乌江特大桥主桥大型挂篮通用设计及其综合运用技术.doc

1、乌江特大桥主桥大型挂篮通用设计及其综合运用技术【摘要】本文通过对挂篮的通用设计和综合运用，在不增加额外资源的情况下，实现了利用必须配置的既有挂篮资源完成钢构悬臂现浇连续箱梁全部结构的施工。 【关键词】乌江特大桥挂篮通用设计综合运用技术 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 引 言 乌江特大桥主桥挂篮设计方案采用通用设计，综合运用思路，通过通用设计后的挂篮综合运用于主墩中系梁、0 号段、悬臂现浇段、边直线段、边合拢段和中合拢段施工，在不增加额外资源的情况下完成上构梁体全部工序及墩身中系梁施工，提高挂篮使用率，降低施工成本，提供一个很有价值的设计和施工模式。 一、工程概况 思南至剑河高

2、速公路乌江特大桥主桥是 116+220+116m 预应力连续刚构箱梁。主桥主墩墩身采用双肢等截面矩形空心墩，肢间净距 8.4m，单肢截面尺寸 8.53.8m，其中部有一个系梁；主桥上部构造箱梁根部梁高14m，跨中梁高 4m，箱梁高度按 1.8 次抛物线变化。箱梁顶板横向宽11.25m，箱梁底板宽 6.5m，翼缘悬臂长 2.375m，箱梁 0 号节段长 18m(包括墩两侧各外伸 1m)，每个悬臂现浇“T”纵向对称划分为 28 个节段，梁段数及梁段长从根部至跨中分别为 123m、63.5m、104.3m，节段悬浇总长 100m，悬臂节段最大控制重量 2750KN，挂篮设计自重 1200KN。边、中

3、跨合拢段长均为 2m，边跨现浇段长 5m，箱梁根部设置四道厚 0.7m 的横隔板，中跨跨中设置一道 0.3m 的横隔板，边跨梁端设一道厚 1.6m 的横隔板。主桥上部构造按全预应力混凝土设计，采用三向预应力体系，塑料波纹管成孔，真空辅助压浆工艺压浆。具体如图 1 至图 3 所示： 图 1、乌江特大桥工程结构现场效果图 图 2、乌江特大桥主桥现浇箱梁典型横断面图图 3、中系梁、边直线、合拢/0 号段纵断面图 表 1、梁段主要截面设计参数统计表 二、乌江特大桥主桥挂篮通用设计技术方案 （一）乌江特大桥主桥挂篮总体结构设计方案 乌江特大桥主桥挂篮主要结构有主桁结构系统、悬吊锚固系统、模板系统、行走与

4、后锚系统、附属操作平台系统、安全防护及修饰防护系统等，其总体结构设计如图 5 所示： 图 5、乌江特大桥主桥挂篮通用综合设计总体结构图 （二）主桁结构设计方案 主桁结构为横向间距 628cm 的两片对称三角形桁架通过横向桁片连接形成。主桁主梁采用缀板焊接的 Q235 40c 双拼槽钢截面，截面尺寸为 40cmx40cm；主桁立柱采用缀板焊接的 Q23540c 双拼槽钢截面，截面尺寸为 35cmx40cm；主桁拉杆采用缀板焊接的 Q235 40c 双拼槽钢截面，截面尺寸为 30cmx40cm。杆件之间通过节点板和销轴铰接，杆件缀板、节点板及其销孔加厚板均采用 20mm 厚 Q235 钢板，节点销

5、轴采用直径160mm 的 45#钢销，销孔直径 160.5mm。主桁片之间的横向连接系采用桁片形式，桁架杆件采用16b 双拼槽钢形式，杆件之间通过节点板和 M30 普通螺栓连接。具体情况见图 5 所示。 （三）悬吊锚固系统设计方案 悬吊锚固系统包含前、后上横梁，前、后下横梁，内、外滑梁，前、后吊带，箱梁顶板、底板吊杆等部分组成。前上横梁、前下横梁、后下横梁均采用缀板焊接的 Q235 II 45a 双拼工字钢截面，截面尺寸为53cmx45cm，缀板采用 20mm 厚 Q235 钢板，横梁端部和集中受力区段采用横隔板和加劲肋加强，横隔板和加劲肋均采用 20mm 厚 Q235 钢板。前上横梁与前下横

