穿越架空高压线与既有高速公路等困难条件下挂篮施工技术研究

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康俊

昱安电力设计有限公司 410000

摘要

挂篮悬臂施工在桥梁建设中的应用给予了极大的便利。这种施工方法简单且操作精准,特别适用于大跨度桥梁的建设,它显著地减少了施工过程中所需的人力、财力和物力资源消耗。因此,挂篮悬臂已成为现代桥梁建设中不可或缺的技术之一。然而,在对桥梁挂篮悬臂技术进行研究时还存在一些问题。本文在深入入了解相关研究背景基础上,首先对挂篮悬臂施工方法及其原理进行了分析。随后,针对桥梁挂篮悬臂浇筑施工过程中的关键点——即在高空环境下进行模板浇筑所采取的其他支撑结构——进行了总结和分析。进一步探讨了提升桥梁挂篮悬臂技术效果的措施,并最终总结分析了保证该技术在实际施工中质量控制要点。通过以上研究与分析可以得出:挂篮悬臂数字化配合机器人施工、挂篮悬臂施工质量监控与评估方法以及挂篮悬臂浇筑技术改进等方面仍存在着一些值得深入研究的问题。为了进一步提高桥梁挂篮悬臂技术的应用效果,未来需要着重关注这些问题并开展相关研究。


关键词

桥梁施工;挂篮悬臂;施工技术

正文


前言

桥梁建设的复杂程度增加,对施工工艺的要求也日益严格。桥梁挂篮悬臂施工是一项重要的技术,在确保桥梁稳定性和后续使用安全性方面具有至关重要的作用。该文针对桥梁挂篮悬臂施工工艺进行了分析,着重探讨了其技术难点和关键问题,主要集中在挂篮施工位置的精准控制及桥梁合龙阶段的要点把握。通过深入剖析这些技术重点与难点,旨在提升人们对于桥梁挂篮悬臂施工的理解与应用水平,并进一步优化此项技术。

1 挂篮悬臂施工方法概述

1.1挂篮分类及组成

目前,挂篮的形式很多,构造上亦有差异,其常见的分类方法有:

1)根据挂篮使用材料分可分为军用梁、贝类梁杆件组拼、万能杆件或将两种组合。

2)按主要承重结构形式分可分为析架式、斜拉式、钢板梁式及牵索式四种。

析架式包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等;斜拉式包括三角斜拉式和预应力斜拉式。

3)按受力原理分可分为斜拉式、垂直吊杆式、刚性模板等三种。

4)按其抗倾覆平衡方式分可分为锚固式、压重式和半压重半锚固三种。

5)按其走行方法分可分为一次走行到位或者两次走行到位两种,要看施工现场及施工工况而定。

6)按其移动方式分可分为滚动式、滑动式及组合式三类。

组成挂篮结构包括承重结构、锚固装置、走行系统、悬吊系统和工作平台。

其中承重结构是挂篮的主要受力部位,它承受着施工设备和新浇筑节段的全部重量,并通过支点和锚固装置将荷载传到己施工完成的梁身上,以减轻本身的重量。

挂篮在走行系统上可以采用四氟乙烯滑板或轨道,这样的方式可以减少人力。为了牵引挂篮的运动,常使用电动卷扬机作为驱动装置。电动卷扬机通常包括前牵引装置和尾索保护装置。尾部锚固是在挂篮的后部设置,并通过埋入梁肋内的竖向预应力筋来实现,在浇筑混凝土时确保挂篮具有足够的倾覆稳定性。如果后部锚固能力不足,还可以采用尾部压重等设施来增加稳定性。

挂篮的主要作用是支撑模板并承受新浇混凝土的重量,而工作平台则提供拉伸和注浆场所,并进行标高调整。因此,挂篮不仅需要具备足够的强度保证,还需要具备足够的刚度和稳定性。此外,它本身应该具有轻质、灵活移动且便于标高调整等特点。正因为如此,在桥梁施工中选择合适的挂篮显得非常重要。

1.2挂篮施工技术对连续梁桥施工的重要性

连续梁桥的兴起带来了其中一种常见且广泛使用的建设方法——即悬臂浇筑法。该技术通过在梁桥桥墩两侧设置工作平台,利用已建成的桥梁梁段作为支撑,逐段进行混凝土浇筑至跨中。预应力施工则负责分段构建整个连续梁桥。

在连续梁桥建设过程中,挂篮扮演着关键角色。它不仅充当移动模架的功能,更包括张拉预应力筋、捆扎桥体钢筋和浇筑混凝土等多个重要施工流程。这些关键操作必须在挂篮上进行,并且贯穿整个连续梁桥建设阶段。因此,可以毫不夸张地说,挂篮施工技术对于加快项目进度和提高工程质量具有直接而显著的影响

