概述铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点

陈世兵

摘要:近年来，随着铁路桥梁施工数量的日益增加，越来越多的施工技术开始应用于铁路桥梁的施工中，其中应用比较广泛的一种施工技术就是铁路桥梁连续梁挂篮施工技术，铁路桥梁连续梁挂篮施工技术的应用对提高当前铁路桥梁的施工效率和施工质量发挥了重要的作用。本文以合福客运专线安徽段的桥梁施工为例进行分析。

关键词：铁路桥梁连续梁挂篮施工

中图分类号：X731文献标识码： A

一、工程概况

合福铁路客运专线正线全长约343km，其中特大桥61座，大桥77座，中桥44座，共长213km，占新建线路长度62.7%，连续梁66座，多处跨越河道、高速公路及铁路，连续梁施工质量安全尤其重要，挂篮施工安全更为重要。

二、挂篮的设计

挂篮系统主要包括承重、底模、侧模、走行、锚固五个部分，其中承重部分包括前、后上横梁和棱形结合梁，底模部分包括前、后下横梁和纵梁、模板，侧模部分包括模板、滑梁、内外支架和吊梁，走行部分包括侧模、菱形结合梁、内模的走行系统，锚固部分包括锚固筋等。挂篮设计参数包括梁端最大重量、长度、梁高变化范围、最大梁宽、翼缘板坡度、顶板与底板加宽量、抗倾覆稳定系数、施工荷载、挂篮挠度及锚固措施等内容。在挂篮设计方面，需要注意以下两点：第一，挂篮设计需要保证挂篮强度满足施工要求，并且满足抗倾覆要求，具备足够的刚度和稳定性；第二，结构方面应选择总体变形小的菱形结构，以便于施工过程中的调整。

三、挂篮设计原则

挂篮的设计原则不仅对于指导设计人员进行创新设计有重要作用，而且对于施工人员深刻理解各个施工步骤过程的作用，保证安全性方面具有重要意义。所以，应当要注重挂篮设计原则的总结。桥梁施工技术对桥梁的构思、力学体系的建立、计算方法和构件设计起着决定性的影响。因此，挂篮设计必须精心组织，注重整体功能，具体原则有：结构稳定、受力明确合理，有效承载能力大、自重轻、加工简捷、拼装拆除方便，浇注施工中变形量小、具有一定的保证施工人员的安全的措施等等。

1、材料选择

挂篮一般是由钢构件组成，主要受力构件采用贝雷梁，万能杆件，型钢，槽钢，钢板等便于加工的高强轻质钢材；吊杆选用精轧螺纹钢或者预应力索。在使用前，需要对这些材料进行严格质量检查，检查结构尺寸、焊缝尺寸、焊接质量，探伤材质，检查后应有详细记录。从源头上保证施工安全。

2、设计标准

挂篮大多是钢结构，所以一般都采用容许应力法设计。施工荷载（模板、振动力、人员、机具）系数取1.4。抗倾覆稳定系数取1.5。挂篮行走时的冲击系数取1.2。前后横梁和外模的刚度取为1/400，内模刚度为1/300，整体刚度为1/600。挂篮整体刚度是悬臂浇注桥梁混凝土施工控制的关键，也是影响线形最主要的因素。过大的变形在节段施工中容易在节段面上产生裂缝。另外，对于海上峡谷等受大风影响的地区采用挂篮施工，应当选择低重心、大刚度的挂篮，同时必须对挂篮进行抗风分析，保证在大风情况下能安全地前移挂篮。

3、 挂篮工作系数

挂篮工作系数是挂篮自重与箱梁梁段自重的比值，反映设计挂篮所用的材料数量（用钢量）。挂篮设计的趋势之一就是减轻挂篮自重，比如：选用受力合理、安全可靠的轻型结构作为挂篮承重主桁，利用箱梁竖向预应力筋平衡倾覆力矩以取消配重等。目前，在许多工程中挂篮工作系数达到了0.3。

4、 受力分析

设计计算分析可以采用手算和电算相互结合的方法。电算计算过程是基于空间杆系有限元的理论，可采用SAP2000、ANSYS、MIDAS等有限元软件建立空间分析模型，计算时考虑施工安装过程可能遇到的荷载情况，进行最不利工况组合，确定各个构件的控制内力和位移，在此过程中应注意节点的处理是铰接还是固接、混凝土不同浇注龄期的力学状态。

