悬臂浇筑关键施工技术探讨

摘要：本文作者先后参建了四川省巴中市回风特大桥（主桥为（90+160+90）m预应力砼连续刚构）和广东佛山海怡特大桥（主桥为（108+166+95）m预应力砼连续箱梁）等多座大桥箱梁悬浇施工实践，为了进一步提高悬浇施工技术水平和做好工程质量，就有关施工技术问题与大家共同探讨。

关键词：施工挂篮；施工顺序；合拢段施工；线型控制；改进措施

1.引言

随着连续梁桥向大跨、多跨发展，悬臂浇筑法以其预应力混凝土承受负弯矩大，跨越能力强的特点以及在施工期间不影响桥下通航或行车等优势得以广泛应用，表现出强大的生命力。接下来，笔者以大跨径预应力混凝土连续梁桥为例，就悬臂浇筑施工的特点及当前存在的问题以及应对措施进行探索。

2.施工挂篮

2.1 挂篮是悬臂施工的关键设备，其锚固悬挂在已施工的梁段上，是一个能沿梁顶滑动承重结构。在挂篮上可进行梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设、混凝土灌注、预应力张拉和灌浆等作业。完成一个阶段的循环后，挂篮解除后锚，移向下一梁段施工，如此循环直至悬臂灌注完成。所以挂篮既是空间的施工设备，又是预应力筋未张拉前梁段的承重结构。

挂篮的结构设计要考虑到简单、自重轻、变形小、行走安全、装拆方便及投资省等因素，加工制作后要在工厂试拼。施工前对其进行荷载试验，以确定主桁架的共同受力情况以及荷载时主桁的连接强度和变形值，消除残余变形和准确设置预拱度。

2.2 以菱形挂篮为例：其挂篮由菱形桁架、悬吊系统、锚固系统、走行系统及模板系统组成：

①菱形桁架：是挂篮悬臂承重结构，是主要受力构件，由左右两侧各一片菱形桁架通过横向联结系联结而成。

②悬吊系统：其作用是将内外模板，张拉工作平台的自重及其上面的荷载传递到承重结构上，包括底模平台前、后横梁吊挂，内、外模导梁前、后吊挂，每套吊挂包括横梁、纵梁、吊带、千斤顶等设备。

③锚固系统：其作用是在挂篮悬浇混凝土过程中，将桁架尾部锚固提供一向下的压力，以平衡挂篮前吊点力。后锚固系统包括锚固垫梁，分配梁、锚固筋等。

④行走系统：包括走道梁、走行勾板、内外导梁、导梁走行吊环及移动收紧设备组成。走道梁通过箱梁腹板竖向预埋筋锚固于混凝土主梁作为挂篮滑移的轨道。走行勾板在走行中为主桁提供向下的拉力，以防止其倾覆。导梁走行吊环作用是在导梁走行时为移动导梁提供后部支承。

⑤模板系统：挂篮外模为钢模、内模为木模，外模与外模支架是整体式的，内模与外模间设对拉筋。挂篮限位纵梁在混凝土灌注时为外模提供侧向水平支撑，另一方面脱模后限制外模及支撑的转动，并便于在挂篮走行时底模平台与外模支架临时联结。

3.悬臂浇筑施工顺序

3.1 预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工程序，可以分为三种情况： T构一单悬臂一连续施工；T构一双悬臂一连续施工；逐跨连续悬臂施工。

T构一单悬臂一连续施工，多用于施工奇数跨的连续梁中，其步骤如下：

①首先从B、C号墩开始进行悬臂施工；

②边跨段合拢，释放B、C号墩临时固结，形成单悬臂梁；

③B、C跨中段合拢，形成3跨连续梁结构。

该法采用四套挂篮设备，B、C墩同时悬臂浇筑施工再两岸跨边段合拢，释放B、C墩临时固结，最后中间合拢，成3跨连续梁，以加速施工进度，达到缩短工期目的。多跨连续施工时可以采取几个合拢段同时施工，以加速施工进度，也可以逐个进行。该法在3-5跨连续梁施工中是常用的施工方法。

T构一双悬臂一连续施工：该方法是先进行B、C跨中合拢，后进行边跨合拢。当结构呈双悬臂梁状态时，结构稳性较差，所以一般遇大跨径或多跨连续梁时不宜采用上述方法。

逐跨连续悬臂法施工：是从一端向另一端逐跨进行，逐跨经历了悬臂施工阶段，施工过程中进行了体系转换。逐跨连续悬臂法施工可以利用已建成的桥面上进行机具设备、材料、混凝土运输、方便了施工。该法每完成一个新的悬臂并在跨中合拢后，结构稳定性，刚度不断加强，所以逐跨连续悬臂法常在多跨连续梁及大跨长桥上采用。

上述连续梁采用的三种悬臂施工方法是悬臂施工的基本方法，遇到具体桥梁施工时，可选择合适的一种方法，也可综合各种方法优点选用合适的施工程序。

3.2 O号块的施工

在悬臂法施工中，0号块一般均在墩顶托架上立模现场浇筑，在悬臂施工前将桥墩和0号块临时固结，以承受施工过程中产生的不平衡弯矩。如结构为T型刚构，因墩身与梁本身采用刚性连接，所以不存在墩梁临时固结问题。悬臂梁桥及连续梁桥采用悬臂施工法，为保证施工过程中结构的稳定可靠，必须采取0号块梁段与桥墩间临时固结或支承措施。

