预应力连续箱梁桥挂篮施工关键技术研究

预应力连续箱梁桥挂篮施工关键技术研究

杜可爱

梅州市市政建设集团公司514021

摘要：近年来我国各地的道路及桥梁建设大规模开展，而预应力连续箱梁桥因其跨度大、受力性能良好、造价低及对施工环境要求较低等特征被广泛应用于桥梁工程建设中。而挂篮悬臂法施工时没有重视对于关键技术的监控工作，会致使后期出现合龙高程、轴线无法对齐及挂篮应力超标等问题，因此需要优化对关键技术的监控。

关键词：连续箱梁桥；挂篮施工；关键技术

将某连续箱梁桥作为案例进行分析，介绍了悬臂挂篮浇筑施工工艺，将桥梁挠度监控测点处设置的钢筋头的绝对标高换算到对应梁段的设计箱梁顶板顶面，同时对比了该标高值与相应的设计标高值，系统的展现了案例大桥施工的目标控制曲线及施工全过程。

1.工程概况

梅州市罗乐大桥桥长396米，桥宽19.8米（其中：行车道宽为15米，两边人行道为2×2米）。按照二级公路技术标准，设计速度为60公里/小时，桥梁上部结构为30+（30+3×50+30）+30+40+4×20米预应力箱梁结构，其中通航主跨采用挂篮施工工艺，其余桥跨采用预制简支小箱梁结构,桥梁工程设计荷载：公路—I级。

工程所在地河道较宽阔，地质情况差；主跨为连续箱梁，跨越江河通航水道，具有水中墩较多等特点。连续箱梁上部构造为变截面单箱双室结构，垂直腹板，梁的曲线采用二次抛物线。箱梁顶板宽19.8，底板宽13.8，顶板两侧翼缘悬臂长度3m，主梁根部梁高3.3m，跨中梁高1.7m。底板厚由60cm到28cm变化，箱梁腹板厚为45cm与65cm两种变化段，箱梁顶板中间厚28cm。上部横坡由箱梁顶板和底板设折线来变化。

该工程采用挂篮施工技术，主桥箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，其节段长短根据施工设备的负荷能力和安装挂篮所需的长度来确定，并尽量使模板简单通用。考虑到施工工期，主桥箱梁采用8个挂篮同步进行悬臂浇筑施工，结合该桥的具体特点，挂篮应具有构造合理、自重轻、变形小、利用系数高、使用安全方便的特点。根据主桥箱梁的节段长度、梁体重量、外形尺寸及施工荷载的大小，挂篮的形式选用三角斜拉式挂篮。

2.该工程三角斜拉挂篮施工工艺

2.1安装

2.1.1挂篮试拼装

待所有杆件加工齐全后，应在试拼台上全面试拼;底模架也应试拼，检查前后横梁与纵梁的连接，检查前后吊点的尺寸及外形尺寸;检查前后吊杆横梁的配合情况;所有杆件齐全及相互连接均满足要求后应分组编号，作出明确标记，准备正式拼装;挂篮加工完成后除对几何尺寸、焊接质量及上述内容检查外，还要对主析架、前后吊杆、锚具进行力学试验。

2.1.2挂篮的安装

挂篮安装在0#块预应力施加后进行，拼装程序:行走系统一贝雷析架主导梁一锚固系统一前后上横梁一前后吊杆一前后下横梁一下纵梁一模板系统。用25吨吊车配合人工进行挂篮安装，具体施工步骤如下:(a)整平已浇梁段，检查0#块预埋锚固螺栓及锚固孔位，按照主导梁间距放出三只挂篮主导梁位置;(b>吊装贝雷析架主导梁。在桥下拼装析架，用25吨吊机将整片贝雷架吊到桥面组拼;安装时，用临时支撑固定，采取预防措施后方可放松吊钩，保证挂篮结构稳定性及人身设备的安全。主导梁安装完成后及时进行后锚固装置的安装以确保挂篮的整体稳定性;(c)安装析架连系梁。所有联结螺栓型号不得混混淆，平、斜垫圈应配齐，并注意其方向性，同型号螺栓松紧程度一致;(d)用X32精轧螺纹钢及分配梁固定析架后支腿，然后吊装前后上横梁、前后各吊杆及前后下横梁。在上横梁和后吊杆上安装千斤顶、分配梁等调节装置，各吊点必须严格按设计位置布置;(e)安装底模纵梁和底模。将底模纵梁装在前、后下横梁工字钢上，要求与每根工字钢都接触，不得有空隙地方，如有空隙用钢板垫实;底模纵梁安装从一侧开始，依次排列，前后下横梁与底模纵梁通过螺栓进行连接固定。纵梁安装完成后即进行底模安装，安装时注意底模的前后位置，防止因底模的位置不准确而返工，底模端与底模纵梁在后端控制在40cm的位置;

2.2挂篮行走

挂篮行走前的准备。杆，安装挂篮行走顶推千斤顶拆除挂篮后吊杆、水平止推装置及纵梁两侧的中吊、行走轨道及其附属设施，拆除行走析架后端锚杆利用小车反扣在行走轨道上，做好挂篮行走准备工作。挂篮行走工艺流程。行走走前将挂篮前端不必要的施工荷载转移在已浇筑混凝土梁段上，利用手动葫芦牵引挂篮缓缓向前移动，测量人员须跟踪监控，若发现偏差采用葫芦牵拉予以纠正，保证挂篮行走偏位满足施工要求。在挂篮行走到设计位置前须细心操作，以保证挂篮的准确就位及施工安全。

