1.引言

混凝土挂板作为水中承台防撞结构，在国内项目上应用很少，几乎无案例可寻。马来西亚工程建筑行业采用英国标准（British Standard），当地跨河桥梁防撞结构，基本采用混凝土防撞挂板结合混凝土套箱的设计形式，有一定的地域特点。Muara Lassa特大桥项目采用的重型混凝土防撞挂板也属首例，混凝土挂板在预制场集中预制，使用船舶运输至安装位置，挂装在混凝土套箱上预留的凸榫，挂板预留钢筋与套箱预留钢筋连接后，进行现浇段混凝土施工，形成永久结构，挂板外侧加装橡胶护舷。

滨海大型桥梁有通航要求时，承台的防撞结构尤其重要，项目混凝土套箱及挂板在设计上有独特之处，施工中和常规挂板有所不同。

2.工程概况

2.1 项目概况

马来西亚砂拉越拉萨河口大桥位于东马来西亚砂拉越州诗巫市Batang Paloh河入海口，横跨河流设刚构加连续梁桥（2430m）一座，桥梁宽度为12.4m，双向两车道，主梁采用混凝土现浇箱梁，跨径组合：90m+5×150m+175m+2×200m+175m+5×150m+90m，全长2430m。

2.2 承台设计方案

全桥水中承台13个，陆上2个，水中承台为类椭圆形，最大高度为525cm，单次浇筑最大混凝土方量1543m³。承台采用混凝土套箱施工工艺，套箱设计外侧留有挂板安装凸榫及挂板现浇段预留钢筋，承台混凝土浇筑完成后，在套箱外侧悬挂预制混凝土防撞挂板。承台底标高为平潮位，落潮时承台可完全露出水面，涨潮时承台可被淹没一半高度以上。挂板安装选择在低潮位凸榫漏出水面时进行。

图1 承台设计图

2.3混凝土挂板设计

防撞挂板由预制部分及现浇部分组成。混凝土设计强度为C45，厚度为90cm，后场预制部分高度为435cm，现浇部分高度为85cm，长度与相应套箱侧板尺寸相同，小承台每个设计14块，大承台每个设计20块，全桥设计共计200块，最大重量为65.4t，最小重量为53t，平均每块挂板设计钢筋量为11t。

防撞挂板与套箱通过凸榫及现浇段混凝土连接固定，每个套箱侧板设计2个凸榫，挂板上预留凸榫口，尺寸为90cm×90cm。套箱侧板和挂板在现浇段上均预留双肢Φ32钢筋，布置间距为20cm，安装时钢筋交错套入，安装后进行临时焊接固定。

3. 混凝土挂板预制

3.1 施工图设计

套箱预制及挂板预制分块位置不同，挂板安装凸榫分别位于两块套箱侧板上。由于套箱在安装时位置存在一定偏差，造成凸榫实际间距及标高发生变化，另外在套箱侧板预制时，挂板湿接缝预留钢筋位置也有一定偏差。因此，挂板在预制之前，必须要重新在现场确定上述实际尺寸及位置，重新调整钢筋设计图及结构尺寸图。

挂板预制共设计两种吊环，一种是后场预制完成后水平起吊装船时的吊环，设计采用2cm预埋钢板，共预埋4组，钢板长90cm、宽20cm，两端开直径5cm吊孔，下端吊孔穿入3m长Φ40钢筋埋入混凝土进行锚固。另一种是现场安装时，将挂板竖直起吊的环，采用双肢R25圆钢，共预埋8组。

