贝雷桁架式挂篮设计与应用

1、浅谈贝雷桁架式挂篮设计与应用摘要:结合唐万大桥连续梁桥工程的建设,阐述了贝雷桁架式挂篮的设计与应用。通过贝雷桁架挂篮的设计分析,较好的解决了悬臂施工用挂篮的组成及施工问题。关键词:贝雷桁架,挂篮设计,应用 1 引言预应力混凝土连续梁桥属于预应力桥梁中的一种,桥梁结构整体性能好、刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点。预应力混凝土连续箱梁目前广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工。贝雷桁架梁因具有可分解、能快速架设和装配简单等优点,常被用作桥梁悬臂浇筑施工的挂篮承重结构。同时贝雷桁架挂篮具有构造合理、受力明确、自重较轻、利用系数高、使用安全方便等特点,更主要的是

2、其工程费用较低。对此,本文对连续梁桥的悬臂浇筑施工用挂篮形式,对贝雷桁架挂篮在施工荷载下的设计进行分析。2 工程概况唐万大桥主桥5#、6#、7#墩上部构造为变截面预应力混凝土连续箱梁,跨径布置为30m+2×50m+30m。上部箱梁为单箱单室变截面直腹板连续箱梁。箱梁0#块梁高为2.8 m,跨中梁高为1.6m,箱梁顶板全宽为8.5m,顶板厚度为0.25m。主桥5#、6#、7#三个主墩,每个墩悬浇施工节段为2×7段。采用两幅挂篮对称悬臂现浇施工,0号梁段采用搭设支架浇筑。全桥共4个合拢段,按先边跨,后中跨的顺序合拢。3 挂篮设计挂篮通常由主桁架、悬吊系统、锚固系统、行走系统及工

3、作平台、底模架等部分组成。为保证施工质量,加快施工进度,挂篮的合理设计师重要环节,在设计中要求挂篮自重轻,结构简单、受力明确、移运方便,并要求坚固稳定、变形小、便于锚固、装拆、要尽量利用现有构件;另外要求挂篮刚度大,使其在灌注混凝土的过程中可以迅速调整模板标高;最后设计时应尽量做到挂篮除主桁架上的滑道外可以整体一次移动就位。3.1 挂篮的设计原则挂篮是实施悬臂浇筑施工的主要设备。它是一个能够沿轨道行走的活动脚手架,并悬臂挂在已经完成悬浇施工的悬臂梁段上,用以进行下一梁段施工,如此循环直至梁段浇筑完成。由于梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力及管道压浆等均在其上进行及又属高空作

4、业,且为梁段的承重结构,所以,挂篮设置除应保证强度安全可靠外,还应满足变形小、行走方便、锚固、装拆容易以及各项施工作业的操作要求,并注意安全防护设施。3.2 贝雷桁架杆件组成及性质贝雷桁架主要构件由桁架、桁架连接销、支撑架、桁架螺栓4种构件组成。每片贝雷桁架主要受力构件由桁架、支撑架连接而成,支撑架用8#工字钢厂家生产的90cm标准架。整个桁架由贝雷桁架片通过端部连接销拼装而成。2.3 挂篮结构的组成及性质挂篮由主桁架、上横梁、底篮和吊杆4个主要部件组成,主桁架采用标准贝雷架拼接。单个挂篮共两组主桁架,根据箱梁段的最大重量,每组主桁架由3组贝雷架拼接,每组贝雷架由5片组成,采用支撑架将3组贝雷

5、架连成整体,主桁架长度15 m,高度1.5 m。单个挂篮有前后两组上横梁,每组横梁由2根40#工字钢拼接,长度12米,满足桥梁宽度8.5 m的要求。上横梁采用适当的方法连接固定在主桁架上,避免施工过程中产生滑移,上横梁之间用20号槽钢分左右两道连接,形成整体,同时增强横梁的抗倾覆能力。底篮由下横梁和底模系统组成。下横梁分前后横梁,根据悬浇箱梁的重量及吊杆的分布,前后横梁均采用2根40#工字钢并排焊接放置,工字钢之间用钢板间断焊接形成整体横梁,前后横梁上纵向铺设25#工字钢,横向间距为42cm,上层铺设6 mm厚钢板组成底模系统。吊杆采用32mm精轧螺纹钢筋,前后各4根吊杆,前后吊杆的水平距离为

