【摘要】寧波大榭島跨海公鐵兩用橋，正橋主梁為123．6m＋170m＋123．6m三跨連續(xù)剛構，采用斜拉掛籃對稱懸澆施工。速度快，質量好，效益優(yōu)。
【關鍵詞】斜拉掛籃
設計 施工
一、工程概況
寧波大榭島跨海公鐵兩用橋，正橋為123.6m+170m+123.6m三跨連續(xù)剛構。主梁橫截面為單箱雙室，斜腹板式。橋寬28.2m，鐵路居中，公路分設兩側。雙壁墩墩頂梁高10.75m、底寬12.0m，中跨跨中及邊跨直線段梁高4.75m、底寬16.0m（如圖1），梁底呈圓曲線，R=513.9m。主梁采用掛籃對稱懸澆施工。每個施工臨時"T"構由22個節(jié)段組成，依次為（C1-C4）4個2.5m段，（C5-C9）5個3.0m段，（C10－C13）4個3.5m段，（C14一C22）9個4.0m段。最重節(jié)段（C5）重335t。
二、掛籃設計
掛籃作為一種移動支架，其結構形式多種多樣。桁架式、三角式、型鋼式、混合式、斜拉式。前四種掛籃均通過若干豎直吊杯將掛籃重量、混凝土荷載、施工荷載傳于橫梁，再傳力于主梁。掛籃走行時依靠后端壓重對前支點產(chǎn)生的力矩，平衡掛籃自重產(chǎn)生的傾覆彎矩。掛籃自重較大，一般每立方米混凝土用鋼量為2～3.5t。不能滿足該橋梁掛籃重量不超過節(jié)段
混凝土重量60％的要求。故決定采用斜拉掛籃。
1．設計構思
掛籃所受荷載前端主要由四根斜拉索錨固于斜上橫梁，后端主要靠四根后吊索錨固于已成梁段底板上。內(nèi)模及測模所受豎向荷載，分別由其滑梁吊帶豎直吊掛于掛籃前上橫梁及混凝土梁頂板上。主梁尾部錨固于箱梁頂板，為平衡掛籃斜拉索產(chǎn)生的水平分力，掛籃設上、下限位器。掛籃分三次走行到位：第一，主梁走行；第二，外側模及底模走行；第三，內(nèi)模走行。走行方式滑移。
2．掛籃結構
掛籃主要由主梁系統(tǒng)、斜拉索、后吊索系統(tǒng)、限位走行系統(tǒng)、底模及底摸平臺、外模、內(nèi)模等構成，其構造如圖2所示。
（l）主梁系統(tǒng)
掛籃設3根主梁，用型鋼聯(lián)成框構。每根主梁長11.6m，為高800mm、寬
440mm的16Mn鋼箱梁。主梁主要用來傳遞掛籃懸澆施工時斜拉索及前吊帶的拉力。主梁支承墊塊直接作用于混凝土箱梁頂板。主梁尾部接后上限位，以平衡斜拉索產(chǎn)生的水平力及固定主梁位置。主梁后端設后錨固，主梁走行時后錨固換成反壓輪，后錨固及反壓輪的作用是防止掛籃傾覆。主梁中部設球形鉸座對支承斜上橫梁，并使斜上橫梁可以在一定的范圍內(nèi)轉動，以滿足不同節(jié)段施工需要。主梁前端設前橫梁，通過吊桿吊著模板滑梁。內(nèi)、外滑梁分別由2[30，2[55組成，長約10.2m，隨主梁一起前移。主梁前端設張拉工作平臺。
（2）斜拉索、后吊索系統(tǒng)
掛籃有4根斜拉索，箱內(nèi)兩根，箱外兩根。根據(jù)內(nèi)、外斜拉索分別采用不同的形式。斜拉索下端鉸接于前托梁，上端通過螺母錨固壓在斜上橫梁上。調節(jié)錨固螺母可以改變斜拉索的索力大小。斜拉索解除前，掛籃底模平臺需進行支承體系轉換，將底模平臺前端臨時吊掛在混凝土箱梁底板上。以代替斜拉索吊掛底模平臺，便于主梁及滑梁的走行。
掛籃有4根后吊索，后吊索下端接后托梁，上端錨固于混凝土箱梁底板，和斜拉索一道為掛籃底模平臺提供支承。后吊索由上、下分配梁，鋼絞線，錨具，連接器等組成。邊吊索受力較大，為8根7φ5鋼絞線，中吊索受力小，為5根7φ5鋼絞線。
（3）限位系統(tǒng)
為平衡掛籃斜拉索所產(chǎn)生的水平力，分別在掛籃主梁后面和底模平臺后面設上、下限位器。后上限位共三套，其-端絞接于掛籃主梁尾部，另一端錨固于混凝土箱梁頂板，通過收緊腹板豎向粗鋼筋，依靠限位板與混凝土梁間靜摩擦承力。后上限位還可微量調整掛籃主梁的位置。后下限位共四套，包括抗剪柱及螺旋千斤頂。千斤頂上專設球型墊塊，使其在水平放置時能夠滿足掛籃施工需要，旋動螺旋頂可調節(jié)底模位置。
