挂篮设计与拼装

黑龙江交通科技

HE I L ON GJ I A N G J I A O T ON G KEJ I

No.12,2009

(Sum No.190)

挂篮设计与拼装

邢万里

(绥满高速齐齐哈尔至甘南段A2合同段)

摘　要:以道路桥梁施工中挂篮施工的菱形挂篮为内容,对挂篮的设计与拼装做以阐述。从挂篮的选择,设计制作,结构形式,桁架系统,吊装系统,锚固系统,行走系统及主梁前支点,及移位进行详细描述,对挂篮预压、移位的步骤及注意事项予以明确要求。关键词:挂蓝施工;提吊系统;挂篮移位中图分类号:U445　　　文献标识码:C 　　　文章编号:1008-3383(2009)12-0082-03

收稿日期:2009-10-14

1　挂篮的选择

根据连续箱梁设计分段长度、梁段重量、断面形状、外形尺寸等要求,同时考虑施工荷载及远期使用,确定采用G L220型的菱形挂篮。挂篮的技术性能为:适用最大梁段重量,适用最大梁段长度,适用梁顶面宽度,梁底宽度及梁高。行走方式为无平衡配重自行,每套挂篮的自重保证在一定的起步长度内同时安装2套挂篮,前后端作业面开阔,便于混凝土的运输和浇筑,拆模方便,就位准确,便于调整,刚度大,弹性变形小。2　挂篮的结构形式

　　菱形挂篮主要由以下几部分组成:菱形主桁架、横梁和

提吊系统、行走系统、后锚系统和挂篮的横板系统共五部分组成。211　挂篮的主桁架系统

京杭运河2#桥采用的G L220型菱形挂篮,桁架的尺寸和组成部分如图所示:菱形桁架是挂篮的主要承重结构,桁架分两拼位于箱梁腹板顶面,每拼桁架的主梁是由2[36槽钢组焊而成,其余均由2[28槽钢组焊,节点处采用16mm 节点钢板和M22mm 螺栓联结,前上横梁与菱形主桁架采用ΦJ32精轧螺纹钢联结,形成桁架受力结构

。

图1　挂篮主框架平面图(未示前后上下横梁

)

图2　挂篮主桁架立面图

第12期邢万里:挂篮设计与拼装总第190期

212　挂篮横梁的提吊系统

(1)挂篮的前后上下横梁均采用L125角钢和Q235钢板厚10mm 二组焊接而成,长度根据桥梁的宽度设定,梁高均为60c m,二组横梁中间空距7cm 形成整体横梁。

(2)挂篮的前悬吊由7根ΦJ32精轧螺纹钢作吊杆,锚固于前上横梁;后悬吊由7根ΦJ32精轧螺纹钢作后吊带,其中两侧各一根锚固于后上横梁上,两侧各一根锚固于翼板的倒角上,中间三根锚固于已浇箱梁块段的底板上,每组吊带采用2只320k N 手动螺杆式千斤顶及扁担梁调节底模标高。

图3　

挂篮前横梁及吊带布置图

图4　挂篮后横梁及吊带布置图

　　(3)挂篮的后锚固系统。

后锚是主桁架的自锚平衡装置,由锚固扁担梁(分配梁),竖向预应力筋、连接锚杆、千斤顶等组成,每片主桁纵梁尾部采用3根。ΦJ32精轧螺纹钢作为连接锚固杆,与箱梁体内的竖向预应力筋相连接,后锚固系统的布置形式如下图所示。单拼主梁设置3个后锚固点,一套挂篮共设6个锚固点。临时用于挂篮后锚的精轧螺纹钢使用前均进行30t

的预拉后再使用。

图5　主梁后锚固示意图

　　(4)行走系统及主梁前支点。

①行走系统包括主梁后锚压、滑道和牵拉设备,行走前在主桁架下铺设双排钢轨和组合滚轮,在主纵梁上安装组合滚轮,拆除后锚固,由手拉葫芦带动慢速向前移动。

②挂篮行走到位后,挂篮定位前,主纵梁前支点处用千斤顶将主梁顶起,滑道垫梁加密,并将滚轴换成方扁垫块固定。

③挂篮的模板系统。

a挂篮的底模采用定型钢模板,规格为1.2m×3m,内顶模采用大块竹胶板模板,外模采用定型钢模,内侧腹板采用组合钢模,随梁高的降低逐渐减少。内模用10c m×10c m 方木,外模采用[10槽钢作加强架,使之形成一个整体。