6、4.25 m,吊杆上端配YGM锚具、用型钢垫块固定在挂篮上横梁顶面,下端采用型钢垫块与底篮横梁连接,确保横梁的安全。挂篮的自锚系统采用32 mm精轧螺纹钢筋,上端用型钢垫块固定在主桁架末段的顶面,下端用型钢垫块固定在梁板底部。根据施工荷载,每组主桁架的后端需要有2根后锚杆,确保悬浇施工安全。挂篮的外侧模和内顶模均采用骨架整体钢模,并采用整体滑移系统,达到整体安装、整体脱模、整体滑移的目的,这样可以加快工序施工进度,降低劳动强度。4 工程应用4.1 挂篮拼装1在箱梁0#梁段顶面安装挂篮支座和滑道,支座位于箱梁腹板的正上方,用贝雷架拼装主桁架,贝雷架之间用支撑架将其连成整体形成主桁架,将主桁架安装

7、在支座上。2在主桁架上安装上横梁,上横梁分为前、后两组横梁,横梁均由两根40#工字钢组成。前后横梁采用型钢连接成整体,以增强其稳定性。然后安装吊杆,底篮的前端吊杆固定在主桁架的前横梁上,后端吊杆固定在已浇箱梁底板和顶板上。3底篮前后横梁均由两根40#工字钢组成,工字钢用10mm钢板焊接成整体。前、后横梁上铺设13根25#工字钢作为底模的承重梁,再在上面铺设6mm钢板组成底模系统。4安装外侧模和顶模,外侧模和顶模分别采用22#工字钢作为承重梁,前端悬挂在前横梁上,后端悬挂在箱梁顶板上或后横梁上,承重梁承受模板及混凝土的重量。4.2 预压挂篮一套挂篮包括主桁架、横梁、底篮和内外模,总重约为25 t

8、,悬浇箱梁段的重量从48 t-55 t不等,每段箱梁悬浇时挂篮主桁架的挠度值均不相同,为了了解挂篮在不同荷载下的施工挠度,更准确地控制箱梁顶面高程,必须对挂篮进行预压。预压的同时消除挂篮的非弹性变形。预压可采用堆载或者大吨位千斤顶反力加载,加载时详细记录各级荷载下挂篮主桁架的挠度值,作为悬浇施工时立模标高的参考。从唐万大桥预压结果数据显示,挂篮非弹性变形在6mm,弹性变形根据各等级荷载的不同,最大弹性变形在24mm。4.3 1号梁段施工1号梁段挂篮为整体挂篮,安装好挂篮中部的反力锚杆,按挂篮的预压挠度值和设计要求的预拱度调整底模的标高和侧模的标高。绑扎1号梁段的底腹板钢筋,安装预应力管道和竖向

9、预应力钢筋,然后安装腹板内侧模及顶板内模,绑扎顶板钢筋,安装顶板纵向预应力,浇筑顶板混凝土,混凝土浇筑顺序先浇筑底板混凝土至腹板倒角以上,间隔一定时间后,再浇筑腹板混凝土及顶板混凝土。待混凝土强度达到90%设计强度后,按规范张拉箱梁预应力并压浆。4.4 合拢段施工合拢段施工利用挂篮安装合拢段底模和侧模,绑扎底板,腹板和顶板钢筋,安装预应力管道。按设计在合拢段两端梁段的顶板和底板靠近腹板的位置焊接4个型钢刚性连接。在顶板和底板分别对称选择4根预应力束,两端同时张拉至50%设计张拉值。在合拢段两端箱梁上分别放置2个14 m3的水箱,注满水后在合拢段两端形成28 t的平衡荷载,水箱设置放水开关。选择

