大跨度橋梁掛籃施工線性變形分析

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摘要：在橋梁施工過程中，懸臂施工是其中一種重要的工藝。本文通過對橋梁掛籃施工技術的分析，結合工程實踐，提出了橋梁工程中掛籃施工的線性變形控制方法。

關鍵詞：橋梁工程；掛籃施工；控制方法

1研究背景及意義

近年來，由于社會發展和科學技術的提升，大跨度橋梁工程已經成為了一種普遍需求，采用掛籃施工克服了地形等自然條件對施工的限制，但對橋梁強度和線性結構，施工方式和澆筑手段，都提出了更高的要求。大跨度橋梁工程中，掛籃更加復雜，需要考慮實際工況和各部位受力載荷。故研究掛籃施工相關控制方法，能夠宏觀安排施工方案，合理提高工程安全系數。

2掛籃種類及結構介紹

根據受力結構不同，可以將施工掛籃分為斜拉式、桁架式、型鋼式、混合式。桁架式掛籃一般由桁架系統、懸吊系統、模板系統、錨固系統、滑道系統等部分組成。桁架是掛籃的載荷受力結構，不同吊籃桁架結構不同，有平行式、三角式、弓弦式、菱形等。平行桁架一般需要外加平衡塊進行受力補償，由于可采用貝雷梁進行桁架制作，所以可選性多，制作簡單，成本較低。但由于掛籃自重大，所以對梁的承載要求高，外部載荷受限，導致施工效率較低。三角桁架的受力主桁架為三角形組合梁，縱梁是壓彎件，當縱梁太長時，水平分力太大，可能會造成結構失穩，所以也會有載重限制，通常來說縱梁應小于4m。菱形掛籃的受力桁架為菱形結構，由于菱形桁架結構節點受力，梁之間的受力為拉力和壓力，沒有壓彎件，所以承載能力較強。懸吊系統由吊桿、外導梁等部件組成，起到對側模的支撐作用。同時外導梁與梁體懸掛相連，可以對體系進行高度和位置調整。模板系統包括內模、底模和側模。內模通常采用木模，底模和側模為鋼制，模板面采用竹膠板等材料，有利于澆筑質量，且降低了施工成本。錨固系統由固定梁和吊帶組成，在施工過程中由于模板移動或者澆筑時，掛籃受力將不平衡，所以需要錨固系統進行平衡。滑道系統用于支撐和移動掛籃，應當在每一主桁架施加一個滑道，便于掛籃移動。由于橋體結構、自然條件限制、設計人員習慣等，對于掛籃的選擇也各不相同。一般來說，掛籃的選擇依照以下幾點：（1）掛籃及橋梁施工系統要以剛度要求為前提，保證掛籃穩定性，防止澆筑時受力不平衡導致傾覆，以保證施工安全。（2）應盡量減輕掛籃的自重，減小掛籃的變形，應力等，同時盡量使用簡單的桁架結構，以提升掛籃質量，縮短掛籃的制作時間，減小施工成本。（3）應設計靈活方便的行走和錨固系統，以增強掛籃系統靈活性。

3掛籃工程實例

某橋梁工程施工背景如下：水面寬約1km，深約20m，要求橋梁長度約1470m，寬度約28m，其中左右兩幅單幅寬約12.7m，兩幅間隔約3m。主梁采用單箱室，主墩為薄壁墩，采用鉆孔樁灌注承臺。橋梁工程施工立面圖和斷面圖分別如圖1、圖2所示。