6、梁之间通过前吊带连接传力，前吊带采用截面尺寸4cmx20cm 的 Q345 钢带。后上横梁采用缀板栓接的 Q235 25b 双槽钢截面形式，截面尺寸为 92cmx25cm，缀板采用 20mm 厚 Q235 钢板。后上横梁通过双斜拉带与主桁架立柱连接，斜拉带采用截面尺寸 2cmx20cm 的Q345 钢带；后上横梁与后下横梁之间通过后吊带传力，后吊带采用截面尺寸 4cmx20cm 的 Q345 钢带。内、外滑梁均采用 Q235 I 45a 工字钢截面。施工浇筑混凝土时，滑梁前端通过双吊杆悬吊在前上横梁上，后端通过双吊杆悬吊在箱梁顶板、翼板上，吊杆均采用 PSB785 级 JL40 精轧螺纹钢筋。

7、挂篮、模板走行时，内、外滑梁后端双吊杆松开，转而支承在后方滚轴上，以方便外侧模、内侧模随挂篮整体前行。具体设计情况见图 5 所示。 （四）模板系统设计方案 模板系统主要分外侧模系统、内模和底模系统。外侧模系统由外侧模板和外侧模架组成。外侧模板基本块件平面尺寸为 2mx2.4m，由 6mm 厚钢板通过8 槽钢加劲而成，单块模板重 399.0kg。外侧模架腹板部分采用竖向桁片形式，桁片横向宽 0.9m，竖向节间距 1.5m（节段重 76kg） ，桁片在箱梁纵向间距 0.9m；桁片弦杆采用14a 槽钢，腹杆采用12 槽钢。外侧模架翼板部分向两侧增加斜撑，使模架高出箱梁翼板顶面 1.5m、宽出翼板边缘

8、 1.2m 左右，为施工操作提供平台空间。外侧模架桁片之间通过双拼8 槽钢加强联系。外模板经由外模架支承在外滑梁上。内模由内模板和内模架组成。内模板块件尺寸划分由施工单位根据方便人工搬运和安装操作的需要自行确定，其用材、构造与外侧模板类似。内模架在箱梁纵向与外侧模架对应安装。内模架顶板部分设置伸缩装置，伸缩量为 80cm，以适应箱梁腹板厚度由主梁根部截面处的 80cm 向跨中/边墩截面处的 45cm 变化过渡。内模架杆件均采用14a 槽钢，模架之间通过双拼8 槽钢加强联系。内模板经由内模架支承在内滑梁上。底模系统由底模板和底模纵梁组成。底模板块件尺寸由施工单位根据方便操作的需要自行确定，其用材

9、、构造与外侧模板类似。底模纵梁采用 I56 工字钢，其前后通过销座支承在前、后下横梁上；销轴采用直径 100mm 的45#钢销，销孔直径 100.5mm。底模板布置时在底模纵梁上向前延伸1.2m，方便构造施工操作平台。具体设计情况见图 5 所示。 （五）行走及后锚系统设计方案 行走及后锚系统由轨道梁、前支座、后支座、后锚扁担、锚轨扁担、钢枕和后锚横梁组成。轨道梁采用缀板、横隔板焊接的 I I 30c 双拼工字钢截面，截面尺寸 40cmx30cm。为加强轨道梁的局部刚度和稳定性，采用加密横隔板的方法进行强化，横隔板通用间距 25cm，支座局部取15cm。前支座为承压支座，后支座为受拉支座，均采用

10、 Q235 钢板焊接而成。前支座承压底面与轨道梁工字钢承压顶面之间、后支座齿板顶面与轨道梁工字钢翼板底面之间均设 3mm 聚四氟乙烯板-3mm 不锈钢板滑动系统，滑动接触界面上涂抹硅油，摩擦系数5%，方便挂篮平稳行走。后锚扁担采用缀板焊接的25b 双拼槽钢截面，在后支座处主桁架主梁上方设置两道，用于锚固平衡挂篮施工浇筑混凝土时主桁架前方悬吊的混凝土及模板重量。锚轨扁担采用缀板焊接的14a 双拼槽钢截面，布置在轨道梁利用箱梁腹板最外侧竖向预应力筋将轨道梁向下压紧锚固，锚轨扁担在箱梁纵向布置间距取 50cm。钢枕采用 I 25b 工字钢，铺设在轨道梁下方，将轨道梁传来的集中力横向分散到箱梁顶面；钢

