悬臂施工中预应力技术探讨

杨新应

（宁波市轨道交通集团有限公司，浙江宁波 315010）

1 预应力悬臂桥梁的基本概述

1.1 悬臂施工法

20世纪中叶由法国著名的桥梁建筑工程师弗莱西奈提出并首次运用到桥梁的建筑中，因其能够满足大跨度桥等特殊性要求，受到后来桥梁建筑业的极力的推广使用。由于桥跨较长所以可以将其分割成若干部分来同时施工，由桥墩的最高点逐渐向其两侧延展。在施工过程中根据不同情况的需要可以采用拼接和灌注两种形式也是在悬臂施工法中比较常用的两种施工方法。要注意的问题是保证从桥墩开始两岸要对称地悬出梁体。最后合成整个桥体构架。在悬臂施工中，由于很多的便利条件也使得很多桥梁设计师很钟爱于悬臂的使用。而且对于施工团队来说，可以减少很多大重型的机械设备的使用，从工序上减轻施工的任务，可以同时对不同的桥墩部分进行同时作业，充分利用机械设备的使用率，缩短设备的使用时间和降低能源的消耗，有效地缩短必要的施工时间，无疑也会降低施工成本增加利润率的，很大程度上满足了一般施工的共性与特性的需要，在保证高效完成设计要求的同时有效地缩短工期。这是桥梁建筑的一次历史性的推动。对于交通来说，施工基本都在建好的桥墩上方完成，中间无支架性的结构勾连，所以不会过长时间地影响桥下的通行，便己便民。目前较为使用广泛的两种悬臂施工法为悬臂拼装法和悬臂浇铸法。拼装法顾名思义，是首先在地面将其整个桥体分为各个部分建造完成，然后再通过大型的起吊机完成对每个部分的吊起安置拼接工作，这个过程要从桥墩开始向两侧对称的拼接。为了能够加固桥梁采用环氧树脂，以及预应力钢筋进行外部加固。其重点是一个预制的过程。悬臂灌筑法又称挂篮法在墩柱两侧常采用托架支撑，灌筑一定长度的梁段，称为起步长度。以此节段为起点，通过挂篮的前移，对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土，并施加预应力，如此循环作业，每个节段一般2～6 m。合拢段施工时，通常由两个挂篮向一个挂篮过渡，所以先拆除一个挂篮，用另一个挂篮走行跨过合拢段至另一端悬臂施工梁段上，形成合拢段施工支架。合拢段长度一般采用1.5～2.0 m，宜在低温合拢。应采用临时锁定措施，张拉部分预应力筋，浇筑合拢段混凝土，待合拢段混凝土达到设计强度后，张拉其余预应力筋，最后再拆除锁定装置。

1.2 预应力技术

为了能够承受更大的压力，在桥梁组成受力的构件首先接受预压的应力来使其刚度得以进一步的提升。其本质是对其刚性的内部组织结构的一种改变，通过降低振动的次数和减少弹性的变数使其物理性能更稳定，增强弹性强度来增加其使用的寿命和延长维护周期。用通俗的话说就是为桥梁从外部加了一道防护的铠甲，这套铠甲所能承受的压力要大于桥梁所需要承受的压力，如此就能起到很好的保护作用，使桥梁不会在受到超出负荷的压力时出现安全隐患。目前该种技术是交通迅猛发展和时代的双重需求。所以在桥梁建筑中特别是大跨度悬臂桥中使用。在我国自1956年以来，被广泛使用到各个交通重要干线中，特别是在铁路的修设建筑中体现得比较明显，也由于铁路技术人员的不断辛劳的完善和刻苦的钻研，预应力技术才得以在短时间内得到普及并提升。桥梁的跨度也从最初的十几米到如今的百米之长并以突破更长的趋势发展下去。预应力混凝土桥的推广使用使其技术在突飞猛进地发展，我国运用该技术的桥梁总数，以及跨度范围都已同世界先进水平相距不大。这是在桥梁建筑业很值得骄傲的事件。

2 悬臂施工中预应力技术分析

本文主要以悬挂灌注法为例来进行分析，预应力在桥梁建筑中使用最多的即为预应力混泥土结构，所以在预应力混凝土悬注建筑程序主要按以下的顺序完成：首先，利用在临时支架上浇筑少量的梁段作为拼挂吊篮的使用地面；然后，再针对每个挂篮进行拼装工作，在挂篮上将其余的各个未完成的桥梁进行悬筑；最后，边孔靠近岸边粱段，在支架上浇筑。人们按照正常的施工效率和可完成的能力将梁段一般分为2～4 m为最佳。如上所述，每段梁都要在对应的挂篮上浇筑按照固定的给出的承受压力值完成，然后再施以预应力钢筋混凝土结构。挂篮支承在己浇筑和张拉的梁段上，每套挂篮由两片或多片纵梁组成，可沿顺桥向移动。其中应注意的问题是在施工中要使挂篮稳定，才能保证桥梁段在灌筑的过程中尺寸正确。所以很多时候要采用一定的手段来维持挂篮，比如增加赘物使挂篮的重量增加，或是用重物将其固定在某个位置。由于目前轻型挂篮的使用要多于重型挂篮，所以这种加重是必要的。

之所以选用轻型挂篮，首先，从自身重量上轻型只是重型的二分之一；其次，有效缩减挂篮重量能够使浇筑质量提高，更多的时候将用模板直接取代挂篮。下面是挂篮安装好后梁段灌注的基本过程：第一，将挂篮的位置摆好，一定要按照设计图所指，不容许有偏差，这是基础性的工作；第二，将侧模板和底部模板放到相对应的位置；第三，安装底板与肋板钢筋，以及预留管道；第四，安装内模；第五，安装顶板钢筋；第六，一切准备就绪便可以开始浇筑混凝土；第七，养生；第八，穿预应力钢束及张拉锚固；第九，管道压浆。如果想要保证工程的质量，一般的每个桥梁段的浇筑需要8 d左右，但并不是说缩短时间就会影响到工程质量，如果在时间紧迫的情况下，可以适当使用科学的器械和方法，比如粱锚固端混凝上事先预制的方法。

合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序，但不同的合拢程序，结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力重分布也不同，所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力。合拢段施工是悬浇施工中的关键，当悬臂长时，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工中不断调整外，合拢时需要详细调整。为了防止墩柱产牛过大的不平衡力矩，可采取下列两种措施：配置平衡重；两悬臂梁端部分批交替架梁。设置刚性支撑锁定措施有：箱梁内外设刚性支撑、外刚性支撑与张拉束或仅设内(后外)刚性支撑等锁定措施，并在合拢段施工中注意以下问题：

（1）根据合拢段的气温预报情况，以确定合拢施工时间并为合拢锁定方法提供依据。

（2）根据梁温的可能变化情况，选择合理的合拢锁定方法并进行必要的合拢力学验算。

（3）选择日气温较低，温度变化幅度小时锁定合拢并浇注合拢段混凝土。

（4）合拢口的锁定应迅速、对称地进行，先将外刚性支撑另一端与梁连接。

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