预应力混凝土连续箱梁悬臂施工技术分析

吴至博

摘要： 预应力混凝土连续箱梁由于具有变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点，在桥梁建设中得到了广泛应用。论文结合增从高速增江大桥为例介绍了预应力混凝土连续箱梁悬臂施工工艺，并探讨了质量控制对策。

关 键 词： 连续箱梁 单薄壁空心墩0号块施工挠度控制

中图分类号： U448.21+3 文献标识码：A 文章编号：

Abstract： Prestressed concrete continuous box girder with small deformation, rigidity, driving comfort, expansion joints, maintenance simple, strong shock resistance and other advantages, in the construction of the bridge has been widely applied. Based on the growth of high speed of increasing from the river bridge as an example to introduce the Prestressed Concrete Continuous Box Girder Cantilever Construction Technology, and probes into the measures for quality control.

Key words：Continuous box girder; Thin wall hollow pier;Construction of 0 block; Deflection control

引言

近些年，随着我国交通事业的迅猛发展，桥梁工程设计理论与施工技术也发展很快。我国桥梁无论是结构类型、建桥材料、理论分析与电算，还是在施工技术与监控、施工机械与设计及管理等各方面都积累了丰富的经验。尤其是近年来涌现出了一批跨径大、形式多样、构造复杂的梁桥，其中，预应力混凝土连续箱梁由于具有变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点在城市交通建设中应用越来越多，其中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，并能在大跨径桥上采用，因此得到了广泛的使用。论文以增江大桥预应力混凝土连续箱梁悬臂施工为例，重点探讨了施工工艺和质量控制。

1工程概况

增江大桥位于增城市正果镇及小楼镇，横跨增江河流，为增从高速的控制性工程。增江大桥起止桩号为K21+787～K22+580，全长799.29m，其中主桥跨径组合为68 m +2×110 m +75 m +55 m，共418m。地震动峰值加速度为0.05g，平均最大风速28.6m/s，设计荷载为公路Ⅰ级。主桥全长421.52m，桥面宽度为33.5m，桥墩采用单薄壁空心墩，上部结构为预应力混凝土连续箱梁，箱梁施工采用悬臂浇筑法。悬臂浇注法是以挂篮为支撑体系，将梁体分段现浇，待每段混凝土强度达到要求并张拉预应力后，再移动挂篮，准备进行下一节段的浇筑。悬臂浇注的每一节段不仅要承受自身重量及施工机具人员等荷载，还要承受后期浇注各节段施加的荷载作用，因此，保持悬臂对称浇注是保证结构受力平衡和安全稳定的基础。

图1 增江大桥桥型图

2主桥连续箱梁挂篮悬臂施工工艺及关键施工过程

2.1主桥挂篮悬臂施工工艺

浇筑主墩1#、2#、3#临时支撑柱→安装0号、1号节段支架→墩顶支座安装并调平→在支架上浇筑0号、1号节段→张拉横向预应力钢束和竖向预应力钢束→张拉墩梁临时固结措施的连接钢束→在1号节段上安装挂篮、立模，悬臂浇筑2号节段→达到100%设计强度后张拉本节段的纵向、横向和竖向预应力钢束→挂篮前移一个阶段，重复上述步骤平衡对称施工3号—11号节段→搭设边跨现浇段支架（钢板桩临时支架），在支架上浇筑现浇段砼→拆除悬臂浇筑的用的施工挂篮→焊接边跨合拢段临时连接构件，浇筑边空合拢段砼，张拉本节段的纵向、横向和竖向预应力钢束→安装中孔合拢段吊架→焊接边跨合拢段临时连接构件，浇筑边空合拢段砼，张拉本节段的纵向、横向和竖向预应力钢束→拆除中孔合拢段吊架及临时连接构件→清理箱梁内杂物、检查张拉、压浆情况，压浆封闭未用预留孔→桥面铺装、防撞墙、伸缩缝等附属设施施工。主桥箱梁挂篮悬浇。采用主跨结构布置形成68+2×110+75+55预应力砼连续箱梁，一端在5#墩与引桥相连，另一端在0#台与桥台相连。梁体位于凸曲线上，顶板按双向1.5%横坡设置，桥面全宽33.5米，垂直腹板式变截面单室单箱。连续梁体设有三向预应力。除现浇段在支架上施工外，0号节段、1节段在墩旁托架上现浇施工，正常节段用挂篮悬注施工。合拢段用吊架施工，整个箱梁施工顺序，按设计要求从1#、2#、3#墩起，逐步向两侧推进。整个工程的单幅连续梁分单“T”挂篮悬臂对称浇筑进行施工。1#、2#、3#墩为主墩，箱梁悬浇施工做到均衡、对称。T构施工可分为3个步骤：第一步是在桥墩建成后，在墩两侧安装墩旁托架；第二步是在托架顶安装底模及平台及临时支座，进行墩顶0~1号节段的施工；第三步是在2号块上对称安装悬注挂篮及模板等，逐段浇筑箱梁。

