连续桥梁悬臂施工中的问题分析及探讨

摘要：随着桥梁跨度不断增大，较传统的支架施工方法已受到越来越多的挑战，尤其是对于跨越大江、大河和深沟的桥梁来说更是如此。20世纪60年代中期，我国将悬臂施工的方法从钢桥引入到预应力混凝土桥梁施工中，并逐步使得预应力混凝土桥梁成为我国桥梁的主要桥型。鉴于此，本文对悬臂施工连续桥梁中的问题进行了分析和探讨。

关键词：连续桥梁；悬臂施工；质量

一、前言

悬臂施工又称无支架平衡伸臂法、挂篮法、吊篮法。它是以己经完成的墩顶段为起点，通过悬吊的挂篮从立模、浇筑混凝土、张拉预应力钢筋、逐段对称地向两侧跨中合拢，形成整桥。悬臂浇筑施工预应力混凝土连续梁桥有如下特点:(l)预应力混凝土连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成桥后的结构受力较为接近，施工时的预应力钢束既是施工时门临时需要，又是成桥后的结构受力筋。(2)作为无支架施工，有利于现场交通组织和桥位环境保护.施工时占用的空间较小。(3)有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂篮结构简单，成本低廉，逐段浇筑混凝土无需大型吊装设备。(4有利于施工作业。每个节段施工(包括立模、钢筋绑扎、管道定位、混凝土浇筑、预应力钢束张拉、管道压浆等)均在挂篮内进行，挂篮可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性。(5)有利于变高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁体设计成变高度梁，可使预应力混凝土连续梁桥的结构一节置多样化，能设计出各种轻巧、飘逸、美观的桥梁。(6)由于分段施工技术在整久施工过程中要反复使用多次，无论是机具设备还是操作人员，所进行的都是一种重复性的工作，因此，具有很高的安全性和可靠性。

二、连续桥梁悬臂施工中应注意的问题

合拢段的设计和施工，关系到整座桥梁的受力是否合理及线形是否平顺，是整座桥梁的关键所在，也是施工难度最大的部位。下面以连续桥梁合拢段的悬臂施工为例进行探讨。

1、合拢段施工要点

(l)在合拢以前应对箱梁顶面标高及轴线进行联测，并连续观测气温变化及梁体相对标高的变化和轴线偏移量，观测合拢段在温度影响下的梁体长度变化。连续观测时间不少于48h，观测间隔根据温度变化和梁体构造而定，一般可间隔3h观测一次。（2）全桥必须同时均衡对称合拢。必须清除T构上不必要的施工荷载;T构上的施工荷载应处于相对平衡状态，合拢时也必须对称同步进行，避免在合拢段端部造成相对变形，产生“剪力差”变位，影响产生次内力和合拢精度。(3)合拢处刚性支撑的设计和临时束的张拉力必须严格按设计要求实施。刚性支撑锁定时间根据连续观测结果确定，要求在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间区间内，对称、均衡、同步锁定。为了减少锁定时间，在锁定之前，应完成合拢临时束张拉的准备工作(如千斤顶安放就位等)。待刚性支撑焊完后，要求在1h之内张拉完按设计要求的全部合拢临时束。(4)合拢施工时，不宜引起该段施工的附加应力，因此，在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载，使其变形相等，避免合拢段产生竖向应力。调整悬臂端合拢施工荷载，可设置水箱，注水调整。(5)合拢段混凝土强度宜较梁体提高一个等级，并要求早强，最好采用微胀混凝土，应做特殊配合比设计。(6)合拢段混凝土浇筑时间应选在日气温较低，温度变化幅度较小的时间区间内进行。浇筑完成后，时值气温开始上升为宜。注意混凝土在浇筑时振捣和浇筑完成后的养护，以防产生早期裂缝(7)当合拢段混凝土达到设计要求的强度后，应解除另一端的支座临时固结约束，完成体系转换。解除临时固结约束后，应注意观察永久支座的下沉量，并做好记录，以校核转换效果。

