预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术

蔡杨

(上海弘路建设发展有限公司，上海市 201400)

预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术

蔡杨

(上海弘路建设发展有限公司，上海市 201400)

结合新林公路金汇港桥预应力混凝土连续梁桥施工工程，阐述了挂篮结构及挂篮拼装、预压、行走的操作方法，总结了挂篮法悬臂浇筑施工的主要流程，最后介绍了施工过程中的线形、应力、合拢段施工控制技术。

预应力混凝土连续梁桥;挂篮;施工控制

0 引言

随着桥梁施工技术的日益发展，预应力混凝土桥梁悬臂浇筑法已广泛地应用到大中型桥梁施工中。悬臂浇筑法以已经完成的墩顶段为起点，借助一对可以独立行走的挂篮逐段、对称地向两侧浇筑延伸，最终实现中跨和边跨合拢，从而完成整个桥梁。该方法具有速度快、不需要桥下支架、易于变截面箱梁控制等优点。作为悬臂浇筑法施工的关键组成部分，挂篮技术决定了桥梁施工的质量、进度和安全等。基于此，本文结合新林公路金汇港大桥实体工程对连续梁桥挂篮施工方法及控制技术进行归纳总结，以期更好地指导工程实践。

1 工程概况

新林公路金汇港桥主桥采用变高度、变截面连续箱梁，跨径布置为65.5 m+108 m+65.5 m=239 m，中墩处梁高6.35 m，跨中高2.8 m。主桥共分为2幅，断面布置为:0.3 m(栏杆)+3 m(人行道)+3.5 m (非机动车道)+0.5 m(机非分隔带)+8 m(机动车道)+0.5 m(防撞护栏)+1 m(中央分隔带) +0.5 m (防撞护栏)+8 m(机动车道)+0.5 m(机非分隔带)+ 3.5 m(非机动车道)+3 m(人行道)+0.3 m(栏杆) =32.6 m。新林公路金汇港桥的断面如图1所示。

图1 主桥布置图(单位:m)

主桥箱梁全宽15.8 m，单箱单室断面。腹板采用直腹式，腹板跨中厚度500 mm，中墩支点加厚至1 000 mm;顶板厚度280 mm;底板中跨合拢段厚度为300 mm，中墩支点处加厚至800 mm，端墩支点处加厚至700 mm;悬臂长度3.835 m，悬臂根部高度550 mm，悬臂端部高度220 mm。

桥梁分节段施工，其中:0#节段长13 m，采用墩旁托架施工;1#～7#节段各长3 m，8#～10#节段各长4 m，11#～13#节段各长4.5 m，均采用挂篮悬臂施工;各合拢段长2 m，采用悬臂吊架施工;边跨现浇段10.44 m，采用膺架施工。

2 挂篮结构与施工流程

2.1 挂篮结构组成

目前，国内常用挂篮形式有:平行桁架式、弓弦式、斜拉式、三角形式、菱形式等［1］。该工程选菱形式挂篮，菱形挂篮主要由主承重系、底模系、内外模系、悬吊系、走行系及锚固系统6部分组成。该挂篮具有承载力大、重心低、移动稳、施工易控制、加工简单、拼装方便、施工速度快、劳动强度低等特点。挂篮构造如图2所示。

挂篮是悬臂浇筑梁段施工的主要模板支承装置，其尾端用高强度钢筋锚固于已施工的0 #梁段上，前端悬臂外伸，下方通过后吊和前吊提着底模桁架和外侧模桁架，为悬臂浇筑1 #梁段提供支承平台。菱形桁架是菱形挂篮的主要承重结构，桁架分两片立于箱梁腹板位置，其间用角钢组成平面联接系［2］。