b外侧模及箱梁翼缘板用钢管支架支撑,支架采用Φ48×3mm的钢管脚手架搭设,支架横桥向步距最大为0.6m,顺桥向步距最大为0.65m。钢管支架与支撑于前后下横梁上的纵梁焊接,形成稳定的结构,随挂篮同步起落。外侧模与底模之间采用侧模夹底模的方式。

c内侧模采用定型组合钢模,便于装拆和修改。顶模采用大块竹胶板,用10×5c m方木加工成整体桁架进行支撑,防止模板受力后变形。内顶桁架支承在2根分配梁上。腹板内外侧模采用Φ16拉杆对拉,方木外采用2[20槽钢,拉杆间距上下道为0.8m,水平为0.9m。

3　挂篮拼装和预压

311　挂篮拼装

当0#块完成后,即进行挂篮的拼装。挂篮拼装顺序为:中心线放样→铺设钢轨及行走系统→主桁架→后锚系统→上下后横梁→上下前横梁→悬吊系统→模板架→张拉平台。

京杭运河2#桥的0#块长度只有10m,还不足以对称安放下2只挂篮,所以只能交叉安装,交叉长度为350c m,横桥向错开距离为40c m,采取单幅挂篮平移40c m,横向连接横梁安装在主纵梁的上面,在0#块的顶板上预留孔道,采用ΦJ32精轧螺纹钢和槽钢压着主桁架的后端,固定主桁架,防止倾覆和侧翻。

在浇筑到3#块时挂篮已可以对称就位,即原来错位的挂篮可以重新回到腹板轴线上。挂篮纵移至两幅挂篮有一定距离的位置,后横梁并安装后压重保证挂篮的抗倾覆力,用千斤顶顶高挂篮安装横移托板和滚筒用手拉葫芦移动就位。

桁架吊篮在向前移动时应保持其中线与箱梁中线一致,如有偏移使用千斤顶纠正,放样时除应打出箱梁中心轴线外还应放出主桁架的中心轴线,以便在挂篮纵移时及时观察纠正。

312　挂篮预压

为了消除挂篮的非弹性变形和确定弹性变形的曲线值,在挂篮拼装结束后,在挂篮的模板架上进行沙袋预压,按设计最大荷载的100%预压48h。根据本桥每个节块的混凝土数量,选用最大荷载为172t,在模板架上预压172t沙袋,预压后采取分节卸载以观察主桁架在卸载过程中每个等级的弹性变形情况,以得到在混凝土浇筑过程中随着荷载增加挂篮主桁架的弹性变形数值,达到指导施工、控制施工标高的目的。

313　挂篮使用

(1)挂篮安装就位预压后,即可在模板架上立模板,并进行绑扎钢筋、安放预应力管道等,浇筑混凝土前应按计算要求调整好模板顶面标高,将起落架用锚固螺栓锁定,收紧后锚杆,混凝土浇筑结束后即对预应力孔道进行清孔穿束,待混凝土达到张拉强度后即可张拉预应力束。

(2)挂篮的前移。

在张拉压浆结束后,间隔6～8h待水泥浆终凝后,即可移动挂篮。在移动挂篮前,先使底模板与箱梁混凝土底面完全脱离,在浇筑1#时因0#块长度还不够,两幅主桁架还交叉350c m,在浇筑3#块时主桁架才能分开,所以2#块结束后的挂篮移位,不仅有向前的纵移,还有横移,横移结束后还需改变横向连接结构。

挂篮前移时工作步骤如下。

①当前梁段预应力张拉、压浆后,进行脱模(脱开底模、侧模和内模)后,用千斤顶将挂篮前支点顶起,拖动轨道至下一梁段位置就位,锚固轨道,落下千斤顶,滑船压在轨道上;

②挂篮后结点进行锚固转换,将上拔力转给后锚小车,拆除底模后锚杆,此时底篮后横梁仅用钢丝绳吊住在侧模滑梁上。为防止挂篮在移动中出现意外,在后托梁两侧各加挂一个10t葫芦做为防护;

③拆除侧模后端的内吊杆,用后滑梁架后端吊住。此时内滑梁架的上端固定在桥面上。拆除内模滑梁的后吊杆,用特制的后滑梁架将内模滑梁后端吊住,上端固定在桥面上;