2.2墩旁托架

箱梁0号和1号节段采用托架现浇。在箱梁1号、2号和3号墩两侧分别搭支架（临时支墩），0号和1号节段托架拼装必须保证具有足够的强度和刚度，为防止支架不均匀沉降导致箱梁混凝土开裂，要求预压托架，观测变形，待非弹性变形消失后，浇筑0号和1号节段。在0号、1号段浇筑时，应注意在底板临时支撑柱柱顶采取连接措施，既便于施工受力，也便于竣工后拆除。0号、1号节段混凝土达到100%设计强度，且龄期不小于7～9天后，张拉纵向预应力钢束，并张拉预埋在临时支墩柱内的临时锚固钢束。张拉顺序：横向应以先中后边并对称的原则进行，纵向应以先长束后短束的原则进行。

2.3悬浇2～11号节段

悬浇前首先要将悬浇挂篮在0号和1号节段上拼装，悬灌挂篮是沿轨道可以纵向滑移的活动悬浇块的脚手架，在投入使用前，须经过压重试验，确保具有足够的强度和刚度，减小挂篮非弹性变形；浇筑2号节段混凝土，分批张拉节段悬浇钢束，锚固在各节段断面。每浇完一段，挂篮用倒链拉动，向前滑移一次，依次完成3—11号节段的施工。悬浇各节段时，应严格做到均衡对称，挂篮前移时尽可能同步进行。各段箱梁模板可设计能共同，外模按高者制作，内模用不同组合件组拼，以适应梁体变截面的要求。

图2主桥挂蓝悬浇施工

2.4边垮现浇段施工

箱梁边跨（68m及55m跨）的现浇段，采取满堂式支架浇筑施工。边跨合拢段施工必须待强度达到设计强度的100%时，才能张拉箱梁预应力钢束。施工步骤如下：1）安装劲性骨架；2）浇筑合拢段砼前，在边跨悬臂端加平衡重，其平衡重的最大值为边跨合拢段砼重量的0.9倍。3）边浇筑砼边卸载边跨悬臂端的平衡重，卸载重量为同期浇注砼重量的0.9倍。4）砼达到100%设计强度后，张拉钢束。张拉顺序：横向应以先中后边并对称的原则进行，纵向应以先长束后短束的原则进行。

2.5合拢段施工

当悬臂浇筑结束及边跨现浇段完成后，即可同时进行边跨和中跨合拢。先用临时连接型钢将现浇段与边跨悬臂浇筑段临时连接或安装临时连接构件和中跨浇筑合拢段，再浇筑合拢段混凝土。施工合拢段选择在当日低温温差最小而时间较长的时间进行，一般为午夜至凌晨。合拢之前调整悬臂箱梁两端高差，对合笼实施临时锁定，采取拉、压、撑方法。一端挂篮前移，将挂篮自重分配到两悬壁端上，拆除另一端挂篮。在两悬臂端用水箱加平衡重，其重量为二分之一合拢段自重。灌注完合拢段砼后，加强养护，防止开裂。当砼强度达设计强度后，先张拉纵向预应力束，再张拉竖向预应力束及顶板横向预应力束。

