1、工程概況
大蒸港矮塔
斜拉橋是上海A15公路浦西段的三座大橋之一，同時(shí)也是上海市第一座矮塔斜拉橋，橋型為單索面矮塔斜拉橋，跨徑組合為90+165+90=345m，橋面寬達(dá)34m，是目前已建成通車的我國同類橋型中橋面最寬的大橋。全橋位于圓曲線和緩和曲線上，箱梁截面為單項(xiàng)五室，其箱頂寬33.7m，底寬17.499m～21.543m，翼緣懸臂板寬4.5m。箱梁根部梁高7m，端梁和跨中處梁高3.5m，梁底按二次拋物線變化，頂板與底板坡度一致，最大為3%。本工程主梁0#~2#塊采用支架法現(xiàn)澆施工，3#~20#節(jié)段采用懸臂現(xiàn)澆施工，掛籃澆筑箱梁分段長度為3m、3.5m、4m、4.5m，其中大橋懸臂澆筑最大節(jié)段重量達(dá)430噸。
2、掛籃設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)依據(jù)
?。?）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-20013）
?。?）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）
?。?）《公路鋼筋
混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004）
（4）《A15公路工程大蒸港矮塔斜拉橋設(shè)計(jì)圖》
2.2掛籃的設(shè)計(jì)參數(shù)
?。?）
材料：一般鋼材：Q235b，焊接鋼板材質(zhì)：Q235b，所用銷軸材質(zhì)：Q345
?。?）容重：鋼筋砼容重：2.6t/m3，鋼材的容重：7.85t/m3，木材容重：0.8t/m3
?。?）彈性模量：Q235鋼材2.1×105Mpa
?。?）模板荷載：豎向模板荷載：0.2t/m2，水平模板荷載：0.2t/m2
?。?）施工荷載：q1=0.2t/m，人行荷載：q2=0.2t/m，前端工作平臺施工荷載及堆載：q3=0.25t/m
2.3掛籃的構(gòu)造形式
考慮到大蒸港矮塔斜拉橋的單節(jié)最大施工節(jié)段為430t，以及單幅橋面寬達(dá)34m的特點(diǎn)，為滿足結(jié)箱梁構(gòu)的受力需求，本工程采用了菱形掛籃的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式簡單、受力合理、操作空間大、移動(dòng)周期短。本文設(shè)計(jì)的菱形掛籃主要由菱形主桁架、前上
橫梁、底模平臺及吊掛系統(tǒng)、外側(cè)模導(dǎo)梁、走行系統(tǒng)、后錨固系統(tǒng)、內(nèi)外模、限位設(shè)施等組成。
2.3.1菱形桁架
菱形掛籃的桁架自重按150t考慮（設(shè)計(jì)圖紙中要求：含施工臨時(shí)設(shè)施荷載不得超過170t），懸澆施工掛籃設(shè)置6片主桁，主桁間距分布為（5.6m+5.3m+2.0m）*2，主桁采用菱形結(jié)構(gòu)形式。主橋最大橫向坡度3%，主桁斜拉索兩側(cè)每三片主桁連接成整體，走行澆筑砼時(shí)前上橫梁呈水平狀態(tài)。在前后下橫梁上設(shè)置支座和轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)，以滿足箱梁底板橫向和縱向變坡的需要。
2.3.2底模平臺
底模平臺由前、后下橫梁、底模及其縱梁、前后吊掛系統(tǒng)（含墊梁、扁擔(dān)梁、吊桿（帶））、吊環(huán)、操作平臺組成。
底模平臺前端直接懸掛于前上橫梁上，后端懸掛于已澆筑箱梁節(jié)段和外側(cè)模導(dǎo)梁上；外側(cè)模及其排架支撐于外側(cè)模導(dǎo)梁、限位梁上，并通過吊桿最終將力傳于前上橫梁及已澆筑箱梁節(jié)段上。
2.3.3外模吊掛系統(tǒng)
外模吊掛系統(tǒng)包括外側(cè)模導(dǎo)梁、外模板及其支架、吊環(huán)、吊桿（帶）。單只掛籃設(shè)置2根外側(cè)模導(dǎo)梁，在澆筑混凝土?xí)r承受翼緣板及部分腹板重量，在側(cè)模和底模走行時(shí)，作為走行滑道和吊掛系統(tǒng)。
3.3.4掛籃走行系統(tǒng)
掛籃走行系統(tǒng)包括走道梁、前走行系統(tǒng)、后走行系統(tǒng)、外側(cè)模導(dǎo)梁走行吊環(huán)。
本掛籃采用側(cè)模包底模的形式，外側(cè)模支架在前后下橫梁上設(shè)橫向限位梁，以抵抗側(cè)模的水平力，在翼緣板與腹板的轉(zhuǎn)角處設(shè)置可調(diào)節(jié)角度的絲桿，以滿足翼緣板與腹板之間夾角變化；底模在梁縱向分成3塊，因底板橫向不斷加寬，每施工完一個(gè)節(jié)段，將邊上兩小塊向外移動(dòng)，再在中間添加木模填補(bǔ)。圖2走行系統(tǒng)
掛籃走行系統(tǒng)由主桁架走行系統(tǒng)、底模、側(cè)模走行系統(tǒng)組成。主桁架走行系統(tǒng)是以六片主桁架下走道梁最為反力支點(diǎn)的，通過固定在走道梁上的長行油頂，獲得向前的推力。而走道梁通過精扎螺紋鋼與箱梁固定，并同時(shí)充當(dāng)主桁架的走形滑道。
走行時(shí)，外側(cè)模板導(dǎo)梁利用后走形吊架作為后支點(diǎn)，然后主桁架通過外側(cè)模導(dǎo)梁和精扎螺紋鋼，帶動(dòng)側(cè)模板和底模板在主桁架下的走道梁上的長行油頂?shù)耐苿?dòng)下同時(shí)移動(dòng)。