④检查;

⑤用水平手拉葫芦拉紧挂篮前移,将底模、侧模、主桁系统及内模滑梁一起向前移动,直至下一梁段位置;

⑥挂篮就位后,用挂篮后结点千斤顶进行锚固转换,将上拔力由锚固小车传给主桁后锚杆;

⑦安装底模后锚杆,侧模、内模后吊杆,调整后滑梁架调整模板位置及标高;

⑧待梁段底板及腹板钢筋绑扎完毕后,将内模拖动到位,调整标高后,即可安装梁段顶板钢筋;

⑨梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后,进入下一个挂篮移动循环。

⑩挂篮行走时,内外模滑梁必须在顶板预留孔处及时安装滑梁吊点扣架,保证结构稳定,移动必须匀速、平移、同步。采取挂线吊垂球或经纬仪定线的方法,随时掌握行走过程中挂篮中线与箱梁轴线的偏差。如有偏差,应使用千斤顶逐渐

(下转第86页)

常,避免机械事故的发生。

212　钢筋笼上浮

(1)问题:钢筋笼的位置高于设计位置的现象。

(2)造成原因:钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管管埋深较大时,其上层混凝土因浇筑时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。

(3)处理措施:钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5～2.0m。灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m,不宜大于5m小于1m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。213　断桩

(1)问题:混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。

(2)造成原因:由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中断出现混凝土不凝体;由于在浇筑混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象;浇筑混凝土时,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。

(3)处理措施:成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇筑过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,导管的拆卸长度。

(上接第84页)

纠正,为安全起见,挂篮尾部用钢丝绳与竖向蹬筋临时连接,随挂篮前移缓慢放松。

(3)挂篮拆除。

在浇好悬臂梁的最后一个节段后,将边跨的挂篮跨过现浇段作为合拢段挂篮使用,中跨的一只挂篮回退适当的距离,另一只挂篮跨过中跨合拢段,进行中跨合拢段的施工。体系转换完毕后,将挂篮逐块退移到0#块位进行拆除工作,在退回的过程中逐渐修整箱体外表,拆除按以下顺序进行:张拉平台→模板架→悬吊系统→后锚系→主桁架→钢轨及锚固系统。

(4)箱梁测量控制。

①线形控制。

大跨径箱梁悬臂法施工中挠度控制极为重要,影响梁段标高的因素很多,主要有挂篮的变形、箱梁的自重、预应力大小、施工荷载、结构体系转换、混凝土的收缩徐变、日照和温度变形等。挠度控制将影响到合龙的精度,故必须对挠度严格控制。

②立模标高确定。

立模标高视纵向束张拉后的情况确定,其值为箱梁设计高程、浇筑梁段引起已浇悬臂的弹性变形、挂篮变形、徐变影响、日照温度修正值和施工荷载引起悬臂的弹性变形各项的代数和。

③施工中测量控制要点。

a浇筑混凝土前挂篮各控制点观测;

b浇筑混凝土过程中的高程和轴线观测;

c浇筑后高程观测;

d预应力张拉后高程和轴线观测;

e合龙前,相接的两个悬臂最后2～4段在立模时必须进行联测,以便互相协调,保证合龙精度;

f最后一段箱梁悬浇段立模标高须考虑施工荷载的变化、合龙束张拉、体系转换等影响。

314　安全措施

(1)挂篮悬臂梁施工属于水上高空作业。因此在拼装过程中,桥面两侧应设立临时栏杆和安全网,预防杂物坠落伤人,确保施工安全。

(2)挂篮各构件间多为螺栓连接,施工中应确保其紧密和螺栓的材质,经严格检查无误后方可使用。

(3)安装挂篮时,加强各种临时锚固和连接措施,以防挂篮滑动。

(4)各锚固点等施工重要部位和部件,必须保证部件材质合格,断面不受损。施工中要保护桥面的竖向预应力筋螺栓螺纹完好。

(5)由于销子、螺栓的材质、规格不同,在使用时要严加区别,以免混用。

(6)主纵桁梁的分联和移动操作务必精心,每个动作和步骤都应思前顾后、万无一失。严防急剧的塌落和倾覆。对操作可能引发和出现的问题作出有效的防范措施,后锚和移架都应有保险索。

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