胡 杰1   韓井東2   葉紹其2
1、中鐵大橋局股份有限公司  武漢  2、中鐵大橋局第五工程有限公司  九江
摘  要：向莆鐵路東新贛江特大橋有4聯三跨連續梁采用三角掛藍懸臂澆筑施工，本文主要介紹了三角通用掛藍的設計過程。

  關鍵詞：三角掛藍  設計  懸臂施工

引言
掛藍是懸臂澆筑施工的主要設備，按結構形式分為桁架式、斜拉式、型鋼式及混合式四種；按抗傾覆平衡方式可分為壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種；按走行方法可分為一次走行到位和兩次走行到位兩種；按其移動方式可分為滾動式、滑動式和組合式三種。三角掛藍由于自重較輕，結構簡單，受力明確，無需壓重，在較大跨度橋梁懸臂澆施工中較為廣泛的應用[1]。

工程概況
向莆鐵路東新贛江特大橋主橋32#~35#、64#~67#為主跨80m的三跨連續梁，引橋312#~315#為主跨64m的三跨連續梁，785#~788#為主跨80m的的三跨連續梁。均采用掛藍懸臂澆筑施工。箱梁懸澆施工節段號塊劃分主要有3m、3.5m、4.0m三種形式，箱梁截面頂寬9.56m，底寬6.4m，最重的號塊:2#塊有152.2t(主跨80m)，3#塊113.87t(主跨64m)。

掛藍設計
3.1設計思路
3.1.1掛藍的通用性
由于東新贛江特大橋中有4聯連續梁采用掛藍懸臂澆筑施工，而箱梁的寬度沒有變化，區別在于主跨與邊跨、主跨64m與80m縱向預應力鋼筋布置位置不同。在設計時，對吊帶與橫梁連接進行了優化，使之能夠快捷地調節吊點的位置，來滿足梁體縱向預應力筋位置的變化；對底平臺縱梁連接鉸座進行了優化，使之可以更簡便地調節底縱梁的間距，來滿足箱梁腹板寬度變化；在兩片三角架間的水平連接系中間設置調節塊，可以對兩片三角架的間距進行調節。通過以上三措施來達到掛藍通用的目的。
3.2掛藍結構組成
掛藍結構主要由三角桁架、行走系統、底平臺、模板系統和錨固系統組成。
兩片三角架間距為2.91m，立柱高4.535m，前上橫梁至立柱5.1m，后錨中心至立柱4.5m，前下橫梁至后吊點5.1m。
3.2.1三角架桁架
主縱梁由2[40a對扣上下貼板焊接成箱型截面，在與拉板和橫梁連接處內外都加焊加勁板以滿足局部穩定的要求。
前上橫梁由2I56a并排放置，在腹板位置用I36a加勁，I36與2I56正交，組成一個格構式構件。
后上橫梁由2I36a并排放置，在腹板位置用[40a加勁，[40a與2I36正交，組成一個格構式構件。
后錨梁由2[40a背對背間距244mm,上下貼板，中間加焊加勁板，組成一整體。
立柱由2[40a對扣上下貼板焊接成箱型截面。拉板采用δ=20mm，Q345鋼板，橫向水平連接系和立柱外側斜撐采用φ203×6圓鋼管，立柱內側斜撐采用[40a。
3.2.2行走系統
行走系統分為：三角架走行系統和模板走行系統。
三角架走行系統：在箱梁頂面鋪設2條由2[40a與鋼板焊制而成的走道，走道分為3m、1m、0.5m三種，以便適應各種長度節段塊的倒用。軌道通過錨梁與豎向預應力筋錨固。前后支點與走道接觸面制成弧形狀，便于向前滑行。
掛藍向前移時，底模板、側模板及內模板與三角架同步走行，在底平臺及側模下放以后，側模通過吊桿（帶）掛在吊梁上，內模吊在滑梁上，滑梁前端通過吊帶吊掛在前上橫梁上，后端通過吊桿懸掛在已澆筑好的梁體上。
3.2.3底平臺系統
前下橫梁由2I45a并排放置，在腹板位置用I36a加勁，I36a與2I45a正交，組成一個格構式構件。
后下橫梁由2I56a并排放置，在腹板位置用I36a加勁，I36a與2I56a正交，組成一個格構式構件。
底縱梁由8根放置在腹板下方的I40a和7根放置在底板下方的I25a而組成，橫向連接系采用[10,與底縱梁栓接。
3.2.4模板系統
包括內模、外側模、底模、端模和內模滑梁。內模采用木模，外側模采用0#塊現澆的側模改造。
外側模懸掛主要由模板吊梁、模板托梁和吊桿來完成。吊梁通過螺栓與上橫梁連接，托梁與外側模支架吊耳連接，吊桿再將吊梁與托梁連接起來。
內模滑梁尾端通過預留孔道和吊桿錨固于箱梁頂面上，前端通過吊桿錨固于前上橫梁上。
3.2.5錨固系統
澆注時三角架錨固采用2組，每組采用4根φ32的精軋螺紋鋼來錨固，精軋螺紋鋼筋通過套筒與梁體豎向預應力鋼筋連接。
走行時錨固須解除，掛藍行走傾覆載荷由后支點傳遞給走道梁，走道按一定的間距進行錨固。
3.3構件之間的連接優化
3.3.1 吊帶連接吊點優化
吊點吊耳與橫梁連接傳統做法是通過焊接或者栓接(如圖1)，吊耳的位置是相對固定的；本設計將吊點做成活動（如圖2），精軋螺紋鋼筋沒有完全錨緊，托梁未與下橫梁接觸，吊耳可以人為的順著橫梁移動。
優點在于：吊帶的位置可以隨梁體縱向預應力鋼筋位置的變化而進行調整，無需對下橫梁進行改造設計，從而增大了掛藍的通過性。

