大吨位牵索式前支点挂篮高空拼装技术

大吨位牵索式前支点挂篮高空拼装技术

赤石特大桥为四塔双索面预应力混凝土斜拉桥，其主梁施工采用前支点牵索式挂篮悬臂施工工艺，挂篮自重达280吨，设计承载力为750吨，且安装高度距离地面高达200m，由于受塔吊起重性能的限制，挂篮安装的部分构件不能直接安装到位，需在0号块支架上进行平移。文章以该工程实例为背景介绍大吨位牵索式前支点挂篮在无直接的垂直运输设备情况下的拼装技术。

标签：斜拉桥；大吨位前支点挂篮；高空；平移安装技术

1 工程概况

赤石特大桥主跨结构为165m+3×380m+165m四塔预应力混凝土斜拉桥，其跨径在目前同类型桥梁中列世界第一。主桥位于湖南省郴州市宜章县赤石镇下欧村、渔溪村之间的河流阶地及河漫滩上，隶属山区特大型桥梁施工，施工环境及条件恶劣。主梁采用单箱四室箱型断面，主梁中心高3.2m，箱梁顶宽27.5m，风嘴部分宽度为2×0.25m，桥面设置2%的双向横坡，主梁沿纵桥向设置2.5%的纵坡，梁段划分为8m、6m、4m三种长度，除主梁0号块26m在横梁顶面及支架上现浇，其余梁段均采用前支点挂篮悬浇施工工艺，1号梁段单侧浇筑混凝土290方，标准梁段浇筑混凝土220方，主梁标准梁段三维结构如图1。

图1 主梁标准梁段三维结构图

2 挂篮总体构造、设计特点及制造要求

2.1 设计概要

本挂篮为大型前支点挂篮，设计承载混凝土重量754吨。设计将其安全与可靠放在首要位置，承载平台，牵引系统，锚固系统均给予了充分的安全储备，同时设计中充分考虑了高空风荷载作用下挂篮的整体抗风稳定性要求。

挂篮设计承载平台刚度大，并在适当位置配置锚杆，以减少箱梁纵横向变形及“错台”量；长大构件分段制作满足运输及现场拼装的要求；满足浇筑、移动及调整等使用功能的要求，适用于主桥主梁8m、6m、4m节段浇筑。

2.2 总体构造

挂篮由承载平台、牵引系统、行走系统、定位系统、锚固系统、模板系统、操作平台及预埋系统等组成，挂篮总体结构如图2。

图2 挂篮总体构造图

2.3 设计特点

本挂篮悬浇最大节段长度8m，桥面宽28m，最大悬浇节段重量大754t，其设计具有如下特点：

（1）挂篮整体刚度好，满足了抗倾、抗风稳定性要求。挂篮的主要组成部分承载平台为平面刚结构，构造简单，受力明确，安装方便。在保证平台刚度和强度的前提下，尽量减轻平台的质量。挂篮结构及部件采用拼装式，可重复利用[1]。

（2）模板系统主要由底模、侧模等组成。全部采用大模板结构，提高混凝土外观质量，同时有效的控制桥形，缩短施工周期。

2.4 制造要求

结合本桥施工特点，大桥位于山区乡村，进场条件受限制，且主梁距离地面高度180m，现场安装时只能利用主塔施工起吊设备塔吊吊装，单塔起重设备为一台川建C7022、一台波坦MC230，最大起重量分别为16t、10t。为确保挂篮能够顺利运输及安装，在完成挂篮承载平台受力分析确定出主纵梁、横梁以及次纵梁的结构形式后，采取在工厂分段制作的方式，拼装接头采用高强度螺栓进行连接，分段制作主要考虑为运输的方便以及安装现场设备的吊重能力，制作单件重量不超过12t（主纵梁1单件重为12.909t，实际加工时预留接头现场焊接，单件重最重为11.3t）。

3 挂篮安装平台

为确保挂篮安装有安全操作施工平台，在横梁两侧安装0号块施工三角支架，该支架同时做0号块悬臂段混凝土浇筑承重支架。支架主要由型钢焊接而成，单侧布置10片支架，支架间焊接平联及风撑，增强支架的整体稳定性，支架顶面铺设分配梁及花纹钢板，外侧临边位置焊接1.5m高护栏，形成封闭施工平台，不发生高空落物，确保施工操作平台安全可靠。

