简述桥梁贝雷梁式挂篮施工过程控制要点

李诗云

【摘要】本文通过理论与实践的具体结合，根据江西省樟树市赣江特大桥主跨施工的实际情况和特点，重点介绍贝雷梁式挂篮设计方案在悬臂现浇施工中的控制要点。

一、工程简介

江西省樟树市赣江特大桥主桥上部结构为70+4×100+70m跨径预应力砼变截面连续箱梁，箱梁断面采用直腹板断面。箱梁顶板宽13.4m，底宽7.5m，翼缘板悬臂长2.95m，采用悬臂浇筑法施工。各单“T"箱梁除0、1号块外分为11对梁段，对称平衡悬臂逐段浇筑施工。箱梁纵向分段长度为（3×3.25+8×4.0m），箱梁墩顶块件（即0、1号块）总长14.5m，中跨、边跨合拢段为2.0m，边跨现浇长度为18.84m。悬臂浇筑梁段最大重量为124.8T，挂篮自重按50T考虑，中跨合拢段施工吊架自重按25T考虑。桥面布置为：0.25m（人行道栏杆）+1.0m（人行道）+12.25m（行车道）+0.5m（内侧防撞栏）桥面总宽14m。主桥下部结构主墩采用薄壁空心墩，墩后4m，墩宽7.5m，承台厚3.5m，桩基础采用6根直径为2.0m的双排桩。主副孔过渡墩采用薄壁墩，墩厚2.2m，墩宽7.5m，承台厚3.0m，桩基础采用4根直径为2.0m双排桩。

二、贝雷式挂篮施工

根据江西省樟树市在建赣江特大桥A1标段主跨连续梁设计分段长度、梁段重量、外形尺寸、断面形状等要求，同时考虑施工荷载和其远期使用性，我们采用了贝雷式桁架挂篮。该挂篮构造合理、受力明确、利用系数高，使用安全，具有较好的技术经济效益。以下根据本工程实际施工情况及特点，重点介绍采用贝雷式挂篮设计方案（需按实际施工荷载计算贝雷式挂篮桁架、横梁、模板、前后锚固等安装设计）在悬臂现浇施工过程中的控制要点：

（一）贝雷式挂篮拼装

（1）拼装前期准备

编写拼装工艺，准备好拼装工具及各种连接螺栓，培训拼装工人，0#块施工完毕先清理整平梁顶面滑道处。

（2）铺设滑道

按挂篮设计滑道的位置在0#块梁顶面测量放出中线，间距50cm铺置10×15cm方木为滑道底座，挂篮指点处必须铺满[10槽钢，然后铺设P43普通钢轨并抄平检查测量定位。钢轨与方木之间利用道钉连接牢靠，钢轨与槽钢之间利用螺栓固定

（3）安装主桁架及联系梁及上横梁

将预先拼装好的贝雷梁主桁、前后支腿及锚固系统吊到0#块顶面滑道上进行组合安装，用后锚系统将主桁架压紧，同时在两侧用手拉葫芦将主桁定位，防止主桁架倾覆，主桁架安装完成后，开始拼装连系梁、上横梁、前后吊挂及外模吊挂系统，并复核主桁架中心距和轴线偏位。

（4）前吊杆、后锚杆及调升系统

在相应的位置安装前、后吊杆，吊杆采用JLф32精轧螺纹钢。在相应的位置安装后锚横梁，后锚利用箱梁本身的竖向预应力钢筋（精轧螺纹钢筋），用一段短精轧螺纹钢通过特制连接器，分别与后锚梁上的螺帽连接，安装调整标高的备用千斤顶。

