预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术

预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术

冯志敏

冯志敏

中铁十二局集团第一工程有限公司陕西省西安市710038

摘要：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。本文探讨了预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术。

关键词：预应力混凝土连续梁桥；挂篮；施工方法；控制技术

近年来，随着路桥工程建设施工技术的不断完善，连续梁桥结构逐渐成为预应力混凝土桥梁的主要结构。预应力混凝土连续梁桥是我国铁路建设较为常用的一种桥梁结构形式，其特点是跨越能力较强，刚度大，变形小，伸缩缝少行车平顺，养护简单，抗震能力强等，是最早应用的桥梁结构形式之一。预应力混凝土桥梁中，要想发挥挂篮悬挂技术的效果，就必须控制好其线型和标高，不断优化其施工方法及控制技术，以此保证整体工程质量安全。

一、影响因素

1、施工工艺。为了能使整体结构完整和工程结构质量良好，需要进行科学合理的施工控制，以保证桥梁成型时达到良好合理的状态。所以施工过程中必须考虑所有因素，包括施工工艺中的各个环节，如混凝土浇筑误差等因素都要考虑到，这也要求施工人员在施工过程中必须认真负责的进行施工作业，保证工程质量。

2、施工监测。施工监测是最基础、最简单的施工控制手段，是施工进度顺利进行和成功完成的重要保证。而且从实际监测数据中，可反应出工程施工的质量。施工监测的内容包括应力、应变、温度及结构参数的各种实际测量强度等。施工监测就好比自我检查，能及时检查出局部施工中存在的问题，也能及时有效的进行修正，以保证整体工程的质量。

二、挂篮施工流程及操作方法

1、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50cm。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。

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。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。

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。

三、桥梁悬臂施工主要工序

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。

2、钢筋绑扎。箱梁用所有钢筋及接头的施工，应严格按有关施工规范和图纸要求操作，在加工前必须作清污、除锈和调直处理。钢筋骨架在钢筋棚内加工后现场安装成型。钢筋安装，先底板和腹板，然后将内模组合拼装固定，最后施工顶板钢筋。

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8t。

4、预应力张拉。张拉采用应力控制，伸长值校核，安装锚具前需对锚垫板清理干净，后安装工作锚具、张拉千斤顶和工具锚，安装中需保证工作锚、千斤顶、工具锚三对中，为有利脱锚，需在工具锚锚孔涂上脱锚剂。封锚：在每联连续梁最后一段张拉、压浆完毕后要进行封端混凝土施工，施工前将梁端水泥浆清洗干净并凿毛。

四、施工控制

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。

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。

3、温度监测。对大跨度预应力混凝土连续梁桥的挂篮悬臂施工而言，由于工期长而引起桥梁环境温度变化较大，且对新浇筑的节段而言，水化热会引起很大的温度应力。由于悬臂状态时结构为静定的，在上下表面温度变化均匀时，悬臂上各点能自由伸缩，其位移均发生变化；对合拢施工阶段，温度的大小直接影响合拢的精度和效果。在实际监测中，混凝土内部的温度是通过0.1℃的热敏电阻和附带温度测量功能的振弦应变计测出；环境温度则可通过温度计得到。

4、合拢段控制。合拢段涉及到桥梁结构体系的转化，由静定体系转变成超静定体系，且合拢时的成桥线性影响着桥梁的受力状态和外观美感。由于受到各种因素和监测误差的影响，通常在合拢前的两端悬臂受力状态不同，且有时两悬臂端不等高而影响合拢精度，一般合拢段施工前应在两侧悬臂端配置平衡重，使其在混凝土浇筑前后两侧保持基本平衡。合拢前监测悬臂端高程和环境温度的变化规律，以便确定最佳合拢时间。有时设置了临时锁定，其作用在于对自重、温度变化和施工荷载引起的变形起到约束作用，并考虑温度升降引起的压力、拉力。合拢时以两侧平衡设计、临时锁定为设计重点，确保最后的合拢状态。

五、结语

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，从而完成整个桥梁施工。

参考文献：

[1]张继尧.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]陈樟鹏.预应力混凝土连续梁悬臂施工与监控技术研究[D].华东交通大学，2014.

[3]李文江.预应力混凝土连续梁桥施工控制[D].大连理工大学，2013，