5、挂篮试验

在挂篮试拼后需要进行荷载试验，试验目的在于检验挂篮承载力，获得弹性变形等参数，为施工控制提供准确的基础数据，检验施工质量，保证挂篮满足安全使用的要求。静载试验需要对挂篮中支点最大反力、后锚点最大反力、拉杆最大拉力、横梁最大受力进行试验，试验荷载需要参考施工图，分别在浇筑施工的工作状态和空挂篮的非工作状态下进行试验。在静载试验过程中，需要在后锚杆、主梁支点、纵梁、前吊杆等处贴设应变片，并在下限位装设负责监测位移的百分表，利用全站仪、水准仪测量挂篮中线、水平杆件挠度等内容。在试验时，通过底模加挂水箱或用钢材进行堆载，并在墩顶两侧保持相同进度；试验中应选择若干受力点，借助钢丝绳滑轮机构分配荷载，将总荷载控制在最大节段重量的120%；按照最大节段重量的50%加载、100%加载、120%加载的逐级加载方式进行加载，每级加载保持30min以上，最后一级加载保持1h，然后检查有无杆件出现裂缝的现象，将力和位移的变化详细记录下来，根据试验数据绘制力和位移的曲线，计算挂篮的变形；每级加载都需要测量挂篮变形与构件应力，测量挂篮变形的基准标高需要布设于0号块顶端，分别在前、后横梁处测量挂篮在该级荷载下的下沉量，并将全部的下沉量绘制成曲线，以求得挂篮的竖向位移；加载方式利用水泵向水箱内注水或匀速堆载，需要安排专门人员负责加载，统一协调，保证在出现紧急问题时及时放水，快速进行挂篮卸载；挂篮依次走行10cm、30cm、50cm时需要测量挂篮的稳定性，在卸载时也需要分级进行，同时测量变形，将相关数据详细记录；试验结果需要经过整理，编成加载测试报告，根据测试的变形值调整施工中的底模标高等参数；完成静载、走行等试验后，需要出具试验报告，只有试验结果得到认可才能进入施工过程。

四、挂篮施工工艺流程

1、0号段施工工艺流程如图1所示。

图10号段施工工艺流程图

2、悬臂浇筑节段施工工艺流程如图2

图2悬臂浇筑节段施工工艺流程图

3、合龙段施工工艺流程如图3

图3合龙段施工工艺流程图

五、施工控制措施和要点

1、挂篮的施工控制措施

在铁路桥梁连续梁挂篮施工过程中，需要采取一系列的施工控制措施来保证施工的顺利进行，提高施工质量和效率、效益。下文中，笔者将从施工准备、施工检查、混凝土浇注及挂篮行走控制四个方面探讨具体的施工控制措施。第一，施工准备方面。需要在施工前建立控制点，设置标高，后锚固采用两套走行轮，走行滑道需要划出刻度，避免材料、人员等荷载过于集中或超出，梁端拆模后需要凿毛处理混凝土表面，等等。第二，施工检查方面。需要检查安全措施，对人员进行安全教育，设置安全网、护栏等，以创造安全的高空作业条件；随时检查、及时维修保养机械设备，确保千斤顶、钢丝绳等安全系数满足使用需求，电路铺设规范；随时检查挂篮位置、预应力钢束数量和位置、标高、轴线等情况。第三，混凝土浇注控制方面。需要注意以下控制点：混凝土浇注前，需要全面检查挂篮、钢筋、模板、预埋件、材料、设备、接缝处理等情况，确认合格后方可进行浇筑施工；浇注时，需要准确控制荷载，保证两端平衡，以免荷载出现偏差；严格控制箱梁两端灌注盘数，两端交叉灌注，保持施工速度一致，将悬臂端浇注误差控制在6m3以下；浇筑期间，做好悬浇的监控，保证浇筑进度均衡、快速，按照底板、腹板、顶板的顺序浇筑；浇筑后进行至少7天保湿养护，高温天气下还需要采取覆盖措施。第四，挂篮行走控制方面。需要注意以下控制点：走行前做好走行、悬吊系统的检查，按照设计顺序张拉纵向束；由专人指挥挂篮行走，并进行严密监控，保证行走对称、均匀、缓慢。

2、挂篮施工的控制要点

（1）进行挂篮后锚固的解除时，必须均衡且同步解除2片主桁架的后锚固。

（2）挂篮走行时，须注意同步前移，且每前移50cm检查一次，以防止因挂篮有转角而引起的误差，同时也防止挂篮受扭后变形。

（3）悬浇施工时，必须安排专人经常对挂篮的前后吊带杆和锚固螺杆等受力杆件的使用情况进行检查，加强起重用钢丝绳、倒链、千斤顶等设备的维修和养护，发现问题后及时处理。

（4）使用混凝土泵车一次性灌注混凝土，同墩上的2个悬臂节段同时且对称的进行浇筑，不平衡重不能超过12t，从节段悬臂的前端逐渐向后端灌注。

（5）每个梁段的混凝土浇筑要一次灌筑成形，以减少接缝，提高混凝土浇筑的质量。浇筑顺序为：底板——腹板——顶板。从挂篮的前端开始浇筑混凝土，避免新、旧混凝土之间出现裂缝。

结语：

本文中所总结的施工控制要点已经在合福客运专线安徽段的工程建设中推广应用。通过各级技术人员及现场管理人员使用，认为内容浅显易懂，具有很强的针对性。通过在该项目中的实际应用，现场施工管理水平有明显进步，施工质量也有显著提高。

参考文献：

[1]姜风清.连续梁挂篮施工的技术措施[J]科技创新报，2012.

[2]苟炜玮.铁路桥梁连续梁挂篮施工技术[J].中华民居(下旬刊),2012.

[3]王利君.铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点[J].高速铁路技术，2011.