2、悬臂施工合拢方案

（1）边跨合拢方案。边跨合拢段在悬臂端和支架现浇段之间。支架现浇段是相对稳定的，而悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下，会发生轴问伸缩、竖向挠曲及水平向偏移变形。在预应力钢筋张拉之前，尤其是混凝土浇筑早期，这些变形可能导致合拢段混凝土开裂，施工工艺应保证合拢段适应这些变形，避免裂缝的出现。为了保证合拢段混凝土浇筑并达到强度期间悬臂端和支架现浇段之间的相对位置不发生变化，抵抗温度升高使得悬臂纵向伸长产生的压应力等的作用，合龙前要焊接顶底板刚性支撑装置及剪力撑装置;还要张拉临时预应力钢筋以抵消两端因温度降低而缩短所产生的拉应力，这样通过设置承受压力及拉力的装置使合拢段混凝土得到保护。（2）合拢时间的选择。合拢段混凝土浇筑时间的选定:合拢段混凝土的浇筑时间最好选择在日温差比较小的阴天。如没有这种可能，则选择在一天中温度最低的时刻浇筑混凝土，以减少由于温度变化使合拢口产生裂纹的可能性。浇筑时间的选择原则为:在气温最低时进行，而且浇筑完混凝土后气温开始上升，这样混凝土膨胀受压比冷缩受拉有利。所以，施工单位有必要在合拢的前几天对气温进行24小时连续观测以确定在每一天中的最低温度。（3）合拢段施工步骤：挂篮前称就位―顶、底板刚性支撑安装―剪力撑安装焊接―穿临时束(包括钢束制备)―撑紧刚性支撑―张拉临时束―混凝土浇筑―混凝土的养护达强度的80%―拆除体内支撑―张拉永久钢束―拆模及其它。

3、合拢段施工质量的控制

(1)劲性骨架的施工。要保证劲性骨架和主梁严格锁死，以确保合拢段两端没有相对位移。劲性骨架合拢后，要迅速把需要焊接的纵向、斜向连接焊接牢固，以保证合拢段劲性骨架在整体温差作用下的受力安全。(2)混凝土早强。在合拢段混凝土浇筑完成后，为尽量避免己完成结构混凝土的收缩、徐变、温度荷载以及其他施工荷载等的影响，其混凝土应能快速达到强度，并在此前提下及早施加预应力。因此在混凝土中要掺加早强剂。浇筑合拢段混凝土时，要尽量缩短浇筑时间，以保混凝土全部浇筑完成后进入初凝阶段，这样混凝土不会受到扰动而影响其强度。但其终凝时间要短，这样才能使得混凝土浇筑完成后，很快达到强度。(3)混凝土的微膨胀。合拢段混凝土应使用微膨胀混凝土。由于两端均为早期浇筑的混凝土，合拢段混凝土起到连接作用，混凝土自身的收缩性容易在施工缝处产生裂缝，不利于受力，因此在合拢段使用微膨胀混凝土是非常必要的。（4）混凝土的养护。在合拢段混凝土浇筑完成.但其还未达到足够强度之前，为避免日照引起的温差加剧，造成合拢段混凝土产生收缩裂纹，在混凝土表面覆血草袋，并以长流水养护，使合拢段混凝土保持水湿、适温状态。(5)严格检测。在合拢段施工开始前，检测与合拢段施工有关的各部位的初始状态，如合拢段的标高、临时设施的施工情况等，若发现有异常现象，马上分析原因，并采取措施恢复正常。

三、结语

总之，与其他施工方法相比，悬臂现浇施工具有更加复杂和严格的施工程序，需要更多更先进的机具设备，要求数量少但素质高的劳动力等等。悬臂现浇施工要经历许多施工阶段，每个阶段都不可避免地会存在施工误差、测量误差和环境误差。如何消除或修正这些误差，使得成桥后的最终结构受力状态更好地逼近于所确定的合理状态，这是桥梁悬臂现浇施工中所面临的最大问题。如果能克服分段施工过程中的结构受力分析和结构状态控制方面的问题，悬臂施工技术可在更广阔的应用范围内更具竞务力。