2.2 挂篮施工流程及操作方法

2.2.1 挂篮拼装

中墩上0#块施工完成后，即可以0#块为平台进行挂篮拼装。挂篮结构的拼装顺序为:轨道安装→主桁系统→悬吊系统→底篮系统→模板系统。

(1)轨道安装:行走轨道从0#块中心对称铺设。将轨道锚固在桥面竖向锚筋上，每道轨道下方设置5个锚固点，间距为50 cm。

图2 挂篮结构图

(2)主桁系统安装:单片菱形桁架按图纸要求组装成整体后吊装，挂篮尾部利用竖向预应力钢筋及预埋后锚钢筋，通过扁担梁锚固在连接墩上。

(3)悬吊系统安装:中门架与竖杆上的耳板通过销轴连接，侧面吊架与竖杆两侧的耳板通过销轴连接。前横梁与上弦杆上的连接板采用螺栓连接，焊接护栏斜撑，最后安装护栏并铺设平台木板。

(4)底篮系统安装:底篮模板包括前托梁、后托梁、底纵梁、平台梁、前托梁操作平台、后托梁操作平台、底模板。利用2根10 t倒链吊挂后托梁，通过前后吊杆分别与底托系统前托梁、后托梁销轴连接。

(5)模板系统安装:外侧模板与外侧模吊梁组成整体，一起吊装。外侧模提吊扁担梁用3根直径32 mm的精扎螺纹钢连接。外侧模提吊梁前端通过提吊扁担梁用2根直径32 mm的精扎螺纹钢连接在前横梁上。内模等底筋及腹板钢筋绑扎完成后再进行安装。

2.2.2 挂篮预压

挂篮拼装完成后，投入使用前需进行挂篮预加载试压。挂篮预压能够检验挂篮实际承载能力，确定施工最不利条件下挂篮的安全可靠性，实测挂篮的弹性变形和非弹性变形，确保使用安全和混凝土梁的浇筑质量。

(1)加载值的确定:为保证挂篮承载能力满足使用要求，并考虑一定的安全系数，荷载拟加至最大荷载的1.2倍［3］。

(2)加载程序:预压荷载采用堆载预压方式，按计算受力的100%控制荷载，以25%、50%、75%、100%逐级加载，预压逐级进行堆载采用砂袋。

2.2.3 挂篮行走

桥梁节段预应力张拉、压浆完成后，拆除锚固在梁体底板的内后吊杆及锚固在梁体顶板的外侧模后提吊杆，调节前横梁上千斤顶的高度，使外侧模、底模及内模脱离混凝土表面。拆除后锚钢筋，将倾覆力传递给底盘滑轨。在已浇筑好的节段上铺设新的轨道，并与原有轨道焊接成为整体。

挂篮行走时，内滑梁在顶板预留孔处及时安装滑梁吊点扣架，保证结构稳定。两片菱形桁架移动必须匀速、平移、同步，采用划线吊垂球或经纬仪定线的方法，随时掌握行走过程中挂篮中线与箱梁轴线的偏差，如有偏差，使用千斤顶逐渐纠正。为保证安全性，挂篮尾部用钢丝绳与竖向蹬筋临时连接，随挂篮前移缓慢放松。底模、侧模、主构架及内模系统同时向前移动，直至待浇筑节段位置。

挂篮就位后，进行后锚固定，将倾覆力由反扣轮传递给后锚钢筋，随后安装底模后吊杆，最后调整模板位置及标高。

3 桥梁悬臂施工主要工序

0#块采用墩旁托架施工，施工完成后，在中墩上方形成一个长度为13 m的混凝土箱梁平台，在0#块上拼装菱形挂篮，进行1#～13# 梁段的平衡对称悬浇施工，其主要的施工工序如下。

3.1 模板安装

内模通过吊架悬挂于前上横梁及上一节段已浇筑的梁体顶板上，内外模之间设置拉杆相连。为防止新老混凝土交界处漏浆，接缝处应填塞一定厚度的泡沫并通过吊带及拉杆施加力，使之密实，确保混凝土质量。

3.2 钢筋绑扎

钢筋施工顺序:底板钢筋及预应力管道→腹板及隔板钢筋及预应力管道→顶板钢筋及预应力管道。

腹板钢筋必须与底板钢筋及顶板钢筋连接牢固，形成整体，各梁段之间的纵向钢筋进行绑扎拦截，从而保证桥梁的连续性。

3.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑顺序为:底板→腹板→顶板。浇筑时同一挂篮的两边基本对称。混凝土由挂篮前端向后端浇筑，顶板混凝土从两侧向中央推进，以防发生裂纹。同一T构两侧的混凝土浇筑量之差不超过设计规定值，T构两侧重量偏差不超过8 t。