4 挂篮安装

4.1 挂篮安装总体思路确定

常规前支点挂篮安装施工方法主要采用：支架拼装、地面拼装后整体提升两种施工方法，本项目受施工条件限制，8号墩山体原地面无拼装平台，同时采用整体提升施工，需要在桥面加工大型悬挑支架，拆除顶面0号块悬浇施工支架等，综合以上因素考虑采用支架拼装施工方案。

根据挂篮制造单件重量不超过12t以及现场起重设备性能综合考虑，挂篮安装时采用塔吊提升安装，除主纵梁1单件重量超出波坦MC230起吊范围，其它单件均可直接起吊，为解决起吊问题，在支架顶面设计主纵梁横移及纵移小车，先利用C7022塔吊将单侧主纵梁1吊至横移小车上，沿横桥向移动至设计轴线

上固定，再依次吊装前横梁及C7022塔吊侧主纵梁1至纵移小车上，利用10t 手拉葫芦在0号块支架顶面将主纵梁与前横梁组合件整体移动至设计位置，最后利用塔吊按照设计图纸依次吊装挂篮各构件，利用高强螺栓连接成整体。主纵梁5受0号块悬浇长度及支架长度影响不能安装，在浇筑0号块前将主纵梁5吊装至支架顶面，待1号块浇筑完成挂篮前移4m后再安装主纵梁5。

4.2 主纵梁1平移、纵移装置的设计

主纵梁1横向移动装置采用工25工字钢制作横移小车，小车底部安装四台由NJ2312M型轴承制作的滚轮，以减小横向移动过程中的摩擦力，小车横向移动过程中由于没有承重结构，所以在垂直承重三角架方向安装两根HN700×300型钢作为小车横向移动的轨道，小车横移采用3t手拉葫芦即可完成，以此即可实现主纵梁1的横向移动。

主纵梁1的纵向平移待整个主纵梁1和前横梁安装完成后进行，纵向移动托架采用横向移动轨道的两根HN700×300型钢制作，型钢间设置平联增强纵向移动托架的刚度及稳定性，纵向移动托架底部安装12台由NJ2312M型轴承制作的滚轮以减小移动过程中的摩擦力，纵向平移采用4台5t的手拉葫芦完成，以此即可实现对主纵梁1的纵向移动，从而完成对主纵梁1的定位。横向、纵向平移托架的设计见图3。图3 主纵梁1横移、纵移小车图

4.3 主纵梁1与前横梁安装

主梁0号块支架安装完，焊缝探伤合格预压结束后进行挂篮安装工作。挂篮安装前测量放样主纵梁纵移轨道顶面标高以及主纵梁中轴线，在0号块支架顶面安装主纵梁纵移轨道，调整轨道标高处于水平，确保主纵梁前移过程中受力均匀，待准备工作完成后，进行主纵梁纵移、横移小车的安装，安装完成后开始进行挂篮的吊装施工。下面以赤石特大桥主7号墩后退方向侧挂篮安装为例进行说明，其它部位安装方法基本相同。

主纵梁1与前横梁安装施工流程（见图4）：（1）第1步。检查塔吊起重设备确保安全起吊，利用川建C7022塔吊起吊左侧主纵梁1至横移小车上。（2）第2步。安装三台手拉葫芦将主纵梁1移动至左侧设计轴线位置后型钢焊接固定，与纵移小车固定。其中两台手拉葫芦向前拖移，一台手拉葫芦做保险，控制手拉葫芦移动速度。（3）第3步。利用川建C7022塔吊起吊右侧主纵梁1至纵移小车顶面，利用10t千斤顶微调至设计轴线位置，型钢焊接固定右侧主纵梁1。（4）第4步。塔吊分别起吊前横梁至安装位置，吊装时从一侧依次安装到位，安装时前横梁底部支垫钢管与0号块支架固定，待前横梁安装完成后测量检测前横梁、主纵梁1轴线及标高是否满足设计要求，不满足要求利用10t千斤顶进行微调至设计位置，焊接主纵梁1与前横梁连接位置的焊接接头。（5）第5步。依次拆除前横梁底部钢管支撑，将前横梁、主纵梁1与纵移型钢进行焊接固定形成整体。（6）第6步。在主纵梁纵移托架前安装4台10t手拉葫芦，后侧安装2台10t 手拉葫芦，进行主纵梁、前横梁整体前移至设计位置，利用型钢将主纵梁、前横梁与0号块支架焊接固定，至此完成主纵梁、前横梁的安装工作。