（4）底模及底模平臺
基于混凝土梁底板寬度的變化，掛籃底模分為基本節(jié)及調整節(jié)，基本節(jié)為鋼模，固定于底模平臺，在整個懸澆施工中不作變化。調整節(jié)為木模。底模下設縱梁為2[36，共29道，初先安裝23道，以后隨混凝土箱梁底板不斷加寬，增大底模寬度，增加縱梁數(shù)量。底模縱梁壓在前、后托梁上。前、后托梁均為16Mn鋼箱梁，長23.8m，分節(jié)制造螺栓拼接。前托梁上設
四個與斜拉索連接的環(huán)梁。后托梁由后吊索吊掛于混凝土箱梁底板。前、后托梁間設角鋼剪力撐，以保證底模平臺的方正。底摸平臺上還設有兩道限位縱梁，以限定外模及支架位置并在外模和底模一起走行時起連接作用。底模平臺所承受的水平力，由下限位器傳給混凝土箱梁底板。
（5）外模及外模支架
由［12，[8，[20焊成橋架，在其上鋪焊6mm鋼板組成。桁架上設上、下兩排圓滾。上排供外模走行，下排用于滑梁走行。掛籃懸澆施工過程中，可隨混凝土箱梁高度的不斷減小，分階段切除外模及支架下端贅余部分，以減輕掛籃自重，減少橫向風荷載。
（6）內(nèi)模
內(nèi)模桁架頂部中間斷開，用夾板連接，可以調節(jié)桁架寬度，以適應混凝土箱梁腹板厚度的變化。為便于拆模，內(nèi)模隅角處設轉動鉸。根據(jù)梁體高度較大（10．75～4．75m），在全斷面一次澆注的前提下，內(nèi)模腹板設計為抽插式，隨混凝土灌注高度的增加而升高。從而保證了腹板的灌注質量。內(nèi)、外模間設拉桿。拆模后，內(nèi)模落在內(nèi)滑梁上，用倒鏈拉動前移。
（7）掛籃各部件重量及設備
掛籃各部件重量如表1，配套設備如表2。
3．結構計算及設計
（1）掛籃設計依據(jù)
寧波大榭島橋結構圖紙；
《鐵路橋涵設計規(guī)范》TBJ2-96；
《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTJ041－89；
《鐵路橋涵施工規(guī)范》TBJ203－96；
《鋼結構設計規(guī)范》GBJ17-88。
（2）計算工況
工況1--掛籃懸臂澆筑混凝土；工況2－一掛籃主梁走行；
工況3--掛籃外模及底模走行；工況4－一掛籃內(nèi)模走行。
（3）斜拉索
斜拉索下端作為前托梁的彈性支點，按超靜定梁計算掛籃斜拉索拉力。計算結果（計算過程略）：中斜拉索Nmax=65t/根，邊斜拉索Nmax＝15t/根。斜拉索作為該掛籃中最重要的受力結構，且在實際操作中難以保證實際應力與計算值相符。所以結構設計中按偏安全考慮。即
中斜拉索索力
N＝100t／根（65＋15）*1.25＝100t
邊斜拉索索力 N＝40t/根 65*0.5+15＝
37.5t
中斜索下段采用10φ15.24鋼絞線，上段為2*3.6m張拉桿。二者通過一特殊連接器連接。其構造如圖3所示。
邊斜拉索為2-φ32精軋螺紋鋼，分2～3節(jié)，節(jié)間用JLL連接器連接。其構造如圖4。
（4）抗剪往（圖5）
掛籃四個抗剪柱所受水平力的總和等于斜拉索水平分力的總和。抗剪柱設計中四個抗剪住結構形式相同，考慮由兩個抗剪柱受力。即單個抗剪柱承受水平力的一半。抗剪柱預留孔壁混凝土的側抗力為一力偶，平衡外力。側抗力作用在混凝土面內(nèi)1/6厚度的位置。
C22號梁塊水平力最大，抗剪柱所受彎矩最大，控制設計。混凝土箱梁底板厚40cm，一根抗剪柱承受水平力H1=43t。由
計算得R1=69t，R2＝112t。R1，R2作用位置設24mm厚預埋鋼板100VMM*400mm鋼板后混凝土共同受力。
規(guī)定梁體混凝土強度達80％才移動掛籃，進入下一節(jié)段施工。故混凝土強度按設計強度的80％計。即Ra=0.8
* 420＝336kgf／平方厘米。
[Nc]=40 * 10 *
336＝134400kg＝134．4t＞112t
（5）后上限位（圖6）
