大跨度桥梁悬臂法挂篮施工监测控制

【摘要】近年来，随着我国交通事业的快速发展，需要修建跨越江河海峡的大跨度桥梁越来越多。桥梁跨度越大，其施工难度也越大。在大跨度预应力混凝土连续梁桥工程中，广泛采用自架设悬臂挂篮施工工艺，本文简要介绍了挂篮施工的重点工序，并对挂篮施工中的几个量要参数的控制做了简要阐述。

【关键词】大跨度桥梁悬臂浇筑 挂篮施工

前言

近年来，我国修建了不少大跨度连续刚构桥，积累了许多设计施工经验。我国从80年代开始使用这种技术以来，也已取得了巨大的成就。因此，文章对挂篮施工理论进行了分析，并结合实例对挂篮在桥梁工程中的应用进行了研究，对今后的应用及其发展有着重要意义。

认识悬臂施工法及其优势

悬臂浇筑是用挂篮就地分段(一般3.8m)悬浇伸展部分，待每段混凝土养护并张拉预应力筋后将挂篮前移，已备浇筑下一节段之用。

悬臂施工工艺有两种：悬浇和悬拼。首先，采用预制梁段拼装的施工速度比现浇快得多，而且梁段质量容易得到保证，对建造重复性的高架长桥较经济；但从施工变形控制及稳定性安全考虑，悬臂拼装则较难控制，如果相邻截面中因弹性变形、徐变和收缩引起的挠度不协调，则容易发生梁体上过大的二次弯矩值，而悬臂浇筑通过逐节段调整挂篮标高就可以控制施工中的变形。

优点：

①悬臂施工工序较简单，施工设备较少

②多孔桥可平行作业，施工工期短

③跨中正弯矩转移为支点处的负弯矩，大大提高了桥梁的跨越能力，是适用于深水、峡谷和有通航要求的河段及大跨、高墩桥梁的最佳施工方案。

桥梁悬臂施工工艺与应用

1、预应力混凝土连续桥梁力学分析与施工控制

悬臂梁桥、连续梁桥采用悬臂施工时，一般存在施工过程受力体系转换问题，因此应做好施工的事前控制，即通过合理准确的桥梁结构施工仿真，获得必要的施工指标，并且对已制定的施工方案进行评估，及时调整所施加的预应力或施工方法来适用这一转换。其施工程序大致可分为以下几个步骤：

①项目前期准备：施工承包商招标和施工监控单位的选择；

②在桥墩处搭设临时支架(或扇形支架)，在支架上现浇少数梁段，为拼装挂篮的场地；施工监控队伍进场，预设监测基准点；

③拼装挂篮，根据监控项目组的要求，做好挂篮预压试验；

④结合监控数据，在挂篮上悬臂浇筑其余各梁段，逐段推进，如图2．1监

控项目组加强监测，并进行施工控制；

⑤边孔靠近岸边梁段，在支架上浇筑；

⑥合拢前的连续观测，选择合理的时间合拢边跨，并张拉，如图2．2；

⑦拆除各墩的临时固结和挂篮、落梁；

⑧选择合理的时间整桥合拢，如图2．3；

⑨铺装层及其它零星工程施工。

由于施工控制的复杂、技术含量高，一般都应专业结构工程人员实施，现场

施工人员务必与监测控制人员合作交流。采用悬臂浇筑法施工时，为确保质量，每一浇筑箱梁段的施工都应有以下程序，如图2-4。

2、连续桥梁力学的时间效应分析

即分析桥梁施工材料性能的时间变化效应和预应力荷载随时间的变化效应。预应力混凝土桥梁所用的基本材料以高强混凝土和预应力材料为主，混凝土的弹性模量随时间的发展变化和混凝土的徐变、收缩等时效因素对结构性能有着重要的影响，尤其是在分阶段施工的混凝土桥梁中，由于各个节段施工周期短，混凝土加载龄期小，各节段混凝土龄期差异较大，先期结构对后期结构的内力变形有比较大的影响，同时先期结构的初始应力状态所产生的徐变、收缩受到后期结构的约束，将会产生次内力，引起结构内力重分布。如果对这些变形和内力不明确，往往容易导致施工控制的失误，造成难以预计的损失。

3、单侧悬臂挂篮法在桥梁施工中的应用

在单侧悬臂挂篮桥梁施工中，一般情况，一套挂篮设计完毕后，在施工过程中，其构件不能轻易调整，这就需要每次浇筑长度和浇筑的的重量尽可能是相同的，但由于梁高不同，梁段的重量和长度总是存在矛盾，连续箱梁每次浇筑长度设计合理与否将极大的影响挂篮的设计、平衡压重重量和施工进度。现就以上几个方面做简要分析

①挂篮设计

类型：目前国内外挂篮按结构形式主要有桁架式、三角形斜拉式、预应力束斜拉式、 型钢式及混合式5种；按行走方式可分为滑动式和滚动式；按平衡方式可分为全压重式、半压半锚式和全锚式3种。

挂篮设计要求结构简便，重量轻，安装、拆卸及使用方便、可靠，施工快速， 浇筑施工过程中变形量小，通常一般以工字钢、槽钢等型钢为主要材料，但也可以根据企业、现场既有材料设备情况，在满足挠度条件下，采用其它材料以达到节省投资的目标。运河桥拓宽工程以贝雷梁片为主要构件而设计挂篮，如下图所示，这套挂篮的挂篮利用系数为0.80

