浅谈预应力钢筋混凝土连续梁桥悬臂浇筑法（挂篮施工）

　　摘要：预应力钢筋混凝土连续梁桥能充分发挥高强材料的特性，使结构轻型化，具有很大的跨越能力，而且它可以有效地避免混凝土的开裂，特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂。除此之外，预应力混凝土连续梁桥还能节省材料、变形和缓、伸缩缝少，刚度大、行车平稳，养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。本文着重就预应力钢筋混凝土连续梁桥在采用悬臂浇筑（挂篮施工）时在悬臂施工的程序、墩梁临时固结和措施、施工过程中变形的控制、合拢段的施工、结构体系的转换等方面浅谈一下自己在实践中的体会和应注意解决的问题。 
　　 
　　 一、前言 
　　 
　　本人于2002-2004年曾参于建设当高水阳江桥大桥，该桥主桥采用25+45+25米的预应力混凝土连续箱梁，全长95m，横截面为单箱单室。三跨变截面预应力混凝土连续预应力混凝土连续梁，根据变力情况采用单向预应力，其纵向预应力筋采用符合ASTM416-900270级标准的预应力钢绞线。主桥按悬臂浇筑法施工，以2号墩、3号墩为两个T构，单T划分9个梁段，施工时最大悬臂长度21.5m，悬臂浇筑最大长度3m，最大重量473KN，单T浇筑最大不平衡力控制在300KN以内。本文即结合此工程实例，浅显地谈一谈预应力钢筋混凝土悬臂浇筑（挂篮施工）的方法和在施工中应注意的问题。 
　　 
　　二、悬臂浇筑法施工（挂篮施工） 
　　 
　　悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换，即在悬臂施工时，结构的受力状态呈T形刚构，悬臂梁，待施工合拢后形成连续梁。因此，在桥梁设计中在考虑施工过程的应力状态；要考虑由于体系转换及其他因素引起结构的次内力。内时为使施工受力与运营状态结构的受力尽量吻合，通常用悬臂施工的连续梁桥选取变截面梁。预应力混凝土连续梁桥在悬臂施工时，由于墩梁铰接而不能承受弯矩，因此，施工时要采取措施临时将墩、梁固结。待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态，这是连续梁采用悬臂施工法的一个特点。 

　　悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节，河道水位的影响，并能大跨径桥上采用，因此得到广泛的使用。悬臂浇筑的施工方法是大跨连续梁桥的主要施工方法。 

　　1、0#梁段施工 

　　0#梁段施工，首先通过预埋在主墩墩身里的特制点板，用“N”型万能杆件拼组桁架式扇形托架，四片主桁联结形式桁架式结构，其上铺设两层型钢垫梁。支架预压采用液压千斤顶施加集中力进行等效预压，以消除支架的非弹性变形，然后立模、浇筑0#。0#梁段外模采用大块钢模板，以确保梁体的外观质量。 

　　2、挂篮悬臂施工 

　　0#梁段施工完成后，在其上部拼装挂篮，悬臂对称逐段浇筑各标准段。其工艺流程如下：挂篮是悬臂浇筑法施工的主要设备，它可没轨道走行，支承在已完成的梁段上，用以进行下一个梁段的施工。 

　　（1）挂篮的结构形式： 

　　菱形挂篮由菱形桁架，悬吊系统、锚固系统、底模平面、内外模板及走行系统组成。 

　　（2）主要特点 

　　①菱形挂篮外形美观，结构简单，杆件受力明确。②作业面宽阔，便于钢筋及预应力管道安装，能加快施工速度，缩短梁段施工循环周期。根据其它箱梁使用情况，梁段最短施工周期5.2天，平均6-8天。③利用桁架前后支座，使桁架在轨道上走行，无需平衡重，操作方便，移动灵活、平衡，外模，底模随桁架一次到位。挂篮移动时间短，一般只需2-4小时即可就位。④挂篮自重轻，利用系数高，是目前我国利用系数最高的挂篮。⑤挂篮刚度大，弹性变形小，立模时只需一次调整标高，灌注混凝土过程中不需再调整。⑥挂篮使用材料均为常用材料，加工制造简单，一般桥梁工地均可现场加工。 

　　（3）挂篮的拼装 

　　挂篮的拼装在0#块进行，杆件由浮吊吊装，拼装按如下顺序进行：a.安装轨道。b.水平拼装主构架的菱形桁片，两个桁片可叠放拼装。c.安装前支座。d.由浮吊分别将两桁片竖起，置于轨道上并支撑牢靠。e.安装反扣轮。f.拼装联结系。g.用手拉葫芦牵引主构架就拉。h.安装前上横梁。i.安装悬吊系统。j.安装底模平台。k.安装外侧模和外模走行梁。l.钢筋绑扎完成后安装内模和内模走行梁。m.重复a-1拼装另一侧的挂篮。挂篮的拆卸按相反顺序进行。 

