1.概況
漳州戰(zhàn)備大橋主橋采用三跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋。梁體為單箱三室截面，支點(diǎn)處梁高3.8m，跨中處梁高2.4 m，梁高按二次拋物線變化，箱梁頂板寬27.0m，翼緣板懸臂長(zhǎng)4.5m，梁底寬16.24-17.0m，兩外腹板斜置。設(shè)有縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力。
結(jié)構(gòu)體系為塔墩分離、塔梁固結(jié)形式，0號(hào)塊梁段長(zhǎng)12m，1號(hào)、2號(hào)節(jié)段長(zhǎng)3.5 m，3-15號(hào)節(jié)段長(zhǎng)4.0m，梁段最大重量為210 t(5號(hào)節(jié)段)。
該橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)掛籃施工的要求：①掛籃承載力不小于2100 kN，掛籃自重及全部施工荷載控制在1100kN 以內(nèi)；②各梁段采用一次澆注混凝土，確保掛籃有足夠剛度；③滿足伸臂現(xiàn)澆及掛籃移動(dòng)各懸臂施工階段的整體穩(wěn)定。
掛籃設(shè)計(jì)主要困難為：梁段自重大，寬幅梁全斷面一次澆注，應(yīng)同時(shí)滿足掛籃結(jié)構(gòu)剛度大、自重輕及施工方便的要求。
2.三角形組合梁式寬幅掛籃設(shè)計(jì)總體構(gòu)思
根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合國(guó)內(nèi)掛籃施工現(xiàn)有水平，掛籃設(shè)計(jì)注重整體功能，不片面地追求輕型指標(biāo)，總體構(gòu)思體現(xiàn)在5個(gè)方面。
2.1 減輕掛籃自重途徑
(1)選用一種受力合理、安全可靠的輕型結(jié)構(gòu)作為掛籃承重主桁；
(2)掛籃用材立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)鋼材，并便于加工；
(3)主桁與底平臺(tái)結(jié)構(gòu)分次走行降低掛籃平衡重荷載；
(4)充分利用后錨固。
2.2 縮短掛籃施工周期
(1)掛籃設(shè)計(jì)考慮各梁段全斷面一次澆注；
(2)掛籃走行考慮方便、快捷、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
2.3 保證懸澆混凝土質(zhì)量
模板設(shè)計(jì)注重混凝土外觀質(zhì)量，以剛度控制設(shè)計(jì)，采用新型材料制作模板，既減輕重量又堅(jiān)固耐用。制定箱梁施工實(shí)施細(xì)則，嚴(yán)格規(guī)范保持平衡施工及限制施工荷載的措施，保證箱梁施工安全和質(zhì)量。
2.4 改善施工條件和環(huán)境
設(shè)計(jì)掛籃時(shí)考慮所處位置箱梁面有寬敞的作業(yè)空間，便于放置各種機(jī)具和操作人員往返；在掛籃主桁上設(shè)置遮陽(yáng)雨棚，改善工人作業(yè)環(huán)境。
2.5 考慮通用性
對(duì)掛籃結(jié)構(gòu)適當(dāng)處理以適應(yīng)各種跨徑和不同寬度的各類箱梁施工。
3.三角形組合梁式寬幅掛籃總體構(gòu)造
圍繞總體構(gòu)思進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，掛籃主要技術(shù)參數(shù)如下：懸澆箱梁最大重量為210 t；梁段最大分段長(zhǎng)度為4.0 rn；梁段高度變化為3.8-2.4m；掛籃走行方式為穿心式千斤頂連續(xù)張拉錨固于后支腿上鋼絞線前移；提升模板方式為用鋼吊帶通過(guò)千斤頂提升；掛籃總重為105t；掛籃主桁最大撓度為25mm；底模平臺(tái)最大撓度<20 mm；工作縱坡≤ 3 。
戰(zhàn)備大橋施工掛籃主要由3個(gè)系統(tǒng)組成，即主桁承重系統(tǒng)、底模平臺(tái)和吊掛系統(tǒng)、平衡壓重系統(tǒng)。三角形組合梁式寬幅掛籃結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
3.1 掛籃主桁承重系統(tǒng)
掛籃主桁承重系統(tǒng)包括主桁與前后橫梁、行走裝置、后錨固裝置和遮陽(yáng)雨棚等。