11、枕在箱梁纵向布置的通用间距取 50cm，在前支座附近区段加密布置间距取 15cm。后锚横梁位于后支座后部，压在主桁架主梁顶面，为挂篮浇筑混凝土时提供更大的锚固安全保证；后锚横梁采用缀板焊接的 Q235 I I 45a 双拼工字钢截面，截面尺寸为 53cmx45cm，缀板采用 20mm 厚 Q235 钢板，横梁端部和集中受力区段采用横隔板和加劲肋加强，横隔板和加劲肋均采用20mm 厚 Q235 钢板；后锚横梁通过截面尺寸为 4cmx20cm 的 Q345 吊带锚固在已成箱梁顶板上。具体设计情况见图 5 所示。 （六）附属操作平台系统、安全防护及修饰防护系统设计方案 附属操作平台由前上方 U 形平

12、台、前下方 U 形平台、后下横梁检修通道和箱梁腹板修饰架等部分组成。附属操作平台的基本组成为支撑梁+道板系统+围栏三部分。各平台道板系统大都均采用8 槽钢30cm（或35cm）+4mm（或 6mm）厚花纹钢板的构造形式；围栏大都采用4cm120cm 钢管立柱+3cm50cm 横档的构造形式。各平台截面净宽通用尺寸取 1.2m，围栏通用高度取 1.5m。另为确保挂篮设计的整体性，特增设计了全封闭安全防护系统和外观修饰系统，具体设计情况见图图5 至图 8 及图 5 所示. 三乌江特大桥主桥挂篮通用综合运用技术方案 乌江特大桥主桥挂篮通用综合设计的目的是综合运用于乌江特大桥主墩中系梁、乌江特大桥 0

13、 号段、乌江特大桥悬臂现浇段、乌江特大桥边直线段和边合拢段、乌江特大桥中合拢段。简言之，就是通过通用综合考虑以上几个结构的施工需求，优化挂篮设计，充分利用挂篮既有资源，利用挂篮既有材料，在不增加额外资源的情况下(除特殊材料外)完成各结构的施工，节约大量施工成本。同时也为后续的悬臂现浇梁设计和施工提供一个施工成本较低的成功案例。 （一）利用通用综合设计的挂篮施工乌江特大桥主墩墩身中系梁 在设计挂篮时，综合考虑主墩墩间距为 8.4m 的问题，将挂篮底模纵梁设计长度设计成 8.35m，利用挂篮的既有底模系统搭设中系梁的底模，用挂篮的侧模和内模系统拼装中系梁的侧模和内模，在不增加除支架外的资源的情况下

14、完成中系梁的施工，具体施工技术方案见图 6 所示： 图 6、利用通用综合设计的挂篮施工乌江特大桥主墩墩身中系梁技术方案图 （二）利用通用综合设计的挂篮施工乌江特大桥 0 号段 由于乌江特大桥结构很大，长 18m，高 14m，为保证安全和施工方便，充分利用通用综合设计的挂篮既有材料施工 0 号段，0 号段拟采用分 3 次浇筑混凝土方式施工。分别利用挂篮的底模系统和上下横梁搭设 0 号段底模平台，利用挂篮外模和内模系统施工 0 号段外模和内模，除内模支架和墩身预埋牛腿外，不增加任何额外资源，降低大量资源投入成本。具体施工技术方案见图 7 所示。 （三）利用通用综合设计的挂篮施工乌江特大桥边直线段和

15、边合拢段 由于乌江特大桥边直线段只有 5m，悬出边墩墩顶以外只有 2.38m，边合拢段 2m 也只有 4.38m，在边墩墩身上预埋牛腿，利用挂篮直接向前推出，挂篮底模纵梁前端直接搭设在牛腿上，利用挂篮一次性施工完成边直线段和边合拢段，不额外搭设对称平衡平台施工边直线段和边合拢段，不增加额外的任何资源，节约大量施工成本，降低施工难度，具体见图 8 所示： 图 7、利用通用挂篮施工 0 号段方案图图 8、利用通用挂篮施工边直线段和边合拢段方案图 （ 四）利用通用综合设计的挂篮施工乌江特大桥中合拢段 乌江特大桥中合拢段在边直线段和边合拢段施工完成后利用挂篮先前推形成吊架直接施工中合拢段，不增加额外的任何资源。 四、结束语 通过乌江特大桥挂篮通用设计，实现了挂篮的综合运用，降低了大量额外资源的投入，特别是利用挂篮前推直接施工边直线段和边合拢段，除大量降低施工投入的同时，也大大降低了边直线段和边合拢段的施工难度，同时也为我们后续悬臂现浇梁设计(边直线段尽量设计短些，以满足能利用挂篮直接施工)及施工(施工过程全寿命方案设计、资源配置及成本管理)提供了一个良好的思路，对于当今悬臂现浇连续箱梁使用得非常广泛的今天，其具有广泛的、非常良好的推广价值。