　　（4）钢筋及预应力管道制作安装 

　　①钢筋安装顺序 

　　底模下层底模管道定位底板上层钢筋网一肋板钢筋骨架一顶板和翼板下层钢筋一顶模上导钢筋网。 

　　②预应力管道加工制作及安装 

　　（5）混凝土浇筑 

　　（6）预应力工艺 

　　预应力筋按设计要求的张拉程序进行张拉，预应力筋张拉顺序按先下后上，先中间后两边的顺序对称张拉。 

　　张拉程序 

　　0——初应力——σk——σk锚固 

　　（7）孔道压浆 

　　第一梁段张拉完毕即进行孔道压浆，压浆时应按设计要求的配合比配制灰浆，以保证能顺利入孔道。灰浆的上升不宜太快，待顶部出浆槽口流出浓浆，堵死槽口，然后关闭压浆阀。 

[Page]
　　（8）挂篮前移 

　　压浆后待水泥浆强度达到20Mpa后即可移动挂篮。 

　　①安装轨道；②将底模平台后横梁用两台5t手拉葫芦悬于外模走行梁上；③拆除底模平台后吊带；④同时安装前吊带、外模走行梁前吊绳和悬吊滚轮，使底模平台和外侧模在自重作用下脱模；⑤拆除挂篮后锚；⑥轨道前端安装手拉葫芦，牵引主构架前移，并带动底模平台和外侧模一同前移。 ⑦注意事项： 

　　a.T构两端的挂篮应同时移动；b.拆除后锚前要认真检查反扣轮各部联结是否可靠，发现问题及时解决；c.挂篮移动前要调整底模平台和外侧模水平，仔细检查挂篮各部分联结情况，检查挂篮上的安全网，钢筋头或其字绳索有无与箱梁钩挂的情况，发现问题及时处理：d.挂篮移动要统一指挥，两台手拉葫芦尽量同步，并防止脉冲式行走；e.挂篮移动过程要用两台手拉葫芦拉住挂篮的节点，防止溜车事故发生。 

　　3、边跨的施工 

　　边跨不对称的现浇梁段采用在已浇悬臂段和过渡墩上架设吊篮进行施工。其现浇梁段利用挂篮施工，施工方法同主跨。边跨施工等混凝土强度达到设计要求后，分批张拉预应力筋，然后压浆封锚。 

　　4、合拢段的施工 

　　在各T构悬浇完成后，即可进行全桥的工作，合拢的顺序是：先合拢两边孔，合拢完毕后进行主墩处临时墩梁固接的解除，然后合拢主孔，从而完成主桥的合拢和体系转换。各合拢段都使用微膨胀混凝土，膨胀剂掺量由实验确定，除中间合拢段外，其余各合拢段在灌注混凝土过程均需加平衡重，平衡重采用水箱加压法，在混凝土灌注的同时向水箱内注水。 

　　合拢段的施工是结构体系转换前一道重要工序，应严格按照设计程序和施工工艺要求，科学组织施工，确保工程质量。 

　　（1）合拢段施工顺序 

　　①安装两边跨现浇支架，立模浇筑、边跨。②浇筑两边跨合拢段混凝土。③拆除墩顶临时支座，拆除前将墩上永久支座锁定，防止支座滑移，临时支座拆除时注意一个墩上的临时支座同时拆除。 

　　最后施工完成中间合拢段施工。 

　　各合拢段预应力束张拉的顺序是：先顶板后底板，称短束后长束，每次对称张拉2束，顶板、底板交错进行，直至全部张拉完成，每一合拢段张拉完成后再压浆。 

　　（2）合拢段施工的方法及措施

　　①挂篮的拆除和模板安装 

　　T构施工完毕后，拆除T构上的挂篮，边跨合拢段的施工，可利用直线段模板及支架吊起一段。其它中间跨合拢段直接应用挂篮上的模板进行施工。将挂篮底模平台锚于合拢段外侧梁段底板上，外侧模悬吊与于该梁段翼板上，内模置于底板顶面，内外模间用对拉螺栓拉紧。 

　　②合拢梁段混凝土临时锁定措施 

　　由于气温的变化以及各种因素的影响，会导致合拢段混凝土拉裂或压坏，我们用刚性支承临时锁定合拢两端，使其成为可以承受一定弯矩剪力的牢固结点。锁定温度应符合设计规定，支承一定在与两悬臂端牢固顶紧，并必须保证支承顶面强度、质量。设置刚性支承以前，应完成合拢段钢束以及张拉准备工作。 