3.4 预应力筋张拉

梁体按三向预应力设计，纵向、横向、竖向均设预应力。

(1)张拉程序

钢绞线:0→σ0→2σ0→σk→持荷2 min→锚固;

精扎螺纹钢:0→σ0→2σ0→σk→持荷2 min→锚固。

其中，σ0为张拉初应力，一般取10%σk;σk为张拉控制应力。

(2)张拉方式

纵向预应力钢束、竖向预应力钢筋张拉采用两端同步张拉，并左右对称进行，不平衡束不超过1束;横向预应力钢束采用纵向交错单端张拉。

(3)张拉顺序

纵向预应力束→横向预应力束→竖向预应力束。纵向预应力筋先张拉腹板束，后顶、底板束，从外向内、左右对称进行张拉。

4 施工控制

4.1 线形控制

线形控制包括平面线形控制和标高控制，其中标高控制是难点也是关键点。

为了满足桥梁成形后的标高要求，需要在施工过程中设置预拱度。施工前，首先综合考虑多种荷载作用下的挠度(包括恒载、活载及可变荷载等)后得到各个控制点的立模标高，然后通过调节模板高度，使之在立模标高误差范围内。

挂篮的变形也将影响桥梁线形控制。为确保箱梁挂篮悬臂浇筑施工质量，需对挂篮进行加载试验以检验挂篮的承载能力和挠度值。通过模拟挂篮在箱梁施工的加载过程来分析、验证挂篮及其附属结构的弹性变形及其非弹性变形，以此指导挂篮施工模板的预拱度值及其混凝土浇筑顺序，从而保证施工质量的可靠性［4，5］。

4.2 应力控制

混凝土为非匀质材料，除受力变形外还有多种因素同样引起变形，导致梁体内部应力变化。因此，在整个施工过程中，应对每一梁段施工时的截面应力及各节段变形进行监测，以指导下一梁段的施工，控制截面的实测应力值必须满足设计要求。

4.3 合拢段控制

梁体完全合拢时会伴随着体系转换的问题。为了确保梁体结构的稳定和安全，该工程先进行边跨合拢，此时完成结构系统转换，再进行中跨合拢。

合拢段的临时锁定型钢焊接和混凝土浇筑必须在一天中最低气温时完成，确保合拢段混凝土的凝固处于温升阶段，并应加强混凝土的养护工作，达到强度后及时张拉预应力束，尽量避免合拢段由于温度和混凝土收缩等原因产生裂缝。

5 结语

通过介绍和分析新林公路金汇港大桥挂篮法悬臂施工过程与质量控制分析，表明:

(1)该菱形挂篮采用无平衡重自锚固体系，充分利用箱梁的竖向精轧螺纹钢进行锚固，移动时稳定性及安全性能较好。外模、底模随桁架一次移动到位，移动一次只需2～4 h，有利于节约工期。

(2)预应力筋张拉时，分阶段施加应力可以提高张拉质量，保证混凝土梁体内预应力值。

(3)通过挂篮预压、标高预拱度设置、应力监测等措施，可以使桥梁线形及应力控制在设计要求范围内，保证桥梁施工质量。

［1］ 孙成山，王纪文，李庚忠，等.悬臂现浇连续梁桥三角形挂篮施工技术［J］.青岛理工大学学报， 2010(6):64-69.

［2］ 钟威. 浅谈采用菱形挂篮对称悬臂浇注施工方法［J］.城市道桥与防洪， 2007(2):53-56.

［3］ 雷俊卿. 桥梁悬臂施工与设计［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［4］ 韩红春. 大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制研究与实践［D］.成都:西南交通大学，2007.

［5］ 李文江. 大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制［D］.大连:大连理工大学，2013.

U445

B

1009-7716(2015)04-0129-03

2014-12-10

蔡杨(1987-)， 女， 浙江天台人， 助理工程师， 现从事工程管理工作。