掛籃后上限位最大承受86t水平力（C22號梁塊施工）。但三個后上限位受力很不均衡，中主梁后上限位承受62％的水平力，兩邊主梁后上限位僅承受38％水平力。三個后上限位結構相同，中主梁后上限位控制設計。
水平力由限位板與混凝土面的摩擦力平衡，每根豎筋加力35t，摩擦系數(shù)μ=0.4，則靜摩擦力f＝0.4*（8*35-53.32*
tan25．20）＝102t。
抗滑安全系數(shù)
n＝102／53.32＝1．9
（6）掛籃抗傾覆計算
掛籃走行分三步進行：第一，將掛籃后錨固換成后反壓，走行掛籃主梁；第二，安裝掛籃后上限位，走行底模及外模；第三，走行內(nèi)模。內(nèi)模走行時，梁塊底板及腹板鋼筋已綁扎，斜拉索未安裝，掛籃前端荷載傳到主梁，此時為最不利狀態(tài)（如圖7）。斜拉索安裝完成后，不再有傾覆問題。
為防止掛籃傾覆，主梁走行到位后，其后部須上好兩個后錨固及一個后反壓。后錨固每個受力35t，后反壓單個受力20t。
傾覆力矩：
M傾=40*5+2.5*6+0.34*6.6*6.6*0.5=222.4t*m
抗傾覆力矩：
M抗傾=20*3.1+35*（4.3+4.7）+0.34*5*5*0.5＝381.2t*m
抗傾安全系數(shù)
n＝ M抗傾/M傾=381.2/222．4＝1．71＞1．5
三、掛籃施工
以C1，C2節(jié)段為例來說明掛籃施工過程。
1．C1節(jié)段施工
（1）C0施工完畢，開始掛籃拼裝：在墩旁支架上組拼掛籃模平臺，在0塊頂組拼掛籃主梁，安裝后錨固及后上限位，組拼前上橫梁，斜上橫梁；將底模平臺提升到位，拼裝外側模及支架。
（2）掛設斜拉索，按C1節(jié)段重的1.2倍加載做靜載實驗，觀察掛籃各部件受力及變形情況。
（3）綁扎底板及腹板鋼筋，立內(nèi)模，綁扎頂板鋼筋。
（4）調整掛籃斜拉索及后吊索索力，使掛籃底模平臺后端鎖死，前端預抬約1cm。
（5）混凝土灌注、養(yǎng)生，張拉預應力。
2．C2節(jié)段施工
（1）安裝底模平臺臨時吊掛，放松解除斜拉索、后上限位、后錨固，放松內(nèi)外滑梁吊帶，前移主梁支承墊塊2.5m，主梁前移至C2節(jié)段施工位置。安裝主梁后錨固。
（2）拆除底模平臺臨時吊掛。調整掛籃底模寬度，外側模及底模前移2.5m，至C2節(jié)段施工位置。
（3）安裝掛籃后吊索、后下限位、兩邊斜拉索。將前托梁掛在掛籃主梁前端。綁扎底板及腹板鋼筋。
（4）調整掛籃內(nèi)模并走行至C2節(jié)段施工位置，安裝掛籃中斜拉索，解除前托梁與主梁間吊掛，綁扎頂板鋼板。
（5）調整掛籃斜拉索及后吊索索力，使掛籃底模平臺后端鎖死，前端預抬約1cm。
（6）混凝土灌注、養(yǎng)生，張拉預應力。
四、掛籃特點
（1）掛籃重量輕，降低橋梁懸臂施工過程中端部荷載，使橋梁設計更為經(jīng)濟，對于大跨度橋梁更是如此。
（2）掛籃構造簡單，機加工量少，一般可在現(xiàn)場自制。大型結構件采用螺栓連接，拆除后可做其他用途，提高了構件的重復利用率。
（3）掛籃斜拉索采用張拉桿式設計，斜上橫梁與主梁間使用球形鉸座，自動適應斜拉索角度變化，使斜拉索安裝方便，調索簡單。后下限位采用抗剪柱加螺旋千斤頂。受力明確，結構安全可靠。
（4）掛籃主要受力部件為鋼箱梁，而非桁架，混凝土灌注過程中總變形＜
1cm。灌注前只需預抬5～10mm，就無需再做其他調整。掛籃后吊索的預緊，有效防止了新、舊接縫的錯臺、開裂。
五、結語
斜拉掛籃用于混凝土連續(xù)梁的懸澆施工，已有諸多成功的先例。但運用于如此大的梁塊的懸澆施工，尚不多見。該掛籃運用于寧波大榭島橋的工程實踐取得了成功。正常施工條件下11～12d完成一個節(jié)段。目前該橋兩邊跨已順利合龍，中跨合龍將于5月底6月初完成。
該掛籃不足之處：掛籃走行過程，特別是外側模支架與底摸平臺間連接有待進一步優(yōu)化。
參考文獻
[1]華有恒，王仲康．短平臺復合型牽索掛籃的設計與計算．橋梁建設，1995（3）
[2]平復強，楊世福．滑動斜拉式掛籃的設計與施工．橋梁建設，1989（4）
