浅谈悬臂浇筑施工

龚晓理

(中铁十三局集团)

悬臂浇筑施工中所用的主要设备是挂篮。为了拼制挂篮,在墩柱两侧常先采用托架支撑浇筑一定长度的梁段,这个长度称为起步长度。在用悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂梁连续梁桥时,需采取措施使墩梁临时固结,待合拢后再恢复原结构状态。

1 施工挂篮

挂篮是一个能够沿轨道行走的活动脚手架,悬挂在已经张拉锚固与墩身连成整体的箱梁节段上。在挂篮上可进行下一节段的模板、钢筋、管道的安设,混凝土浇筑和预应力张拉、灌浆等作业。完成一个循环后,新节段已和桥墩联成整体,成为悬臂梁的一部分,挂篮即可前移一个节段,再固定在新的节段位置上。如此循环直至悬臂梁浇筑完成。

挂篮的种类很多,其构造也随之而各有不同。挂篮它由底模架、悬吊系统、承重结构、行走系统、平衡重及锚固系统、工作平台等部分组成。挂篮的承重结构可用万能杆件或贝雷钢架拼成,或采用专门设计的结构,它除了要能承受梁段自重和施工荷载外,还要求自重轻、刚度大、变形小、稳定性好、行走方便等。

我国重庆长江大桥施工中采用的斜拉式挂篮,其承重结构由箱形截面钢梁和钢带拉杆组成,行走系统用聚四氟乙烯滑板。这种挂篮结构的用钢量比万能杆件的节省了 1/3,使用也方便。

用挂篮浇筑墩侧初始几对梁段时,由于墩顶位置受限,往往需要将两侧挂篮的承重结构连在一起。待浇筑到一定长度后再将两侧承重结构分开。

2 施工托架

施工托架可根据墩身高度、承台形式和地形情况,分别利用墩身、承台或地面作支承,设立支撑托架。墩顶梁段(即所谓零号块)或墩顶附近的梁段在托架上浇筑。施工挂篮就在已浇筑梁段上拼装。

托架可采用万能杆件拼制。托架的高度和长度视拼装挂篮的需要和拟浇块件长度而定。横桥向的宽度一般应比箱梁底板宽出 1.5～2.0m,以便于设立箱梁边肋的外侧模板。托架顶面应与箱梁底面纵向线型的变化一致。

为了消除托架在浇筑梁段混凝土时产生的变形,常用如千斤顶法、水箱法等对托架预加变形。

3 悬浇施工主要工序

当挂篮安装就位后,即可在其上进行梁段悬臂浇筑的各项作业,其施工工艺流程如下。

按每一梁段的混凝土分两次浇筑排列的,即先浇底板混凝土,后浇肋板及顶板混凝土。当采用一次浇筑时,将浇筑底板混凝土的工序与浇筑肋板及顶板混凝土的工序合并,其他工序不变。

混凝土浇筑前,须用硬方木支垫于台车前轮分配梁上,以分布荷载,减少轮轴压力。浇筑混凝土的过程中。要随时观测挂篮由于受荷而产生的变形。挂篮负荷后,还可能引起新旧梁段接缝处混凝土开裂。尤其是采用两次浇筑法施工时,当第二次混凝土浇筑时,第一次浇筑的底板混凝土已经凝结,由于挂篮的第二次变形,底板混凝土就会在新旧梁段接缝处开裂。为了避免这种裂缝,对挂篮可采取预加变形的方法,如采用活动模板梁等。

悬臂浇筑施工的周期为 6～10d,依节段混凝土的重量和结构的复杂程度而不同。日本一座双线预应力混凝土铁路连续梁桥,总长 440m,分跨为 69+55+3×66+55+ 62m,桥宽 11m,采用挂篮悬臂施工,标准段的施工周期为8d,全桥工期一年半。在悬浇施工中如何提高混凝土的早期强度对有效地缩短施工周期关系较大,这也是现场浇筑旅工的共同性问题。

4 临时固结措施

用悬臂施工法从桥墩两侧逐段延伸来建造预应力混凝土悬臂梁桥和连续梁桥时,为了承受施工过程中可能出现的不平衡力矩,就需要采取措施使墩顶的零号块件与桥墩临时固结起来。

我国天津狮子林桥(跨径为 24+45+24m的三孔悬臂梁桥)在施工中采用的临时固措施构造(该桥悬臂梁采用悬拼施工)。在浇筑零号块件之前,在墩顶靠两侧先浇注 50#的混凝土楔型垫块,待零号块达到设计强度 70%以上时,在桥墩两侧各用 10根,φ32mm预应力粗钢筋从块件顶部张拉固定。这样就使拼装过程中出现的不平衡力矩完全由临时的混凝土垫块和预应力筋共同承受。张拉力的大小以悬拼时梁墩间不出现拉应力为度(每根钢筋的张拉力为10kN)。待全部块件拼装完毕后,即可拆卸临时固结措施,使悬臂梁的永久支座发生作用,这样就使施工过程中的T型刚构受力图式转化为悬臂梁的受力图式。这种体系转换是施工中的重要环节,在拟定预应力筋张拉顺序时必须满足各阶段内力变化的需要,应该通过计算事先加以确定。

另外几种临时固结的作法。(1)当桥不高,水又不深而易于搭设临时支架时的支架式固结措施,在此情况下,拼装中的不平衡力矩完全靠梁段的自重来保持稳定。(2)利用临时立柱和预应力筋来锚固上下部结构的构造。预应力筋的下端埋固在基础承台内,上端在箱梁底板上张拉并锚固,借以使立柱在施工过程中始终受压,以维持稳定。在桥高水深的情况下,也可采用围建在墩身上部的三角形撑架来敷设梁段的临时支承,并可使用砂筒作为悬臂拼装完毕后转化体系的卸架设备。