（1）圆钢吊环应力计算（国内标准）：

8组双肢R25圆钢，按照7组吊环同时发挥作用计算：

∮=9800G/nA=9800×65.4/(2×14×982)=23.3MPa＜[∮]=60MPa，满足要求。

式中：

∮-圆钢吊环拉应力，MPa

G-构件自重，最大取65.4t

n-吊环截面数，双肢7组吊环时取2×14

A-1个吊环的钢筋截面面积，取2×（0.25×π×25²）=982mm²

[∮]-吊环的容许拉应力，60MPa。

（2）圆钢吊环应力计算（英标）：

当地采购的R25圆钢屈服应力为260Mpa，同样取7组吊环同时发挥作用。则每个吊环实际所受拉力为：

T= LF·P_c/（nt·sinφ）=2×654/(2×14×sin90°)=46.7KN

每个吊环的极限拉力为：

P_nom= 0.8A_t·F_y=0.8×982×260/1000=204.3KN＞46.7KN，满足要求。（0.8为折减系数）

式中：

LF-荷载组合系数，取2.0

P_c -构件自重

nt-受力吊环截面数，双肢7组吊环时取2×14

φ-起吊角度，为垂直起吊

A_t-1个吊环的钢筋截面面积，取2×（0.25×π×25²）=982mm²

F_y-R25圆钢屈服应力，取260Mpa

3.2 挂板预制

挂板安装采用驳船运输至现场，因此挂板预制场沿河岸码头布置，场地硬化时，尽量控制平整度，挂板预制模板采用钢模板加木模板的方式。

根据现场实际测量套箱预留后浇段钢筋间距，确定挂板预制预留后浇段钢筋间距。通过现场实测凸榫位置及标高，确定预制挂板时凸榫口位置。根据调整后的钢筋设计图纸，依次安装绑扎钢筋，钢筋绑扎时，注意预留出吊环安装位置。

4.混凝土挂板安装

4.1吊装设备

结合项目所在地市场吊装设备情况，以及最大挂板重量，采用350t 履带吊+180×60 英尺驳船起吊、运输、安装。350t履带吊臂杆为160尺，在趴臂16米时，最大限重为95t，考虑吊车在驳船上作业，按照70%折减吊装能力，最大限重为95t×0.7=66.5＞65.4t，满足要求。设备吊装作业时，尽量选择在平潮时进行，避免高风浪及涨退潮时进行。

吊车通过型钢扁担梁进行提吊作业，吊车与扁担梁之间通过2根6米长，直径φ44钢丝绳连接，卸扣采用4个20t弓形卸扣。扁担梁与挂板吊耳之间，配置8根15t吊带，分别挂扣8个吊耳，卸扣采用8个12t卸扣。

当地采购的6×37+IWR-1960-φ44钢丝绳抗拉强度为1960Mpa，破断拉力为1350KN，钢丝绳与水平面夹角按70°考虑，安全系数为6。φ44钢丝绳容许拉力：

（α为换算系数，6×37钢丝绳取0.82）

四点提吊挂板，按照最重65.4t计算，单根钢丝绳拉力为：F=654/4/sin70=174KN,小于钢丝绳容许拉应力184.5KN，满足起吊要求。

4.2挂板安装

挂板装船后，将水平起吊的4个吊环割除，并使用高强度砂浆进行修补。使用吊装扁担梁缓慢将挂板提升至竖直状态，待挂板稳定后，旋转吊车大臂、调整挂板高度，将挂板凸榫口套入套箱侧板凸榫，后浇段钢筋交叉错位安装。安装就位后，焊接部分后浇段钢筋进行临时固结。

5 结语

混凝土防撞挂板施工需要特别注意一下几点：

（1）挂板预制之前，必须现场实测套箱侧板预留后浇段钢筋间距，以及凸榫实际平面位置及标高，避免挂板安装时钢筋冲突、凸榫口偏移。

（2）挂板平吊和竖吊的吊耳位置，尽量确保布置均匀，避免钢丝绳及吊带受力不均匀。

（3）受项目所在地限制，仅能采用驳船+吊车的方式进行安装，有条件的地区可采用浮吊施工，提高水上施工安全性。

（4）每块挂板有两个凸榫口，实际位置确定及现场安装增加了难度，也增加了起吊重量，有条件的情况可以将挂板分块继续缩小。

（5）混凝土防撞挂板作为有通航要求的深海区域的承台防护措施，效果较为理想，但是存在施工周期长，成本高，安装风险大等不足。

参考文献

【1】 李红君，屠柳青，陈伟.挂板混凝土施工技术【J】.北方交通，2012,01：58-59

【2】 肖旭东.跨海大桥水下无封底混凝土套箱技术[J].铁道技术监督,2011,39(10):41-43.

【3】 BS 5400-4:1990, Steel, concrete and composite bridges - Part 4: Code of practice for design of concrete bridges [S]:7.

【4】 BS 5950-1:2000, Structural use of steelwork in building- Part 4：Code of practice for design Rolled and welded sections [S]:6.

作者简介

雷鹏辉 男 1991年8月  学历：长安大学本科 学士学位  职称：工程师

工作单位：中交路桥建设有限公司海外分公司 马来西亚砂拉越拉萨河口大桥项目

联系电话：13810264365  邮箱：biscuit814@163.com