4掛籃施工控制方法

4.1撓度控制實驗。施工中采用線性變形控制方法，即通過建模仿真，受力分析等試驗手段和計算手段，嚴格控制梁的撓度，當測量結果與預設情況有較大偏差時，通過進行誤差分析及時發現解決問題。利用相關仿真軟件對橋梁建模仿真，并進行受力分析。在施工過程中，橋梁的結構載荷，模型約束條件會發生變化，所以可通過分析前一階段施工狀況，對下一階段施工要求進行一定的控制。首先在主梁設置水準處，當達到控制需求時，將開展控制工作，主要考慮施工情況、混凝土狀況等，還要進行梁的立模標高，這將是梁體線性分析，結構應力分析的基礎。為了消除梁體豎向變形對測量的影響，過程中通常需要預設預拱度，并考慮其他線性控制因素，以便于將測量結果和理論對比，分析施工可靠性。此外，測量撓度需要實時進行，以提高測量結果可靠性。此外，為檢驗掛籃載荷是否符合標準，并測量掛籃撓度值，提高澆筑過程的安全性，控制過程需要進行掛籃加載試驗。本橋梁施工過程中施加了拉桿，用于消除混凝土不能完全貼合掛籃表面的影響，但實際計算中忽略了拉桿，這會造成計算結果與實際情況存在一定差別。實驗主要過程如下，首先選取兩個對稱觀測面，布置一定數量觀測點，然后施加負載，并按照一定速率加載，最大載荷為130%自重加施工載荷。在原始位置進行過標定后，加載后掛籃偏移量可以通過實驗測量數據計算得出。掛籃的撓度主要由鋼結構彈性形變造成，在施工前預設預拱度，便可計算出掛籃撓度。本工程中掛籃計算模型和撓度數據分別如圖3、表1所示。除以上撓度測量控制試驗外，還可進行橋墩頂部沉降測量和結構預拱度測量。橋墩頂部沉降測量需要在橋梁同側和橋墩中心設置測量點，可以測量得到橋梁頂部標高與沉降誤差。結構預拱度測量目的是掌握施工過程中橋梁位置變化，需要將控制橋梁底部標高，在橋梁梁體底部、腹板、橋面分別設置測量點。待混凝土澆筑后，應測量梁體底部標高和頂部預埋鋼筋的高度差，即通過頂部標高反映底部標高。4.2撓度控制分析。根據不同工程要求，設置相關控制標準。例如橋梁施工過程中有明顯物理縫隙，或掛籃位置與預設位置有偏差，便需要提高測量精度，完善撓度變形控制。同時，需要提高常規測量精度和可靠性，比如進行實時測量，避免在惡劣天氣測量，統一測量制度等方法，都可提高測量精度，提高工程可靠性。控制過程中需注意以下幾點：（1）在施工以前統一控制標準，以保證測量精度和可靠性。同時，線性測量點應設置在橋梁主墩0#的中心，并且定期進行核查。（2）測量要實時進行，從而掌握橋梁實時動態變化，為控制過程和實時調整施工階段計劃。（3）綁扎鋼筋會造成標高模板變化，所以混凝土澆筑后，需要進行復核，以保證澆筑模板精確性。

5結語

本橋梁施工工程中應用了相關建模仿真軟件，對橋梁結構進行了受力分析，計算得出了橋梁撓度，通過階段性線性控制分析，對下一階段掛籃施工標準進行了動態的校核與調整，從而保證了橋梁整體施工的規范型和可靠性。從以上分析和討論中可以看出，在階段性施工過程中開展及時的控制過程，不僅可以糾正和調整前一階段施工誤差，還可對整個施工工程起到保障作用，同時提供了詳細的實驗數據和理論分析，為設計者增加了經驗。在進行橋梁掛籃施工時，保證橋梁實際施工結構與設計結構一致，受力載荷與撓度變化一致，是橋梁施工規范和使用安全的關鍵所在。施工過程中掛籃會發生形變，所以需進行載荷試驗；同時，通過線性控制，分析橋梁受力狀況，設置測試點，進行立模標高，設計預拱度，對于合理制定施工流程、完善施工步驟、確保施工質量具有重要意義。

參考文獻

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[2]李美蓮.某橋梁懸臂掛籃施工控制技術研究[J].中外建筑，2018（9）：261-262.

作者:潘建平 單位:江蘇金堰交通工程有限公司