新型菱形挂篮在沪宁城际铁路客运专线上的应用

摘要:上海至南京城际铁路客运专线运营时速为350km/h,建设特大桥所采用的新型菱形挂篮施工,既满足了特有的桥型设计,保证了质量;又节约了成本,大大缩短了工期,创造了全线第一个悬臂梁合拢的记录。 本文就菱形挂篮在无锡西特大桥五牧运河段48m+80m+48m悬臂梁的应用,充分展示了此新型挂篮的施工优越性,为今后的同类型桥梁施工积累了丰富宝贵的经验。

关键词:高速铁路;曲线悬臂梁; 新型菱形挂篮

一、工程概况

无锡西特大桥全桥长19.441Km,其中92#墩～95#墩(48m+80m+48m)为一联跨越五牧河主航道的三跨悬浇连续梁。该联梁横截面为单箱单室斜腹板,腹板斜率为1:5。中支点处梁高6.23m,梁高按圆曲线变化;边支点梁底宽6.10m,中支点处梁底宽5.14m。顶板厚40cm,腹板厚分别为45cm、80cm,底板厚由跨中的45cm按圆曲线变化至中支点梁根部的76.8cm,中支点处加厚到150cm;桥面两侧防护墙净宽8.4m,人行道栏杆净宽12m,梁顶面宽12.2m。该联梁线路位于半径为3800m的曲线上。

二、工程特点

1、 块段自重大; 5#块为139吨,按1.2倍安全系数考虑挂篮需承载167吨。

2、 桥面宽为12.2m,腹板斜度大为1:5;挂篮主桁架需牢固悬挂大斜度侧模走行,以防走行时模板偏转倾覆。

3、 桥梁位于曲线段上(半径为3800m)需要挂篮横向可以小角度偏转。

4、 由于桥面窄且预埋件多,需要挂篮无平衡重,挂蓝走行为一次整体走行。

三、挂篮设计

悬臂梁施工的常用设备是挂篮,挂篮按主桁分三角、菱形、贝雷、斜拉等类型。综合以上施工要点,通过比选该悬臂梁采用侧模双导梁,无平衡重整体走行,主桁架为菱形的挂蓝。(如下设计挂篮构造图)

采用菱形桁架轻型挂篮(自重51吨);设计为桁架式整体移动挂篮,主要由主桁承重系统、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统等部分组成。挂篮外形简洁、轻巧,其各部件的受力明确。

(1)主桁架承重系统

挂篮主桁承重系统主要由两榀菱形桁片及在其横向设置前、后横梁桁片组成的空间桁架。每榀菱形桁片由5根杆件在结点处采用销子联接而成。

此挂篮的主桁承重系统与其他类型挂篮的主承重系统相比,受力性能好且变得均匀,结构轻巧、简洁,大大降低了挂篮主承重系统的重量;挂篮主桁架的运输与拆装很方便,并为施工人员提供了宽敞的作业空间。

(2)挂篮悬吊系统

挂篮悬吊系统主要由钢吊带、分配梁、钢吊杆和千斤顶等组成。

挂篮悬吊系统采用了钢吊带和钢吊杆(精轧螺纹钢)相组合的形式,将更加便利于底篮与内外模板的调节,同时增加了悬吊的可靠性,并降低了挂篮的自重。

(3)挂篮行走系统

挂篮行走系统主要由液压穿心千斤顶、行走小车、内模行走滚轮、滑轨等组成。

此挂篮的行走装置与其他类型挂篮相比有着明显的优势,挂篮的主承重系统与底篮及其他各部分均同步一次性就位,这样减少了施工工序,缩短了施工周期。

(4)挂篮锚固系统

挂篮的锚固系统包括主桁架的锚固与模板系统的锚固两部分。在浇注箱梁砼时,挂篮单榀主桁架尾部用4根Ф32精轧螺纹钢通过箱梁预留孔位进行锚固。Ф32精轧螺纹钢上方设置千斤顶进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端的挠度。模板系统前端由吊杆支承,后端则利用Ф32精轧螺纹钢锚固于已浇梁段前端。

(5)挂篮模板系统

挂篮模板系统包括底篮、外模、内模、端模和工作平台等。模板设计均按全断面一次性浇注箱梁混凝土考虑,整个模板系统均随主桁行走一次到位。整个系统操作简便,有效地缩短了模板移动和安装周期,保证了混凝土的外观质量。

端模采用分块钢模以适用箱梁腹板厚度和孔道位置的变化。

在底篮两侧、前后端设置固定工作平台,在内外模和箱梁前端设置悬吊工作平台,便于箱梁任何位置的操作。

四、挂蓝施工

实际施工中该菱形挂蓝从走行到浇筑混凝土标准作业时间为3.5天分解如下:

1、挂蓝走行3h

a、 轨道前移

安装主桁行走小车拆除主桁后锚用千斤顶顶升主桁前支点使其脱离轨面并锁定松轨道锚梁用一个70吨穿心千斤顶拉伸钢绞线拖动轨道前移调整轨道位置。

b、挂篮前移

主桁前支点下落用一个70吨穿心千斤顶拉伸钢绞线托动挂篮前移拆除挡住行走小车的轨道锚梁挂篮继续前移行走小车后部锚固位上安装轨道锚梁挂篮行至终点,调整就位。

2、挂篮浇筑准备6h

a、锚固

安装主桁后锚拆除主桁行走小车与主桁连接主桁后锚锁定安装后吊杆

b、提升前后吊杆

c、立模测量标高,调整挂篮至预定标高位置

d、前吊杆锁定,后吊杆及内外模板滑梁吊杆施加预紧力。

3、绑扎钢筋、安装预应力管道(含内模安装)3d

a、模板处理(除锈、脱模剂、安装端头模)

b、绑扎底、腹板钢筋

c、安装内模

d、绑扎顶板钢筋、清理模内杂物

e、前吊杆锁定,后吊杆及内外模板滑梁吊杆施加预紧力。

3、浇筑混凝土7h

五、挂蓝施工特点

1、挂蓝后锚锚固在梁体的竖向精轧螺纹上,既牢固又省材料。

2、轨道锚固在梁体的预埋精轧螺纹上(50cm一道),挂蓝后锚也可锚固于此,增强挂蓝整体稳定性。

3、由于两主桁架放在轨道上,要求挂蓝横向偏移时,只需走行时控制两主桁架的行走距离即可,方便省力。

4、各种吊带预留孔使用金属波纹管埋置,方便快捷。

5、外侧模双导梁设置,既稳固的悬吊模板,且调模简单;只调整前吊带的千斤顶上下即可。

6、走行快捷。使用70吨穿心式千斤顶配合单根钢绞线就能轻易拖动挂蓝,省时省力。

7、脱模简单。张拉压浆结束后,放松千斤顶,模板自动下落。

8、整体安全系数高。无论是浇筑过程中还是块段施工结束后,该挂蓝变形小,关键部位(如销子、主桁架)均无形变;且悬吊、后锚系统从无沉降。工作平台宽敞,围栏安放到位。

六、结束语

经过近4.5个月的紧张施工,五牧河悬臂梁计42个块段,3个合龙段,2个直线段已全面施工结束,真正做到了内实外美,该菱形挂蓝经业主推广已在沪宁城际铁路上全面推广,为沪宁城际铁路增添了一道靓丽的风景线。更重要的是为今后挂蓝施工积累了宝贵的经验,为以后的施工创造了有力的条件。

参考文献:

[1]《钢结构设计与计算》 机械设计出版社 包头钢铁设计研究总院

[2]《钢结构设计师手册》第六版中国电力出版社戴维森(英)