10、当天气温最低,气温变化不大的时段(一般选择晚上,浇筑合拢段混凝土,连续浇筑,一次成型。根据混凝土的浇筑速度,打开水箱开关卸载,基本保证合拢段在不变荷载下完成混凝土浇筑。5 结语贝雷桁架式挂篮具有结构简便,重量轻,安装、拆卸及使用方便、可靠,施工快速,浇筑施工中变形量小的特点,能很好的满足施工的需要。同时贝雷架的刚度大,抗弯强度高,自重轻,拼接容易,可完全重复使用。贝雷桁架挂篮施工有较好的经济性、安全性,在连续梁桥施工中得到较好的发展。摘要:结合唐万大桥连续梁桥工程的建设,阐述了贝雷桁架式挂篮的设计与应用。通过贝雷桁架挂篮的设计分析,较好的解决了悬臂施工用挂篮的组成及施工问题。关键词:贝雷桁架,

11、挂篮设计,应用1 引言预应力混凝土连续梁桥属于预应力桥梁中的一种,桥梁结构整体性能好、刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点。预应力混凝土连续箱梁目前广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工。贝雷桁架梁因具有可分解、能快速架设和装配简单等优点,常被用作桥梁悬臂浇筑施工的挂篮承重结构。同时贝雷桁架挂篮具有构造合理、受力明确、自重较轻、利用系数高、使用安全方便等特点,更主要的是其工程费用较低。对此,本文对连续梁桥的悬臂浇筑施工用挂篮形式,对贝雷桁架挂篮在施工荷载下的设计进行分析。2 工程概况唐万大桥主桥5#、6#、7#墩上部构造为变截面预应力混凝土连续箱梁,跨径布置

12、为30m+2×50m+30m。上部箱梁为单箱单室变截面直腹板连续箱梁。箱梁0#块梁高为2.8 m,跨中梁高为1.6m,箱梁顶板全宽为8.5m,顶板厚度为0.25m。主桥5#、6#、7#三个主墩,每个墩悬浇施工节段为2×7段。采用两幅挂篮对称悬臂现浇施工,0号梁段采用搭设支架浇筑。全桥共4个合拢段,按先边跨,后中跨的顺序合拢。3 挂篮设计挂篮通常由主桁架、悬吊系统、锚固系统、行走系统及工作平台、底模架等部分组成。为保证施工质量,加快施工进度,挂篮的合理设计师重要环节,在设计中要求挂篮自重轻,结构简单、受力明确、移运方便,并要求坚固稳定、变形小、便于锚固、装拆、要尽量利用现有构

13、件;另外要求挂篮刚度大,使其在灌注混凝土的过程中可以迅速调整模板标高;最后设计时应尽量做到挂篮除主桁架上的滑道外可以整体一次移动就位。3.1 挂篮的设计原则挂篮是实施悬臂浇筑施工的主要设备。它是一个能够沿轨道行走的活动脚手架,并悬臂挂在已经完成悬浇施工的悬臂梁段上,用以进行下一梁段施工,如此循环直至梁段浇筑完成。由于梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力及管道压浆等均在其上进行及又属高空作业,且为梁段的承重结构,所以,挂篮设置除应保证强度安全可靠外,还应满足变形小、行走方便、锚固、装拆容易以及各项施工作业的操作要求,并注意安全防护设施。3.2 贝雷桁架杆件组成及性质贝雷桁架主要

14、构件由桁架、桁架连接销、支撑架、桁架螺栓4种构件组成。每片贝雷桁架主要受力构件由桁架、支撑架连接而成,支撑架用8#工字钢厂家生产的90cm标准架。整个桁架由贝雷桁架片通过端部连接销拼装而成。2.3 挂篮结构的组成及性质挂篮由主桁架、上横梁、底篮和吊杆4个主要部件组成,主桁架采用标准贝雷架拼接。单个挂篮共两组主桁架,根据箱梁段的最大重量,每组主桁架由3组贝雷架拼接,每组贝雷架由5片组成,采用支撑架将3组贝雷架连成整体,主桁架长度15 m,高度1.5 m。单个挂篮有前后两组上横梁,每组横梁由2根40#工字钢拼接,长度12米,满足桥梁宽度8.5 m的要求。上横梁采用适当的方法连接固定在主桁架上,避免

