浅谈悬臂桥梁施工工艺

摘 要：由于悬臂桥梁施工的技术含量高, 设备投入少, 施工方便, 而且箱梁的应力和弯矩分布更加合理, 越来越多地在大跨径桥梁中应用。随着桥梁设计的样式多样化, 悬壁施工工艺必定会发挥更大的潜力, 本文从实际施工案例出发,介绍了悬臂桥梁施工工艺在桥梁施工中的应用, 简述了悬臂桥梁施工工艺的施工控制等。

关键词：悬臂桥梁；施工工艺；控制

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸对称的、逐节悬臂接长的施工方法。悬臂施工法最早主要用于修建预应力T形刚构桥。由于悬臂施工方法的优越性，后来被推广用于各种类型的桥梁。随着桥梁事业的发展，尤其是近年来采用悬臂施工法在国内外大跨径预应力混凝土桥梁中得到广泛采用。

1 工程简介

某大桥横跨V型沟谷，沟底宽约45m，地形起伏较大。主桥上部为(45+80+45)m变截面P.C 连续刚构箱梁,箱梁根部梁高4.2m,高跨比 1/19.05,跨中梁高1.8m,高跨比 1/44.44,箱梁顶板厚25cm,底板按二次抛物线变化,除墩顶 0 号块设两个厚50cm 的横隔板及边跨设厚80cm的端横隔板外,箱梁其余部位均不设横隔板,采用双向预应力体系。

2 悬臂浇筑施工工艺

2.1 悬臂施工工艺的可操作性

悬臂施工方法从发明到现在，之所以能够被广泛地应用，正是因为它具有许多独特的优点。悬臂施工比较适用于大跨径桥梁，对于跨越河道、沟谷更加适用, 而且受地形影响小。悬臂浇筑可以减少吊装等程序，一次成型，简化了桥梁施工程序悬臂浇筑机械化程度高，减少劳动力投入量。可以适用于多种桥梁类型，如梁式桥、刚架桥、拱桥、斜拉桥等。由于实现机械化和循环重复作业，可改进工艺并提高工程质量，容易实现连接及中跨合拢。淘汰了满堂支架的施工方法,给桥下以较宽敞的净空。该施工方法适用于大跨径的预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥。

2.2施工准备

该大桥上部箱梁悬臂浇筑共分为四个部分, 即第一部分为0号和1号块施工；第二部分为2号～8号块梁段悬臂浇筑部分；第三部分为边跨现浇段施工；第四部分为合拢段施工,包括边跨合拢段施工和中跨合拢段施工。

2.2.1 挂篮设计及加工

挂篮是悬浇箱梁的主要设备。就国内外现有的挂篮按结构形式可分为桁架式、三角斜拉带式、预应力束斜拉式、斜拉自锚式；按行走方式可分为滑移式和滚动式；按平衡方式可分为压重式和自锚式。对某一具体工程，应根据梁段分段情况，根据对挂篮重量的要求承受荷载及施工经验对挂篮进行认真详细的设计。除必须满足强度、刚度、稳定性要求外，还要使其行走、锚固方便可靠，重量不大于设计规定。挂篮由主桁架、锚固、平衡系统及吊杆、纵横梁等部分组成，由工厂或现场根据挂篮设计图纸精心加工而成。

图1：挂篮结构示意图

2.2.20号、1号块的施工

挂篮是利用已浇筑的箱梁段，作为支撑点，通过桁架等主梁系统、底模系统，人为创造一个工作平台。对于0号、1号块挂篮没有支撑点或支撑长度不够。需采用其他方式浇筑。一般采用扇形托架浇筑。扇形托架可用万能杆件、贝雷片或其他装配杆件组成，托架可支撑在桥墩基础承台上或墩身上。托架除须满足承重强度要求外，还须具有一定的刚度，各连续点应连接紧密，螺栓旋紧，以减少变形，防止梁段下沉和裂缝。

2.2.3 临时固结

对于连续箱梁，梁与墩未固结在一起，施工时，两侧悬浇施工难以保持绝对平衡，必须在施工中采取临时固结措施，使梁具有抗弯能力。临时固结一般采用在支座两侧临时加预应力筋，梁和墩顶之间浇筑临时混凝土垫块。将梁固结在桥墩上，使梁具有一定的抗弯能力。在条件成熟时，再采用静态破碎方法，解除固结。

