模与已浇混凝土脱开;外模落于外模走行梁;使用 10t 倒链将底模后横梁悬吊在外模走行梁上。
- 转换后支座:松开后锚精轧螺纹钢,使后支座反扣轮卡紧轨道。
- 千斤顶顶推牵引挂篮,两侧同步移动,在轨道做好移动刻度标线,控制同步性。
- 挂篮就位后,及时恢复后锚、底模后吊带、内外滑梁吊杆,由临时行走受力转换为正式工作锚固状态。
- 行走注意要点:T 构两端挂篮必须同步对称移动;移动前清理挂篮,避免构件钩挂箱梁;移动前检查反扣轮连接可靠性。
五挂篮拆除
拆除遵循与安装逆序作业、T 构两端对称拆除原则,减小悬臂不平衡力矩;本项目 4 套挂篮待中跨合龙完成后,回退至指定节段再开展拆除,降低跨高速作业风险。
5.1 挂篮回退
合龙段完工后,挂篮后退至指定拆除节段;后退操作同挂篮行走;严格落实“先压后拆”,保证轨道压梁锚固到位。
5.2 底篮、外侧模拆除
- 箱梁顶面布置卷扬机,钢丝绳通过导向轮分别吊住前、后下横梁;统一指挥,T 构两端同步下放底篮及外模至地面。
- 卷扬机设备型号统一,钢丝绳设置刻度标记,严格控制下放速度,保证四角水平,对讲机专人指挥。
5.3 前上横梁拆除
先拆除附属操作平台(分块拆解),塔吊吊住构件,拆除前上横梁连接吊杆、垫梁,完成吊装卸除。
5.4 主桁架与行走系统拆除
- 采用手拉葫芦预先对拉固定两片主桁;拆除横联门架。
- 菱形单片桁架约 4t,超出塔吊单件吊装限值,需要分块拆解;塔吊吊稳构件后敲出销轴,分块吊离。
- 轨道在桥面解体,塔吊吊运至地面。
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