圖1吊點圖（傳統做法）

圖2活動吊點圖
3.3.2底平臺縱梁連接鉸座優化
在底縱梁和橫梁上安裝鉸座，再利用鋼銷連接，底縱梁與鉸座連接采用焊接，鉸座與橫梁連接傳統采用螺栓連接(如圖3)，本設計在鉸座和卡板上打孔，待底縱梁位置確定后，再擰緊螺栓通過卡板將下橫梁與底縱梁卡緊(如圖4)，施工時根據箱梁的寬度和腹板的寬度，確定底縱梁的數量和間距，從而提高掛藍的通用性。

圖3底縱梁連接鉸座圖(傳統做法)

圖4底縱梁連接鉸座圖
3.3.3三角架間距的調節
三角架間距可以由水平連接系來進行調節，在連接系中間增加一個調節塊，調節塊與連接系通過法蘭板栓接。
3.4掛藍性能分析
掛藍除吊帶采用Q345B鋼，銷軸采用45#鋼，其余均為Q235鋼。經設計統計掛藍主要重量為64.4t，與最重號塊的比值K=0.4，滿足規范[2]在0.3~0.5之間的要求。掛藍主桁架重量G=10.0t與掛藍主要構件重量之比k=0.15。
掛藍結構計算
荷載參數
掛藍設計考慮的荷載主要有：箱梁重量、施工荷載、掛藍結構自重。
1#：3.0m，140.6t；2#：3.5m，152.2t；3#：4.0m，131.3t
計算工況
掛藍計算有兩種工況：掛藍澆注工況和掛藍走形工況。
受力計算
  銷節點模擬成鉸接，錨固在砼梁體上的錨固點模擬成固定鉸支座。砼梁體重量荷載采用面積分配（頂底板、腹板分別劃分求出重心，然后按照簡支梁計算前后分配的重量）。
前后吊點總荷載計算
   前吊點荷載：

   后吊點荷載：

式中G為箱梁自重與施工荷載
之和。
澆筑各號塊吊點總荷載：
1#：F前=623.9 kN，F后=967.1 kN
2#：F前=755.7 kN，F后=957.2 kN
3#：F前=732.0 kN，F后=761.3 kN
可知：前吊點以澆筑2#塊控制設計，后吊點以澆筑1#塊控制計算。
再根據吊帶（桿）具體的布置，計算出前后主吊帶的荷載值；
邊吊帶荷載值由掛藍走行工況控制，邊吊帶僅承受底平臺及模板自重、外側模自重、前下橫梁自重。計算結果如下：
主吊帶：F前=650 kN，F后=800kN
邊吊帶：F前=250 kN，F后=250kN
計算結果
掛藍結構采用MIDAS軟件建模計算，內力結果見表1，結構整體變形量為16mm，滿足規范[2]要求。
表1 計算結果表
桿件名稱 σ(MPa) τ(Mpa) 變形(mm)
底縱梁 124.7 26.4 8.8
前下橫梁 84.9 29 6.0
后下橫梁 62 25.8 9.0
前上橫梁 61.9 36.4 6.5
后上橫梁 123.7 23.6 8.0
主縱梁 137.6 　 4.0
立柱 88.8 　 6.0
拉板 126.8 　 3.8
后錨梁 116.6 20.1 　
由表1中σ<[σ]=150Mpa，τ<[τ]=100Mpa可知，結構受力及變形均滿足規范[3]的要求。
4.3.3走道梁錨固計算
經軟件計算得出三角架后錨點反力 Pmax=160kN。
錨固間距
式中w—走道梁的截面特性值；
       k—為抗傾覆安全系數取為2；
實際施工中，走道梁錨固間距不得大于2.6m。
穩定計算
結構穩定計算
三角架抗傾覆計算：
澆筑1#塊：
澆筑2#塊：
走行：
由上可知，傾覆安全系數K>2，滿足規范[2]要求。
掛藍整體屈曲穩定計算：
采用MIDAS整體建模計算得出結果：
澆注1#、2#、6#塊時掛藍整體屈曲系數為9.12、8.05、9.32，走行工況為17.30。可知結構整體屈曲穩定系數均大于5，滿足要求。
結構穩定措施
在后上橫梁斷面立柱兩側設置斜桿，來提高立柱的穩定；
在縱梁與前、后上橫梁及后橫聯之間設置斜撐來提高縱梁與三角架之間的穩定。

結束語
在東新贛江特大橋工程有多個連續梁采用掛藍懸澆施工，在設計的過程中除了考慮結構本身受力變形滿足規范要求，還要考慮掛藍的倒用，所以就對掛藍還應具有通用性的要求，本次設計的掛藍通過對兩處連接形式的優化來滿足實際施工需要。

參考文獻：
[1]王武勤.大跨度橋梁施工技術. 北京.人民交通出版社 2006.
[2] 中華人民共和國行業標準《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）
[3] 中華人民共和國交通部標準《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》（JTG025-86）