3.3 梁段混凝土的浇筑

梁段混凝土的悬臂浇筑一般用泵送，并应随温度变化及运输和浇注速度作适当调整。其注意事项如下：

①箱梁各阶段混凝土在灌注前，必须严格检查挂篮中线挂篮底模标高：纵、横、竖三向预应力束管道；钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置，认真核对无误后方可灌注混凝土。箱梁各阶段立模标高＝设计标高+预拱度+挂篮满载后自身变形。后灌注的梁段应在已施工梁段有关实测结果的基础上作适当调整，逐渐消除误差，保证结构线性匀顺；

②若能全断面一次灌注最好，否则应按以下顺序灌注：二次灌注：第一次由底板至腹板下承托，第二次为剩余部分。三次灌注：第一次由底板至腹板下承托；第二次是腹板下承托至腹板上承托预应力管道密集处以上，第三次由腹板上承托至顶板；

③混凝土的灌注宜先从挂篮前端开始，以使挂篮的微小变形大部分实现从而避免新、旧混凝土间产生裂缝；

3.4 箱梁梁段分次浇筑混凝土时，为了不使后浇混凝土的重力引起挂篮变形，导致先浇混凝土开裂，要有消除后浇混凝土引起挂篮变形的措施。一般可采取下列方法：

①水箱法：浇筑混凝土前先在水箱中注入相当于混凝土重量的水，在混凝土浇筑中逐渐放水，使挂篮负荷和挠度基本不变。

②浇筑混凝土时根据混凝土重量变化，随时调整吊带高度．

③将底模梁支承在千斤顶上，浇筑混凝土时，随混凝土重量的变化，随时调整底模梁下的千斤顶，抵消挠度变形。

4.合拢段施工

箱梁的合拢是控制主桥受力状况和线形的关键工序，因此箱梁的合拢顺序，温度和工艺都必须严格控制：一般合拢段的施工按先边跨，再中跨的顺序进行。合拢段施工通常是中跨合拢采用吊架法，边跨采用吊架法或支架法施工。

4.1 主跨合拢段施工

主跨“T构”一经合拢便成为超静定结构，其刚构跨度大、温度应力较高，设计对合拢温度有严格要求。对主跨温度的监测是监控的重要内容，施工时在设计要求的梁段根部全断面埋设测温计，测定水化热温升和梁体各部温度，以确定合拢时机。合拢要求：①合拢温度指梁体锁定时温度，要求在18~20℃之间。②梁体锁定通过安装合拢段刚性连接件，并预拉部分应力束。③安装平衡重，并在混凝土浇筑过程中分步撤除。④混凝土浇筑选择一天中温度最低时进行。

4.2 次边跨合拢段施工

边跨和次边跨合拢同样要对温度变化严格控制。受边跨、主跨合拢张拉以及混凝土收缩徐变和温度对悬臂端位移的影响，次边跨合拢及主跨最后1个块段施工时要综合考虑以上因素预设好调整量，减少合拢偏差，最后通过梁端压重调整偏差。

4.3 如采用多跨一次合拢的施工方案，也应先在边跨合拢，同时需经大量计算，进行工艺设计和设备系统的优化组合。

5.线型控制

为了使悬臂浇筑状态尽可能达到预定的目标，必须在施工过程中逐段进行跟踪监控和调整。采用计算机程序控制，以提高控制速度和精度。

5.1 为了精确确定待浇筑块段挂篮立模标高，必须计算出以下几组数据：a、块段设计标高；b、施工段及以后浇筑的各块段对该点的挠度影响值，该计算值应在实测后进行修正；c、施工段顶板纵向预应力束张拉后对该点施工段的影响值，该计算值应在实测后进行修正；d、挂篮的弹性变形对该施工段的影响值，此值可通过加载试压得出；e、混凝土收缩和徐变、恒载及活载、结构体系转换等产生的挠度计算值。

5.2 为了精确掌握每块段的各自计算值的修正值，在悬臂施工过程中要完成以下几个方面工作：a、计算出箱梁块段各截面的预留拱度值；b、加强现场测量及量测。在箱梁顶板布设测点，并分别在混凝土浇筑前，预应力张拉前，预应力张拉后观测各截面处标高变化；c、根据梁段实际发生的挠度，并对照理论计算值，对各挠度影响计算值进行修正；d、为了尽量减少温度变化对箱梁施工的影响，挠度观测安排在一天中温度相对变化小的时间段进行。

6.存在的问题及改进措施

6.1存在的问题

现阶段，预应力混凝土连续梁桥施工尚存在以下三个方面的问题亟待解决：

①连续梁桥存在体系转换多的问题；

②其最大跨径受支座最大吨位的限制，支座与桥梁使用寿命不匹配，支座养护更换困难；

③箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构中产生附加内力，增加了设计计算的复杂性。

6.2 解决方案

6.2.1 连续刚构综合了连续梁桥和T型刚构的受力特点，它除了保持了连续梁的各个优点外，墩梁固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程量，减少了体系转换，并改善了结构在水平荷载作用下的受力性能，即各柔性墩按刚度比分配水平力。

6.2.2 可以在腹板处采用波形钢板代替普通的预应力腹板，波形钢板即折叠的钢板具有较高的剪切屈曲强度，用它作为混凝土箱梁的腹板，不但充分满足了腹板的力学性能要求，而且大幅度减轻了主梁自重，省去了施工时在腹板中布置钢筋、设置模板等繁杂的工作。

波形钢板纵向伸缩自由的特点，能更有效地对混凝土桥面板施加预应力，提高了预应力效率。这种组合结构能减少工程量、缩短工期、降低成本。

6.2.3 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁，特别适合于中、大跨径的连续梁桥。随着国内对这种结构的研究分析工作的开展，波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥将会在我国的桥梁建设中得到应用，并将成为以后连续梁桥的发展方向。

7.结束语

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。