。

②参数控制

a挂篮标高控制

挂篮拼装完成后，需进行预压，预压重量应宜为最大砼梁段重量的1.2倍，以消除非弹性变开观察弹性变形量，以确定施工标高。

b平衡控制

由于采用单侧挂篮，挂篮前移和浇筑段过程中，不可避免要产生偏载，其产生的力矩是很大的，力矩通过临时支墩传到承台，光靠单排桩的承台根本不足以承受，这就需要在墩的另一侧设置平衡压重。平衡压重较轻时，可采用水箱装水，可以用抽水机抽河水，也可以采用砂袋；平衡压重较重时，则需要采用砂袋，钢材料等容重较大的材料。

c悬臂浇筑梁段的中线控制

梁段中线控制准确可以保证桥线的流畅美观，设置两条控制线，一条为主控制线，另一条与之平行，间距2m，为副控制线，同时在零号块定交叉点，各梁段放样就以两控制线为准。

③单侧悬臂浇注的要求

对于一端使用挂篮，另一端使用满堂支架时，不宜同时浇筑，而应该是支架现浇段早于挂篮施工段浇筑，其砼强度至少应达到不需张拉预应力筋仅普通钢筋砼就能承受另一端悬臂施工的强度要求，一般应达设计强度的80%以上。单侧挂篮前移至下一个梁段浇筑位置过程中，必须根据不同的位置，在挂篮的主梁上设置不同压重，以确保挂篮自身平衡。

④单侧悬臂挂篮合扰段浇筑

合扰段的施工，是桥梁施工关键的一步。由于昼夜温度变化、 合扰段砼浇筑所需时间、新灌砼的早期收缩、已完成结构的收缩、结构体系的变化以及施工荷载等因素，都会直接影响合拢段的质量，因此合理选择浇筑时间和适时拆除临时支墩的水平约束至关重要。对于合扰段的施工建议采取如下措施：

a 在合扰口两端的梁段桥面及底板用工字钢焊接固定，使之能伸缩，其强度应达到能推动在活动支座上的梁段

b合扰前拆除临时支墩的水平约束，并张拉部分预应力

c 砼掺加微膨胀剂，条件许可的话，标号可适当提高一级

d合扰时间段选在气温较低的阴天，并在一天中温度最低段浇筑砼

3、梯形挂篮悬臂施工技术

①梯形挂篮设计和特点

挂篮主要结构为：承重系统、底篮系统、悬吊系统、后锚系统、行走系统、模板系统。其中承重系统主要构件为梯形桁架结构，故而得名，如下图

梯形挂篮侧面图

优点：梯形挂篮行走利用反扣在轨道上的行走小车和主桁中点处的划船配合实现，行走前，解除挂篮后锚同，放松吊带．在划船下放置网钢．使用手托葫芦便可以轻松使挂篮前行，方便快捷，大大节省了挂篮行走的时间。

②梯形挂篮拼装施工

挂篮结构的拼装顺序为：主桁结构主桁后锚上前横梁结构吊带、底篮前后横梁结构底篮纵梁结构。

挂篮拼装施工工艺：测量放样轨道铺设挂篮主桁架拼装和安装安装挂篮底篮挂篮的预压调整模板。

③梯形挂篮行走

挂篮行走前．必须具备的条件有：

1)、对已施下块段做全面检查并符合规定要求，包括预应力张拉与压浆、混凝土外观质量、其他准备工作。

2)、施工检测工作已完成。主要为高程、轴线等检测项目。

3)、挂篮行走前2d对气象情况进行全面分析：

风力大于6级，不允许前移挂篮：

大雨大风天气不应前移挂篮，并应将挂篮锚固牢靠。

挂篮行走施工工艺：测量放样解除挂篮锚固体系挂篮前移模板前移调整模板并锚固。

④梯形挂篮拆除

基本遵循先装后拆、后装先拆的顺序，具体拆除顺序为：侧模系统底篮系统悬吊系统承重系统行走系统。将挂篮退回到塔吊工作范围内实施拆除，以便塔吊配合拆除。

拆除模板系统采用4台5吨卷扬机同步下放的方法，拆除前，将场地地面清理干净，拉警戒带，避免人员误入。

三、挂篮施工安全注意事项

1、施工过程中，现场管理人员应加强对挂篮锚固系统的验收，做到100％检查

2、施工人员自身的安全防护是施工安全的关键。施工人员进场后首先进行入场教育，挂篮施工现场设围护栏、设专人看管，进场人员必须佩戴齐全安全防护方可进入，无关人员禁止进入。

3、挂篮行走前和行走过程中，对挂篮后锚固行走小车进行全程检查监控．确保安全。

结语：总之，挂篮悬臂浇筑使用少量施工机具设备，避免大量支架，可以方便地建造跨越深谷、流量大的河道和交通量大的立交桥，而且施工不受跨度限制，跨度越大，其经济效益越高，所以大跨度连续梁桥常采用挂篮悬浇施工。但是，在实际应用中还是有不足的地方，积极做好此方面的探索和研究，是当前桥梁施工单位的重要任务，对桥梁事业的发展也有重要意义。

参考文献：

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