3.挂篮现场施工方案

在该项目的施工过程中，主要依据《铁路桥涵施工质量验收标准》、《铁路桥涵施工规范》、《铁路混凝土工程施工技术指南》等规范并遵照《铁路衡阳至永州段扩能改造工程GTXG-3标段施工总价承包施工合同》要求，结合水文地质实际情况采取了连续箱梁挂篮悬浇施工及边跨直线段支架现浇施工，按照线边跨再次边跨最后中跨合拢，本文将着重分析该桥梁工程中的连续箱梁挂篮悬浇施工工艺及关键技术的监控。

该项目的连续箱梁挂篮悬浇施工采用了菱形挂篮施工工艺，并利用墩侧塔吊及吊船拼装。在施工之前首先要进行挂篮的试拼以确保满足施工需求。在挂篮拼装后还要进行挂篮的载荷能力测试，在菱形挂篮各主要受力构件粘贴电阻应变片测试其加载过程中的应力变化，同时采用砂袋法模拟工程施工最不利荷载试压，按要求分级加载，为了确保施工安全以施工中最重梁端重量的1.25倍作为测试重量，检查挂篮整体稳定性。消除挂篮的非弹性变形，观测挂篮的弹性变形值，为后续梁段施工线形控制提供数据参考。

在挂篮预压结束后，便可以进行后续的施工操作，悬臂浇筑施工的一般顺序：挂篮就位→调整挂篮底模、外模标高并固定→安装端头模板→安装底板钢筋、腹板波纹管和竖向预应力钢筋，固定腹板锚具→内模安装→绑扎顶板钢筋，安装顶板波纹管→对称浇筑梁段混凝土→覆盖养护→端头模及内外模板拆除→张拉、压浆→挂篮前移→进入下一梁段的施工循环。

悬臂浇筑模板安装应保证结构尺寸、应力监测预埋点位置、波纹管道定位等符合设计要求，在验收完成后进行混凝土浇筑施工，浇筑过程中要对称浇筑并保证两悬臂端的浇筑速度相同，同时做好后期的养护工作。施工中应随时观测挠度及应力情况，发现异常应及时调整、分析处理后再继续施工。混凝土浇筑施工时，从悬臂端向箱梁根部施工进行，以防止由于挂篮前端下挠而引起已浇筑混凝土的开裂。

张拉按照左右对称，先下后上，先纵后横的原则进行，为减少混凝土的收缩徐变对预应力张拉的不利影响，需要采取混凝土强度、龄期双控指标，在混凝土施工后3天且强度达到90%以上时方能张拉。张拉采用双控法，即在张拉力满足设计要求的情况下，预应力筋伸长量与设计计算伸长量偏差在±6%。合拢段混凝土浇筑前，调整好两端的中线及标高，在合拢处安装刚性支架，然后张拉临时合拢钢束，完成临时锁定。为防止箱梁两悬臂端的错动变形破坏新老混凝土的结合，采用水箱临时压重法，在浇筑合拢段时根据混凝土浇筑速度逐步放水。混凝土采用微膨胀混凝土，混凝土强度宜提高一级。合拢梁段混凝土应在一天中气温最低时间快速、连续浇筑，避免梁体受温度反复变化和日照不均等因素影响，在结构中引起变形和次内力。

4.预应力连续箱梁桥悬臂浇筑施工技术

4.1托架

根据桥梁工程施工现场条件以及桥梁特点，桥墩墩身以及桥梁承台或地面是托架的支撑点。混凝土梁现浇段长度决定了托架的长度，由施工所用挂篮高度则是托架高度的决定依据。在横桥向，托架的宽度通常要比混凝土箱梁地面宽1.5～2m，混凝土箱梁与托架顶面的地面线应保持吻合，为了避免因托架出现现浇梁变形，通常运用托架进行预压，常用的托架为斜撑、斜拉。

4.2挂篮

在桥梁工程施工过程中，根据施工梁段的长度适当进行挂篮拼接对接，在梁段长度达到一定要求时，对挂篮分成两部分对称向跨中施工。用预应力筋将满足设计值强度要求的新浇筑的梁段连接为一个整体。在施工中，挂篮的灵便性使得许多施工步骤变得更加轻松，同时，挂篮在梁段施工过程中可以重复使用，在一梁段工程施工完成后可以移动到下一梁段。通常，主析、悬吊系统以及平衡重及锚固系统、行走系统等构成了工程中常见的挂篮。两片纵梁组成挂篮的主析，承担着传力作用的悬吊系统则由粗钢筋构成，平衡重及锚固系统使得挂篮系统上的倾覆力矩得以取消，确保施工得以顺利进行，挂篮的灵活行由行走系统提供。根据不同的构造成式，挂篮又可以分为析架式、型钢式、斜拉式与混合式。压重式、锚固式与半压重半锚固式则是抗倾覆力矩的方法。

4.3悬臂浇筑施工工艺流程

除桥墩根部梁段(0#块)受到高度以及重量因素影响需要运用托架施工，除此之外，预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工过程中的其余梁段均使用挂篮施工。

结论

挂篮悬臂浇筑是以施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程，核心任务是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构末来状态作出预测。湘江1#项目对项目每个施工阶段进行详细控制，通过采集实际结构参数，实时监测各节段的应力值、线形和温度等参数来预测施工预拱度，最终确保桥梁施工安全和成桥线形与受力状态符合设计要求。

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