（5）底篮

利用吊装系统将预先拼装好的底篮吊至主桁下，用吊杆将其前后端分别与上横梁和箱梁底板、翼缘板连接，调整底模轴线偏位和高程。

三、贝雷梁式挂篮在施工中的控制

（一）挠度控制基本原理

线型控制即在预应力混凝土连续钢构悬臂法施工阶段，对跨桥结构所发生的几何变形运用控制软件，进行矫正施工，使其达到设计的理想状态。

线型控制的基本原理是：根据计算提供梁体各截面的最终挠度变化值（即竖向变形），设置施工预拱度，据此调整每块梁段模板安装时的前缘标高。用公式表示如下：

Hi=Hi1+f

式中：

Hi——第i梁段得实际立模标高

Hi——第i梁段的设计标高

f——综合考虑各种因素的影响而增加的施工预拱度（向上为正，向下为负）。

悬臂梁施工线型控制的关键是要分析每一施工步骤的结构挠度变化状态，确定逐步完成的挠度曲线。影响挠度的因素根据施工过程主要有以下几种：

单T形成阶段由以下因素产生的悬臂挠度：

梁段混凝土自重；

挂蓝及梁上其它施工荷载作用；

张拉悬臂预应力筋的作用。

合拢阶段，将继续发生以下因素产生的连续挠度：

合拢段混凝土重量及配重作用；

模板吊架或梁段安装设备的拆除；

张拉连续预应力束的作用。

在以上過程中，同时还会发生由于混凝土弹性压缩、收缩、徐变、预应力筋松弛、孔道摩阻预应力损失等因素引起的挠度。

（2）预供度计算

基本假设：混凝土为均质材料。施工及运营过程中梁体截面的应力δh<0.5Ra，并可认为在这种应力范围内，徐变、应变与应力成线性关系；叠加原理适用于徐变计算，即应力增量引起的徐变变形可以累加求和；忽略预应力筋和普通钢筋对混凝土受力及变形的影响。

在上述假设的基础上考虑到各节段混凝土龄期不同所导致收缩徐变差异将连续钢构梁施工所经历的收缩徐变过程划分为与施工过程相同的时段即：浇筑新梁段、张拉预应力筋、移动挂蓝、体系合拢等。每一时段结构单元数与实际结构梁段数一致，在每一时段都对结构进行一次全面分析，求出该时段内产生的全部借点位移增量，对所有时间进行分析。即可叠加得出最终预拱度值。

（3）节段前缘施工标高确定

节段前缘施工立模标高Hi由两部分（设计标高Hi1和综合预拱度fi）组成，即：设计标高Hi1=H0+ΔHi，

其中：

H0为墩顶0#段标高

ΔHi为梁体坡度引起的增量

综合预拱度fi=fi1+fi2+fi3

其中：

Fi1为节段预拱度

Fi2为挂蓝变形预留的增量值

Fi3为基础沉降的影响值

Hi=Hi1+fi+ΔHi+fi2+fi3

主跨施工采用自行设计的无平衡重自行式挂蓝，其变形包括：桁架弹性变形、前吊带弹性变形及非弹性变形。

桁架变形计算：桁架简化为铰接形式，按各个梁段的不同重量，分别计算其弹性变形。

前吊带变形计算；将前托梁简化为弹性支承的连续梁，根据各个梁段得实际喝醉计算各个支承的受力，然后根据受力情况计算出吊带的变形量。

非弹性变形测试；挂蓝非弹性变形由挂蓝试压试验来实测，对于未经试验的挂蓝，参考试压挂蓝（各套挂蓝为同一工厂《同一工艺加工》的变形值在第一次挂蓝施工时设置，对于已试压的挂蓝认为非弹性变形已消除，施工时不再考虑。

施工放样：梁段施工时，中线按照设计提供控制点进行控制测量，立模放样的测点设在底模板梁段的前缘，立模标高换算成坐标标高。在施工过程中对全桥中线和临时水准点进行定期复核和检查，确保各个T构的施工测量的准确性。

材料参数测量：测量各梁段混凝土的原材料性能、配合比、坍落度、容重等；测量混凝土7d、28d以及施工预应力龄期的弹性模量Eh、强度值Rba及估测徐变系数Φ：实测预应力材料的弹性模量Ey、标准强度Rhy：测量施工荷载值及作用形心。