　　③合拢段是连续梁施工的关键。为确保合拢段的施工质量，应采取以下特殊措施：a.为保持混凝土浇筑过程中梁体受力不变，在中跨合拢段外侧梁段预压重量等于合拢段重量一半的水箱，随混凝土的灌筑分级放水。b.选择一天中温度最低的时间段内灌筑混凝土。合拢前侧定梁段高程，其高差必须在设计规定的范围内。c.为防止出现由于新浇混凝土自身收缩引起的裂纹，在混凝土中加入适量铝粉做为微膨胀剂。d.为尽快提高合拢段混凝土早期强度除加入适量早强剂外将合拢段混凝土强度提高一个等级。e.加强养护，在全跨范围内的顶板上铺草袋洒水降温。f.待合拢梁段混凝土达到设计强度后，先张拉各梁段的底板束，张拉先长束生短束，最后放松临时束和先期张拉的底板束，然后再张拉已放松的底板束，临时管道压浆封固。 

[Page]
　　5、体系转换 

　　在合拢段纵向预应力筋张拉、压浆后，解除临时锁定，进行连续梁的梁跨体系转换工作。 

　　6、临时支座设置永久支座安装 

　　（1）临时支座设置 
　　盆式橡胶支座不能承受悬臂灌注施工中产生的不平衡力矩，必须通过设置临时支座将墩梁临时固结，临时支座的设计必须考虑梁段的不平衡力矩，并且体系转换后容易拆除。临时支座采用硫磺砂浆支座。临时支座施工时先浇筑下层混凝土块，待强度达到100Mpa后，再立模板浇筑上面3cm硫磺砂浆。临时支座拆除采用在硫磺砂浆夹层里预埋两根2kw电阻丝，呈“M”型布置，两端留在外侧，以备通电。拆除时通电融化硫磺砂浆再割断锚固筋即可。 

　　（2）盆式橡胶支座的安装 

　　安装支座时，要精确找到平垫石表面，确保支座四角误差不大于1.0mm，准确定出下钢盆地脚螺栓位置，并检查基孔径大小与深度，用环氧树脂砂浆把地脚螺锚固。支座上下摆对准设计位置燕锁定，施工中尽量减少永久支座受力。 

　　7、施工质量控制 

　　（1）测量控制 

　　连续箱梁施工时，为保证构造物的平面位置及高程准确，施工前建立精密制网进行测量放样。先进行内业计算，主要控制连续梁的底板、翼板内外边缘及构造物的中心线；现场采用全站速成测仪及精密水准仪确放出箱梁平面位置标高。 

　　根据计算所提供梁顶标高及支架变形，精确设置立模标高，施工过程中要保持与设计计算模式相一致，如施工方案出现较大变化时，分析其影响程度，修正立模标高。 

　　（2）连续梁线性控制 

　　预应力混凝土连续梁采用悬浇法施工，在施工中由于梁体每段混凝土的重量、龄期、弹性模量，几何特性都在不断变化，并受到施工荷载，徐变产生的次内力影响，使梁体各个截面的内力和位移都发生相应变化。 

　　使用铁道建筑研究设计院研制开发的线性控制软件，通过施工过程影响的挠度的数据输入，对预应力混凝土结构进行弹性分析和时效分析，对悬浇法施工的结构从开始到竣工整个过程中任一时刻的结构内力变形情况进行计算，从而实现对结构施工过程的跟踪分析。 

　　主要计算出： 

　　a.由于结构自重，施工外荷载，张拉力筋，支座沉降所产生的内力和变形。b.计算张拉连续预应力束产生的次内力变形。c.计算由于预应力损失产生的内力和变形。d.计算由于收缩，徐变引起的次内力和变形，通过数据整理出下列表格内容及绘制变化曲线，作为施工控制的依据。①悬浇梁阶段立模标高表②县浇阶段梁体阶段截面挠度变化表③合拢阶段梁体截面挠度变化表④施工过程梁顶标高变化情况表⑤悬灌施工梁体各截面内力情况表⑥各阶段的结构挠度变化曲线⑦立模预拱度分布曲线 

　　现场控制方法： 

　　①根据计算所提供的立模标高值，正确进行每个梁段的立模放样，施工过程要尽量保持与计算模式相一致，如施工方案出现较大的变化时，则要重新计算，分析其影响程度，修正立模标高。 

　　②利用全站仪、自动安平不准仪和千分表在梁上进行观察，测点设在每个节端的横断面1/4、1/2、3/4处五处布置，成立观察小组，密切注视施工过程的挠度变化，观察内容如下：a.挂篮移动前后。b.混凝土灌注前后。c.预应力张拉前后。d.边、中跨合拢前后。e.对以上过程每次已完梁段的标高。 

　　将上述观察数据填入明细表中，与计算值进行比较分析。总结各种状态下梁体的实际变化趋势及其规律来指导施工。 

　　 挂篮悬臂浇筑的程序 

　　0#梁段施工→墩梁固结→挂篮拼装→阶段浇筑→边跨合拢→解除临时固结→主孔合拢。 
　　 
　　参考文献： 

　　1、《桥梁工程》姚玲森主编，人民交通出版社，1985.12（1997.5重印）； 

　　2、《预应力砼连续梁桥》，范立础主编，人民交通出版社，1985.1； 

　　3、《预应力砼连续梁桥设计施工》戴竞主编，土木工程学报，1980。