2.6体系转换

体系转换根据设计要求进行，当形成3孔连续梁后，张拉完全部预应力束（筋）并及时进行孔道压浆，待压浆强度达到100%即进行体系转换工作，使连续梁由临时支座受力全部转换为正式支座受力，正式支座以标高控制为准。体系转换以砂箱控制为主要工具手段。

悬臂浇注砼梁的质量应符合《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）中表8.7.4.-1的要求。

3增江大桥主桥连续箱梁挂篮悬臂施工质量控制

3.1预应力的控制

预应力筋张拉是预应力硅结构施工的关键工序，人为因素影响大，张拉施工的质量直接关系到构件的质量和安全，对操作人员进行岗前培训和教育使全体参与人员上从思想上进一步引起高度重视、技能上更加熟练提高。由于预应力对于梁的挠度影响较大，所以必须严密控制。关于预应力的控制主要从预应力的施加过程来分析。施工当中预应力是按照设计图纸提供的值来施加的，施加的方式采用张拉钢束来实现，而在张拉过程中，影响预应力实际效果的因素主要包括:张拉设备的精度、钢束弹性模量精度、管道摩阻、锚具的锚固能力等，其中张拉设备可以通过定期校核来保证精度，钢束的弹性模量很容易通过实验确定，因此，它们二者造成的预应力施加误差可以控制在允许范围内，锚具所造成的误差可以通过厂家提高锚具的性能来控制，只有管道摩阻需与现场施工情况关系比较密切，需通过现场试验来确定，但即便如此，管道摩阻对于预应力的实际施加效果影响相当小，所以预应力的误差控制可以在允许范围内。

3.2混凝土弹性模量的控制

混凝土的弹性模量是决定梁体变形的一个重要参数，并且在梁体分段施工过程内，由于现场种种因素的影响，使得同一配合比下搅拌出的混凝土的强度和弹性模量都会有所变化，因此，为了更准确地给出下一个阶段梁体的形态，给出立模标高，就必须在施工过程中对于混凝土弹性模量进行动态测试，不断修正模型参数;再者，为了保证施工安全，也要求施工单位在实施钢绞线张拉和移动挂篮前，必须掌握混凝土强度和弹性模量参数，所以，施工单位要充分重视现场关于混凝土参数的试验。

3.3对拱度的变形滞后现象进行实时监控

因对预应力在施加过程中梁体变形的发展及最终梁体线型、变形量及锚下有效应力的大小影响无法确定，只能由现场实地观测得到经验数据后定。为减少预应力筋的松弛、有效保护预应力免除锈蚀，预应力筋张拉后尽快利用灌浆泵将水泥浆压注到预应力筋孔道中去，时间间隔差控制在24小时以内，确保钢铰线构件与硅有效粘结，减轻梁端锚具的负荷状况，避免钢铰线滑丝、断丝;压浆时保证浆液的质量和性能，并且保证浆液中不含有对钢铰线有侵蚀性的氯化物、硫化物及硝酸盐等，保证压浆体密实、无空隙。

4结语

总之，本文结合增江大桥实际施工情况，对预应力箱梁施工中的关键步骤进行分析、总结，从具体的施工工艺角度，提出了控制箱梁质量的有效对策。工程实际表明，背景工程桥在严格按照本文介绍施工工艺后，取得了良好的效果，可为同类型桥梁的现场施工提供参考。

参考文献：

[1] 张应奎,杨成斌,潘星.桥梁悬臂浇筑施工中的挠度控制分析[J]. 工程与建设. 2006(01)

[2] 饶瑞,王荣辉.珠海横坑大桥悬臂施工桥面线形监控[J]. 中外公路. 2004(05)

[3] 徐永煌.预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工控制研究[J]. 山西建筑. 2007(29)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。