施工观测：按照施工顺序，每悬浇一段测5次，即挂蓝就位后浇筑混凝土前、浇筑梁段混凝土后、张拉纵向预应力束钱、纵向预应力张拉后、移动挂蓝前（即进行一节作业段前）。

每次观测要记录好标高变化、观测温度、承台沉降等。测量结果以表格形式（施工时统一定表格）及时反馈至线型控制小姐，并对一些意外情况在备注栏中进行反映。线型控制及时将计算结果及立模标高反馈至技术人员。

（4）线型控制

大跨度箱梁悬臂浇筑施工中，线型控制极为重要。影响线型的因素较多，主要有挂蓝变形、箱梁自重、施工荷载、张拉程序、日照温度等，施工中各项因素对悬梁的线型影响都较大，需对施工精心管理，控制主梁线形，保证线形流畅，受力合理。

平面线型控制；将各节段得端点坐标，控制在一条直线上，用全站仪测量。

标高控制：即在懸灌施工阶段，根据箱梁结构计算和挂蓝预压结果提供梁体各截面的最终挠度变化值（既竖向变形），设置施工预拱度，据此调整每块模板安装时的前端标高，以抵消梁段施工产生的一系列挠度。施工完毕后到达设计的位置。计算预拱度考虑以下因素：

箱梁混凝土自重及二期恒载引起的挠度f1。

挂蓝自重及梁上施工机具、人群等施工活荷载引起的挠度f2。

张拉预应力筋产生的挠度f3。

墩柱压缩及基础沉陷起的弹性模和非弹性沉降量f4

混凝土收说及徐变引起的挠度f5

箱梁合拢、顶推产生的挠度f6

日温差产生的挠度f7

则：f=f1+f2+f3+f4+f5+f6+f7

节段前端施工标高为H=f0+f（f0为设计标高）

按计算的模板标高立模后，分别测出混凝土灌注前后及张拉后的实际标高（挠度），若不相符，适当调整下一梁段立模标高，直至立模标高与实际标高基本相等为止。

梁段的中线、水平标高等线型控制及应力由于工程部下设监测组来负责监控。在施工中应用计算计计算进行跟踪控制，包括计算现场监测、计算分析、参数识别、误差分析、状态预测以及调优控制系统。按照信息法施工组织建立量测监控制度，由专业技术人员对每段各阶段工况的挠度值进行量测，并与理论计算值进行对比，分析偏差，

及时进行调整，确保连续梁线型符合设计标准，在施工过程中，重点作好以下量测监控工作：

① 挂蓝预压

预压前在挂蓝前上横梁上设不少于3个观点，并测出标高。加载完毕后。测出沉降观测点的标高。隔24h测一次，测出挂蓝弹性变形量，为后序节段预抛高提供依据。

② 挂蓝所有的后锚吊杆要全部大紧，所有的前吊杆受力均匀，混凝土灌注之前要派专人检查。

③ 挂蓝模板标高调整时误差不大于3mm，调模要有专人复测。

④ 混凝土灌注之前测出沉降观测点的标高（不少于3个），混凝土灌注过程中随机观测沉降，如出现沉降偏大应立即停止灌注，及时调整标高，混凝土灌注完后，测出标高沉降点的标高，24h后复测一次。

⑤ 张拉前测出沉降观测点的标高（不少于3个），张拉完后再测沉降观测点的标高（沉降观测设在节段混凝土腹板当头处）

⑥ 分析混凝土灌注前、灌注后，张拉前、张拉后的标高变化。变化的差值，作为调整后序节段的预抛高值。

五、总结

悬臂浇筑法施工从60年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。我国从80年代开始应用这种技术，挂篮作为桥梁悬臂灌筑施工的一种成熟工艺已广泛的用于我国大中型桥梁施工。挂篮施工工艺经过不断的改进已形成了各种不同的类型并取得巨大的成就。江西省樟树市赣江特大桥工程采用的贝雷梁式挂篮是一种广泛运用于我国成熟的挂篮工艺，分析贝雷式挂篮在施工中的控制要点，对于贝雷式挂篮在施工中的推广应用具有重要意义。但实际施工条件及工程存在不少差异，今后还需进一步探索与总结本工程实际施工中的具体控制要点，以不断提高本桥的悬灌施工水平，并为以后类似桥梁的悬灌施工积累经验。