15、施工过程中产生滑移,上横梁之间用20号槽钢分左右两道连接,形成整体,同时增强横梁的抗倾覆能力。底篮由下横梁和底模系统组成。下横梁分前后横梁,根据悬浇箱梁的重量及吊杆的分布,前后横梁均采用2根40#工字钢并排焊接放置,工字钢之间用钢板间断焊接形成整体横梁,前后横梁上纵向铺设25#工字钢,横向间距为42cm,上层铺设6 mm厚钢板组成底模系统。吊杆采用32mm精轧螺纹钢筋,前后各4根吊杆,前后吊杆的水平距离为4.25 m,吊杆上端配YGM锚具、用型钢垫块固定在挂篮上横梁顶面,下端采用型钢垫块与底篮横梁连接,确保横梁的安全。挂篮的自锚系统采用32 mm精轧螺纹钢筋,上端用型钢垫块固定在主桁架末段的顶

16、面,下端用型钢垫块固定在梁板底部。根据施工荷载,每组主桁架的后端需要有2根后锚杆,确保悬浇施工安全。挂篮的外侧模和内顶模均采用骨架整体钢模,并采用整体滑移系统,达到整体安装、整体脱模、整体滑移的目的,这样可以加快工序施工进度,降低劳动强度。4 工程应用4.1 挂篮拼装1在箱梁0#梁段顶面安装挂篮支座和滑道,支座位于箱梁腹板的正上方,用贝雷架拼装主桁架,贝雷架之间用支撑架将其连成整体形成主桁架,将主桁架安装在支座上。2在主桁架上安装上横梁,上横梁分为前、后两组横梁,横梁均由两根40#工字钢组成。前后横梁采用型钢连接成整体,以增强其稳定性。然后安装吊杆,底篮的前端吊杆固定在主桁架的前横梁上,后端吊

17、杆固定在已浇箱梁底板和顶板上。3底篮前后横梁均由两根40#工字钢组成,工字钢用10mm钢板焊接成整体。前、后横梁上铺设13根25#工字钢作为底模的承重梁,再在上面铺设6mm钢板组成底模系统。4安装外侧模和顶模,外侧模和顶模分别采用22#工字钢作为承重梁,前端悬挂在前横梁上,后端悬挂在箱梁顶板上或后横梁上,承重梁承受模板及混凝土的重量。4.2 预压挂篮一套挂篮包括主桁架、横梁、底篮和内外模,总重约为25 t,悬浇箱梁段的重量从48 t-55 t不等,每段箱梁悬浇时挂篮主桁架的挠度值均不相同,为了了解挂篮在不同荷载下的施工挠度,更准确地控制箱梁顶面高程,必须对挂篮进行预压。预压的同时消除挂篮的非弹

18、性变形。预压可采用堆载或者大吨位千斤顶反力加载,加载时详细记录各级荷载下挂篮主桁架的挠度值,作为悬浇施工时立模标高的参考。从唐万大桥预压结果数据显示,挂篮非弹性变形在6mm,弹性变形根据各等级荷载的不同,最大弹性变形在24mm。4.3 1号梁段施工1号梁段挂篮为整体挂篮,安装好挂篮中部的反力锚杆,按挂篮的预压挠度值和设计要求的预拱度调整底模的标高和侧模的标高。绑扎1号梁段的底腹板钢筋,安装预应力管道和竖向预应力钢筋,然后安装腹板内侧模及顶板内模,绑扎顶板钢筋,安装顶板纵向预应力,浇筑顶板混凝土,混凝土浇筑顺序先浇筑底板混凝土至腹板倒角以上,间隔一定时间后,再浇筑腹板混凝土及顶板混凝土。待混凝土强度达到90%设计强度后,按规范张拉箱梁预应力并压浆。4.4 合拢段施工合拢段施工利用挂篮安装合拢段底模和侧模,绑扎底板,腹板和顶板钢筋,安装预应力管道。按设计在合拢段两端梁段的顶板和底板靠近腹板的位置焊接4个型钢刚性连接。在顶板和底板分别对称选择4根预应力束,两