2.3 悬臂浇筑部分施工

悬臂浇筑的部分共有2～8号块,每幅桥总计28块。挂篮作为悬臂浇筑的主要施工设备，钢筋绑扎、孔道安装、混凝土浇筑、钢绞线张拉等工序都要在上边操作，因此在设计时除要经济外, 还必须有足够的安全性和灵活性, 便于在施工过程中安全操作。该大桥的挂篮主桁设计采用国产贝雷片，每片长3m，高1.5m，重270kg。上下横梁采用240工字钢焊接而成。外模采用定型模板，内模采用组合模板。

挂篮在0号块竖向精轧螺纹钢张拉结束后就可以组装,在挂篮正式使用前要进行预压,检验实际的承载力和安全可靠性,并获得弹性变形的数据和消除挂篮的非弹性变形, 为施工控制提供依据。1号块是悬臂浇筑部分的第一阶段,精确控制挂篮的标高和平面位置,为全桥的控制提供保障。挂篮的标高要考虑以下因素: 桥面设计标高、挂篮在不同荷载下的变形值、混凝土变形, 包括温度应力变形和后期徐变变形。悬臂浇筑部分的混凝土要一次性浇筑完,避免梁体中部产生竖向裂缝。1号块浇筑后要进行纵向的预应力钢绞线张拉,张拉后即可松动后锚和向前移动挂篮, 进行下一段施工,直到悬臂浇筑结束。

2.4 现浇段施工

该大桥的过渡墩高33m,如果采用支架施工现浇段比较困难,因此施工采用挂篮做吊架,挂篮的主桁前支点在过渡墩顶。现浇段施工要在5号块施工的同时进行, 以保证在8号块施工结束后可以及时进行边跨合拢（如：图2）。

2.5 合拢段施工

合拢段施工是体系转换的过程,通过合拢段的施工,使桥梁完成体系的转换。首先进行边跨合拢,最后进行中跨合拢。边跨合拢采用吊架施工,待现浇段施工结束后, 混凝土强度达到设计强度后即可进行边跨合拢段的施工。中跨合拢段的劲性骨架待边跨混凝土浇筑后,边跨挂篮拆除后才能合拢。中跨合拢段的混凝土浇筑要在1d 中的最低温度下进行。应当指出的是,要严格控制合拢程序,否则会与设计的合拢产生很大的误差,其结构恒载内力也会发生变化,体系转换时由徐变引起的内力重分布也不相同,故采用不同的合拢程序在结构中产生不同的最终恒载内力,对整个结构的竣工后使用产生很大的影响。

图2：墩侧几对梁段的浇筑

3 施工控制

3.1 挠度控制

施工过程中的挠度计算不仅与力学计算模式的选取有关,更重要的是与许多挠度影响的因素有关,主要包括:施工阶段的一期恒载,即梁体自重和预加应力； 施工临时荷载:悬浇的挂篮和模板机具设备重；人群荷载、大自然的温度变化、湿度变化、风荷载；桥墩变位、基础沉降、施工误差等。这些影响因素中,还有许多模糊不定及随机变化的因素情况,因此挠度监测十分困难。

为了更加精确地控制梁体的挠度变形,每进行一块至少要分六个阶段进行观测,即混凝土浇筑前后、张拉前后、挂篮移动前后,观测已经浇筑的所有梁段,有条件时可以每天观测,详细掌握挠度变化,为下一个块体施工提供依据。每块梁安装两个挠度观测点,两个点的位置分别在腹板的内侧,距离每次浇筑混凝土的前端10cm。通过测量观测点的标高,就可以反映梁段的变形。

3.2 平面位置的控制

在箱梁浇筑前要布设测量监控控制网,控制网的布设,应遵照变形观测能反映结构的实际变形的原则。考虑在每墩顶0号块的中心位置安装1个工作基点, 工作基点要与附近的导线点形成控制网,并且要定期进行复核,以保证工作基点的误差在合格范围内。

4 结语

随着悬臂施工技术的进步和完善,施工机械化程度的提高,加上电子计算机辅助进行桥梁结构内力分析计算及施工控制,使悬臂施工法成为现代大跨径桥梁建造的主要施工方法,这也推动了桥梁进一步向高强、轻型、大跨方向发展。

参考文献：

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[3] 王武勤. 大跨度桥梁施工技术[M]. 人民交通出版社,2007,1.

[4] 卢莉莉.浅谈桥梁悬臂施工工艺[J].知识经济，2010（18）.