2.3.5錨固系統(tǒng)
錨固系統(tǒng)的作用是掛籃懸澆混凝土施工過程中，在主桁尾部提供一向下的壓力，以平衡掛籃前方的傾覆力矩，包括后錨梁及后
錨桿。
2.3.5掛籃模板及限位系統(tǒng)
掛籃模板及限位系統(tǒng):本掛籃模板采用側(cè)模包底模的形式，掛籃外模采用鋼模，外模與其支撐架焊為一體;內(nèi)模及端模采用竹膠板與鋼管支架相結(jié)合的方案，內(nèi)外模之間根據(jù)需要設(shè)對拉筋對拉。為適梁體線形變化，掛籃內(nèi)、外模每施工一個(gè)節(jié)段需進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整，梁體翼緣與斜腹板角度變化，通過設(shè)置于外模處的絲桿調(diào)整;由于梁高變化引起底板寬度的變化，可通過調(diào)整底模寬度來實(shí)現(xiàn)；底模平臺縱向分成三塊，外側(cè)兩塊可在前、后下橫梁上橫向滑動(dòng)以滿足底模變寬需要。
2.3.6掛籃的液壓系統(tǒng)
液壓裝置是為掛籃走行提供動(dòng)力，確保六片主桁架同步行走。本套掛籃每片主桁架設(shè)置一臺長行油頂，當(dāng)每個(gè)箱梁混凝土澆筑完畢并張拉預(yù)應(yīng)力后，開動(dòng)長行程千斤頂，以掛籃作為固定反力點(diǎn)，將走道梁向前牽引，移至下一節(jié)段，使其前端與已澆節(jié)段端面平齊。移動(dòng)過程中長行程千斤頂頂推主桁，使主桁慢慢整體前移，移動(dòng)時(shí)外側(cè)模導(dǎo)
梁一起隨掛籃移動(dòng)。全程移動(dòng)均采用一套液壓控制箱來統(tǒng)一控制操作，設(shè)置一操作工即可完成掛籃移動(dòng)的主要工序。采用這套系統(tǒng)，提高了機(jī)械化和自動(dòng)化程度，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，增加了掛籃施工安全可靠性，縮短了施工周期。圖3液壓控制箱
2.3.7掛籃的驗(yàn)算
澆注混凝土?xí)r掛籃承受的荷載有懸澆節(jié)段混凝土自重、人行荷載、施工荷載、掛籃荷載、工作平臺荷載等。掛籃最不利荷載按7#塊（430t）計(jì)算。掛籃自重按150t考慮。
?。?）走行狀態(tài)結(jié)構(gòu)計(jì)算
本掛籃走行步驟為：走行滑道前移就位→走行主桁帶動(dòng)側(cè)模導(dǎo)梁就位并錨固主桁→走行底模和側(cè)模系統(tǒng)就位。
在走行狀態(tài)其中只有前后下橫梁和側(cè)模導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化，故對其檢算即可。前后下橫梁在走行時(shí)只有兩端吊點(diǎn)，底模荷載按均布荷載加載在前后下橫梁上，經(jīng)計(jì)算焊接箱形截面梁強(qiáng)度滿足要求，主要受變形位移的控制。計(jì)算結(jié)果如下：fmax=55.3mm＜L/400=27200/400=68mm。滿足施工規(guī)范要求。
（2）澆筑狀態(tài)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算
利用Midas等結(jié)構(gòu)有限元軟件建模并對澆筑狀態(tài)的掛籃進(jìn)行驗(yàn)算，均滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求。
3、掛籃的應(yīng)用
由于本工程采用空間菱形掛籃的機(jī)構(gòu)形式，且掛藍(lán)的走行系統(tǒng)采用了液壓裝置，該工程在正常施工條件下8～10d完成一個(gè)節(jié)段，其中最快掛籃移動(dòng)時(shí)間僅為1天，大大優(yōu)于同條件的
其它掛籃形式。由于該空間結(jié)構(gòu)的菱形掛籃受力合理、操作簡便、結(jié)構(gòu)安全，為整座大橋的勝利合龍創(chuàng)造了有利的條件。
4、結(jié)論
掛籃用于混凝土連續(xù)梁的懸澆施工，國內(nèi)外均有已有很多成功的先例。但運(yùn)用于大蒸港矮塔斜拉橋如此大的梁塊的懸澆施工，尚不多見。A15大蒸港矮塔斜拉橋其最大懸臂澆筑節(jié)段重達(dá)430噸，再加上其單箱五室截面、外腹板為斜腹板等獨(dú)特的構(gòu)造形式，使得掛籃的選型和設(shè)計(jì)成為該工程能否如期完成的一個(gè)重要前提。
實(shí)踐證明，根據(jù)本橋特點(diǎn)設(shè)計(jì)的空間菱形掛籃在大蒸港矮塔斜拉橋上的應(yīng)用是成功的，是掛籃進(jìn)一步電動(dòng)化、整體化發(fā)展的一種結(jié)構(gòu)形式，整體功能強(qiáng)，它是一種值得推廣的掛籃形式。由于該掛籃為空間結(jié)構(gòu)形式，在分析計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用空間計(jì)算模型來分析，更加真實(shí)的模擬了施工工況，對于掛籃結(jié)構(gòu)的調(diào)整和及時(shí)更改提供了有效的解決方式并節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間。