1.3 适用范围及特点

悬臂浇筑法又称为挂蓝法,即从桥塔两侧用挂篮对称地浇筑混凝土,我国大部分混凝土斜拉桥主梁均应用悬臂浇筑法施工。在大跨度桥梁施工中,在有泄洪、通航、通车(跨既有线)和跨越峡谷等无法运用支架施工的情况下,特别是面临跨越的地质情况较复杂的通航河道上,或跨越城市繁忙交通线上,鉴于受梁体重量和作业环境条件的限制,其主梁施工时,如采用预制安装的拼装法或满堂支架法现浇往往不是最经济和最理想的效果,甚至无法进行施工,在建桥建设中为了不影响桥下交通或不搭设造价昂贵的支架,悬臂浇筑法是大跨度桥梁宜采用的施工方法。

悬臂浇筑法在通航繁忙的河道及跨越城市交通线路时具有绝对优势,不需要设造价昂贵的支架,也不需要大型吊运设备,主梁整体性能好等特点。该方法不足之处是施工时主梁标高影响因素多,施工周期也较长。悬臂浇筑流程如图1所示:

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1下横梁 2 索塔 3 支架现浇梁段 4 现浇支架 5 挂篮 6 悬浇梁段 7 斜拉索

1 主梁悬臂浇筑示意图

悬臂浇筑施工的主要内容包括:1、在桥墩处安装支架或悬臂托架,施工主梁 0 号梁段。2、安装挂篮,预压后,对称悬浇梁段,并张拉纵向预应力筋并压浆。3、已浇筑梁段达到承载能力后,挂篮前移行走。4、循环悬臂浇筑施工下一节段直至全部完成后,施工合拢段并完成斜拉索张拉、索力调整。

 

2 桥梁挂篮悬臂施工的主要类型

挂篮的作为承载平台起支撑模板、承受新浇混凝土重量,在工作平台上进行悬臂现浇施工。挂篮通常有以下几部分组成:主桁架系统,悬挂系统,平衡和锚固系统,模板系统, 走行系统等,主桁架结构体系是挂篮的主要受力结构,它承受悬臂浇筑施工时浇筑节段的施工荷载,并由前、后支点及锚固装置将荷载传到已浇筑的主梁及主塔上。预应力混凝土斜拉桥悬臂施工运用的挂篮种类较多,各具特点,总结后大致可分为:

2.1 三角型组合梁式挂篮

三角型组合梁式挂篮也是平行桁架式挂篮发展而来,利用三角形组合梁结构代替了受弯桁架,其上部结构轻盈,且斜拉杆参与受力作用,降低了其对主梁的弯矩,使主梁可使用单构件实体型钢 ,三角型组合梁式挂篮如图2所示。

图片2.png 

2 三角型组合梁式挂篮示意图

2.2 菱形挂篮

菱形挂篮属于上承式挂篮,是由型钢组合成的主桁片成菱形,主桁间连接有横粱,利用梁体竖向预应力钢筋进行锚固,走行时靠后锚点处反扣在工字钢轨道上的走行小车以平衡倾覆力矩,取消了平衡重,结构轻巧,减轻了挂篮的自重,其挂篮利用系数大,是近年来常用的挂篮形式之一,菱形挂篮如图3所示。

图片3.png 

3 菱形挂篮结构示意图

2.3 牵索挂篮

图片4.png 

4 牵索挂篮示意图

牵索挂篮又称前支点挂篮,也有学者称为斜拉桥挂篮,是目前最为常用挂篮之一。斜拉索参与承受待浇梁段的混凝土荷载,受力形式由负弯矩悬臂受力变成正弯矩简支受力,更为合理,使得挂篮承载能力、悬浇施工效率均较大提高。牵索挂篮构成包括承重系统、模板系统、牵索系统、锚固系统、水平止推系统及行走系统等部分。牵索系统和锚固系统等重要部位在施工中应日常检查,牵索系统是后支点挂篮所没有的构造,我国武汉长江二桥、荆州长江大桥、石家庄市仓安路斜拉桥等先后研制不同构造的牵索挂篮,取得了良好的经济效益。


3 桥梁挂篮悬臂施工的主要内容

桥梁挂篮悬臂技术在施工过程中,为适应施工场地特点和满足建设设计要求,要根据各方面条件进行施工,主要内容包括:

3.1 挂篮结构

挂篮悬臂设备所使用的一般是自主研发的液态压轻型棱形挂篮它由五个系统组成,分别是:模板、吊带、行走和锚固、主衍架和底平台这种挂篮具有承载力大,操作简便等优点,挂篮的组装和拼接需要用汽车将零部件吊到桥梁顶面,再根据施工现场条件和桥梁设计外形合理的完成组装组装完成后,需要对挂篮施加梁段进行预压来减少施工过程中产生的非弹性变形在施工的过程中,挂篮的弹性变形量应加人到计算中。