(1)主桁與前后橫梁
由3片三角形主桁在其橫向設(shè)置前后橫梁及橫向聯(lián)結(jié)系組成空間桁架，并在三立柱間設(shè)置聯(lián)結(jié)系形成門架。主桁采用16/20 mm厚的16Mn鋼板焊接成梁高為820 mm抗扭性能良好的箱形截面?？紤]通用性和拆裝的方便性，鋼拉帶、立柱和主梁間均采用70mm(20CrMnTi)銷軸連接。這種結(jié)構(gòu)達(dá)到了使掛籃重量減輕的目的，且桿件布置合理、受力均勻，較好地發(fā)揮材料特性，并提供了一定的作業(yè)凈空。
(2)掛籃的走行裝置
掛籃的3個(gè)主梁下方分別設(shè)有前、后2個(gè)支腿及相應(yīng)的配套滑道，前、后支腿與主梁間通過(guò)φ25mm的長(zhǎng)螺桿連接。為提高三角形掛籃的操作凈空，支腿的設(shè)計(jì)高度達(dá)0.9m，寬度為0.35m。支腿下方緊貼焊接1塊厚度δ=2 mm 的不銹鋼板，并在支腿下方的滑道內(nèi)連續(xù)布設(shè)四氟板，四氟板與不銹鋼板之間的最大摩阻系數(shù)μ=0.05，可有效地減少掛籃前移阻力。
(3)錨固裝置
當(dāng)掛籃前移就位后，掛籃尾部通過(guò)錨桿與箱梁的邊(中)腹板內(nèi)12根斜(豎)向蹬筋(432精軋螺紋鋼筋)連接，錨固于后橫梁上，后橫梁上方設(shè)置千斤頂進(jìn)行錨桿張拉和錨固力釋放，錨桿與箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋連接設(shè)計(jì)了一種專門的連接器，能較好地適應(yīng)鋼筋埋設(shè)時(shí)在各個(gè)方向產(chǎn)生的誤差。
3.2 底模平臺(tái)及吊掛系統(tǒng)
由于漳州戰(zhàn)備大橋主橋的梁幅寬達(dá)27.0m，為單箱三室結(jié)構(gòu)，整個(gè)截面須一次整體灌注成形，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種底模平臺(tái)前(后)橫梁、縱梁均為桁片式的寬幅底模平臺(tái)(圖2)，為戰(zhàn)備大橋施工工藝的順利實(shí)施提供了有力的技術(shù)保證。
底模平臺(tái)的前吊掛采用鋼絞線和鋼吊帶配合使用，并通過(guò)分配梁錨固于前上橫梁上，鋼吊帶和鋼絞線間設(shè)置專用連接器進(jìn)行連接，以減少吊掛系統(tǒng)的重量，方便施工；而后吊掛則采用鋼吊帶錨固于前一節(jié)段箱梁底板上，底模平臺(tái)的兩側(cè)操作平臺(tái)部分則通過(guò)鋼絞線錨固于前一節(jié)段箱梁頂板翼緣上。
3.3 平衡壓重系統(tǒng)
掛籃前移之前，先將底模平臺(tái)臨時(shí)吊掛于箱梁頂板上，并將用于掛籃前移壓重的2只圓形水箱按照設(shè)計(jì)進(jìn)行裝水壓重，然后解除掛籃主桁的后錨固約束，安裝好穿心式連續(xù)張拉千斤頂進(jìn)行一次掛籃主桁及導(dǎo)梁的前移就位，再將掛籃的后錨固與箱梁的豎向蹬筋連接錨固，最后將底模平臺(tái)、側(cè)模和內(nèi)模分別通過(guò)導(dǎo)梁滑移就位，并將底模平臺(tái)的前后吊掛錨固好。為了減輕掛籃的自重及箱梁頂荷載，灌注混凝土前需要將圓形水箱內(nèi)的水放掉。
4.三角形組合梁式寬幅掛籃計(jì)算
4.1 荷載系數(shù)
有關(guān)荷載系數(shù)依據(jù)交通部頒發(fā)的公路橋涵設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，荷載系數(shù)取值如下：① 考慮箱梁混凝土澆注時(shí)脹模等因素的超載系數(shù)為1.05；② 澆注混凝土?xí)r的動(dòng)力系數(shù)為1.2；③ 掛籃空載走行時(shí)沖擊系數(shù)為1.3；④ 澆注混凝土和掛籃走行時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1.5。
4.2 作用于掛籃的主桁荷載
箱梁荷載：澆注箱梁的最大重量為2100 kN，考慮澆注混凝土?xí)r動(dòng)力因素和掛籃施工安全方面的重要性，控制設(shè)計(jì)最大荷載W=1.2×2100 kN=2 520 kN。