3.2 挂篮拼装

挂篮的拼接一般分为四步:安装锚固轨道、安装衍片和锚固锚杆、安装上下平联和底平台、安装模系统和工作平台一般来说,这四步应暗战严格先后顺序来进行。

3.3 挂篮静载

试验挂篮静载试验是施工安全的重要保障,应在组装拼接完成后立即进行,目的是为了测试挂篮的承重力,看是否达到施工要求,明确挂篮承重极限,避兔施工过程中发生承重超载而发生危险为保证绝对安全,挂篮静载试验必须在施工现场外部条件最为苛友帕勺位置进行,确保挂篮最大承载力的绝对有效性。

3.4 挂篮的移动和拆除

当一个桥段的混凝土浇筑工作完成后,需要把挂篮转移到下一个区域进行施工,这就是挂篮的移动;当整个桥梁施工完成后,就需要对挂篮进行拆除了挂篮的移动和拆除需要遵循一定的原则,以确保挂篮的结构不发生变化,静载试验的结果仍具有有效性拆除的步骤为箱内的拱顶支架一侧模系统和底模一系统一主衍架挂篮拆除前必须对各方面作出详细安检,确保安全。

 

4 桥梁挂篮悬臂施工的技术措施

4.1 挂篮的设计原则

必须要以最大程度上减少挂篮的自身重量为设计前提,然后就得考虑如何设计能够缩短挂篮的工作周期,同时能够保障悬篮浇筑的质量以及施工的安全程度,还要能够给施工现场的实际条件以及工作环境带来好的改变,从而才可以确保挂篮的行走以及锚固的稳定性最后在设计时,一定要重点对重量进行仔细探讨和分析,只有这样才能够更好地提升挂篮的使用以及应用的工作效率

4.2桥梁的挂篮悬臂施工工艺

桥梁的挂篮悬臂施工工艺基本可以分为几大步骤:

要先对挂篮进行合理的设计,接着加工以及试拼等到桥梁的桥墩完成施工之后,然后再使用支架对桥墩顶部梁段开展施工一般来说,桥墩顶部的梁段施工都是运用支架施工法,支架类型和大不能够以桥墩高度以及桥墩周围的实际地理条件作为依据,从而选择出适合实际施工的落地式支撑式以及托架式的支架这一段施工时期极其重要,因为这段时期的施工效果能够直接影响后续桥梁分段的施工效果,最后要再对后续的桥梁分段的挂篮悬臂进行浇筑施工

4.3 桥梁挂篮悬臂施工技术控制要点

在进行挂篮悬臂施工技术操作之中需要注重几个关键的质量控制要点。首先是挂篮的施工质量控制要点,针对初期阶段的测量指标需要进行全面的掌控,并且保证误差在允许的范围之内,针对桥梁横桥向之间的偏差需要控制在5mm以内,针对顺桥向之间的偏差需要控制在10mm以内,面对于桥梁两个主梁逐渐的偏差,准则需要控制在5mm之内,确保各个施工环节的精准性。另外,对于桥梁的合拢施工操作,在一般的合拢施工之中,桥梁两端部位的高度差需要控制在20mm之内,最常用的措施是将两边跨度以及中间跨度的两项进行严格的控制,避免出现偏差的现象。合拢阶段的施工是整个桥梁施工工程的连接与转换,确保在预应力的钢筋线张拉操作完毕之后,才开始对各个部位的桥梁部分进行合拢的施工操作,明确施工的重点,合理的对施工项目进行分配,确保焊接过程的科学性与操作性,保证桥梁的稳固性。正如上文所述,合拢操作是整个施工过程之中的重点环节,需要进行严格的控制。

结语

综上所述,本研究对挂篮悬臂施工技术操作中的重点与难点进行了全面分析,并从直观且明确的视角对现代化桥梁建设施工进行了综合性研究和详尽探讨。研究深入分析了挂篮悬臂施工技术中涉及的几个关键方面,包括混凝土浇筑、挂篮位置调整与确定以及桥梁合拢阶段的施工操作等。此外,我们还专门针对挂篮悬臂施工技术操作中质量控制环节进行了研究,其中包括合拢阶段施工质量的控制和挂篮精准度调整方案等内容。本研究旨在进一步提升现代化桥梁的施工建设技术水平,并更好地应用挂篮悬臂施工技术,推动桥梁稳定性和交通事业持续向前发展。通过这些努力,我们期待能够为推动桥梁建设领域做出积极贡献,并促进交通运输行业不断发展壮大


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