施工機(jī)具及人群荷載：2.5 kPa，但總荷載不超過(guò)150 kN，因施工面積超過(guò)60 m²，故施工荷載取150 kN，其中底模平臺(tái)承擔(dān)150 kN×0.6=90 kN，側(cè)模承擔(dān)150 kN×0.4=60 kN。
掛籃自重：1050 kN。
風(fēng)荷載：(由當(dāng)?shù)貧庀筚Y料提供)750 Pa。
混凝土偏載：箱梁兩側(cè)腹板澆注最大偏差取10m³混凝土，自重約250 kN。
4.3 荷載組合
荷載組合Ⅰ：混凝土自重+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+人群和施工機(jī)具重；
荷載組合Ⅱ：混凝土自重+掛籃自重+混凝土偏載+人群和施工機(jī)具重；
荷載組合Ⅲ：混凝土自重+掛籃自重+風(fēng)載；
荷載組合Ⅳ：混凝土自重+掛籃自重+人群和施工機(jī)具重；
荷載組合V：掛籃自重+沖擊附加荷載+風(fēng)載。
荷載組合Ⅰ--Ⅲ用于主桁承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載組合Ⅳ用于剛度計(jì)算，荷載組合V用于掛籃走行驗(yàn)算。
4.4 計(jì)算說(shuō)明
(1)通過(guò)計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)底模平臺(tái)縱梁，前、后下橫梁并求得其吊點(diǎn)反力。
(2)檢算外導(dǎo)梁受力是否滿足要求，并求其前后吊點(diǎn)反力。
(3)通過(guò)各前吊點(diǎn)的反力，設(shè)計(jì)前上橫梁，然后計(jì)算掛籃主桁三角架各部件內(nèi)力并求出掛籃前支點(diǎn)反力和后錨固力。
(4)計(jì)算掛籃空載走行時(shí)傾覆穩(wěn)定系數(shù)。
(5)通過(guò)計(jì)算為現(xiàn)場(chǎng)施工提供底模平臺(tái)前端預(yù)抬量參考值。
(6)計(jì)算假定：① 箱梁翼緣板混凝土及側(cè)模重量通過(guò)外導(dǎo)梁，外模吊掛梁分別傳至前一節(jié)段已施工完的箱梁頂板和掛籃主桁的前上橫梁上。② 箱梁頂板混凝土，內(nèi)模及其支架的重量由底模平臺(tái)承擔(dān)。③ 箱梁底板、腹板混凝土及底模平臺(tái)重量分別由前一段已施工完的箱梁底板和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。④ 掛籃主桁的立柱與斜拉鋼帶之間的連接假定為鉸接。
4.5 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算
主桁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算：掛籃主桁為空間桁架結(jié)構(gòu)，桿件聯(lián)結(jié)分剛性、鉸接和半鉸接節(jié)點(diǎn)，對(duì)于焊接節(jié)點(diǎn)可處理為剛性節(jié)點(diǎn)，對(duì)于僅在一個(gè)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)而另一平面不能轉(zhuǎn)動(dòng)的銷接視為半鉸接。計(jì)算主桁內(nèi)力和位移采用“Pframe”程序計(jì)算，并用“SAP91”程序復(fù)核計(jì)算。
其它構(gòu)件計(jì)算：掛籃的各種分配梁、銷軸、吊帶和底模平臺(tái)等均采用“Pframe”進(jìn)行計(jì)算。
所有計(jì)算均根據(jù)不同的計(jì)算圖式和荷載組合，求得各構(gòu)件的最大應(yīng)力，經(jīng)多次調(diào)整結(jié)構(gòu)幾何尺寸，以達(dá)到滿足規(guī)范要求的前提下使結(jié)構(gòu)材料最省、重量最輕。
5.結(jié) 語(yǔ)
實(shí)踐證明，戰(zhàn)備大橋設(shè)計(jì)使用的3片主桁組成的三角形組合梁式寬幅掛籃具有非常鮮明的自身特點(diǎn)，為寬幅主梁的全斷面一次性灌注提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保證和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且每段箱梁平均施工周期僅為7．5 d，比原計(jì)劃的10 d縮短了2．5 d，為整座橋的提前建成并順利通車創(chuàng)造了有利條件。
