浅议跨鸭店水库连续梁悬臂施工技术的应用

张新平

【摘要】连续悬梁臂浇筑法在连续梁施工上发挥着重要作用也是主要方法之一，我国预应力混凝土连续梁桥在早年就应用于城市桥梁工程之中，是一种经典的梁式结构体系。它的施工质量直接影响到整体结构的受力悬臂梁施工主要依据对称平衡原理，利用挂篮作为施工平台逐段进行连续梁施工，目前我过斜拉桥设计主要以大跨度、多车道为主。本文通过对悬臂灌筑法进行相关介绍，介绍了这些施工技术的流程及技术要点，并对具体的应用进行实例分析，为后续连续梁悬臂浇筑施工创造了条件。

【关键词】悬臂灌筑法；悬臂施工技术；工程概况

一、悬臂灌筑法介绍

悬臂灌筑法又叫做挂篮法。它的方法是：在墩柱两侧使用托架来支撑，一定长度的梁段的灌筑作为起步长度，并把它作为起点，运用这种方法通过挂篮的向前移动，平衡对称地向两侧逐段灌筑混凝土，在这个过程中给它一定的预应力，来回浇筑，重复多次，每当一段浇筑完成后，等到它达到钢铰线位置处后，就向前移动悬臂挂篮，紧接着进行下一步的施工作业。挂篮悬臂浇筑施工使用少量施工机具设备，避免大量支架，可以方便地建造跨越深谷，挂篮组拼完成后，为了防止实测挂篮本身在加载状态下的弹性变形，有效消除挂篮安装后的塑性变形，需对组拼后的挂篮进行加载预压。这个过程中可以将整体施工分为四个部分，这四大部分中包括有以下程序：一个是在墩顶托架上浇筑，在墩顶托架上浇筑0号段，对其进行固结，成为固结系统。再者就是在0号段上安装悬臂个悬臂挂篮。向两侧逐步对称分段浇筑，直到合拢前段。在梁段与边敦间的临时支架上支模浇筑梁段，可以浇筑主梁合拢段。

二、0#段施工技术

1、施工的大致过程。0号段是是施工中具有很大施工难度和复杂性较高的一段，因为0号段在施工中纵向预应力束根数最多，构造较为复杂，管道排布纵横交错，所以0#段施工技术占据这重要位置。接下来是其顺序，主要流程为：先在0号段预埋牛腿及钢立柱支立焊接，然后对平牛腿及立柱顶进行放线和调平，同时要加设分配梁，安装底模及外侧模及腹板钢筋和竖向筋、并安装小部分侧模及倒角模板，在这之后浇注底板硷并养生，将顶板钢筋安装上，横向、纵向设置管道，然后浇注顶板硷并养生，再做张拉及压浆工作，最后转入下道工序。

2、施工要点。（1）首先在0#段施工时，0号段的管道、钢筋密集，要用定位钢筋网片对钢束管道进行固定，为了挂篮拼装时能准确就位，要进行预埋筋，为了避免管道移动位置，要对其进行钢筋骨架和水平钢筋的点焊接，钢筋骨架上的定位钢筋网片要牢固焊接，并保持其有一定间距，混凝土浇筑后采用高压水管冲洗管道，如果在竖向预应力压浆孔设在箱梁腹板内侧面，要在竖向波纹管上开孔设置注浆孔，并要求用密封胶带密封。预应力管道与骨架钢筋出现矛盾时，不要改变管道的位置，要适当对普通钢筋位置进行移动，为了防止混凝土对管道的冲击，要封闭并加固侧窗，继续向上施工。（2）0#块采用在墩身设置焊接型钢托架法施工。将支架拼装好以后，必须按0#段混凝土重量及其它相关施工荷载总重量的1.25倍考虑，在每侧桁梁上布置6片分配梁，间距为（4×35+70）cm；分配梁上布设48mm×3.5mm的焊接钢管，上接可调顶托，利用挂篮底模做底模，在钢板上安装横担工字钢后，纵向铺设工字钢，间距0.5m，在工字钢上安装木排架，在木排架上铺设0#段底模。（3）当骨架钢筋于预应力管道位置发生矛盾时，最主要的是保持管道位置不变，再进行适当的移动，只有这样调整局部才不会牵动整体。在完成混凝土浇筑后要使用高压水管对管道进行冲洗，定位钢筋网片牢固地焊在钢筋骨架上，钢束管道位置采用定位钢筋网片固定，并且为防止管道位置移动，定位钢筋网片所焊的钢筋骨架与水平钢筋采用点焊。

三、梁段悬灌施工

1、施工顺序。对挂篮先进行设计、加工挂篮，然后试验，进入下一悬灌段施工，外模校正，预应力管道安装，内模、端模安装，在进行浇筑，然后分别进行竖向预应力筋张拉机压浆和横向预应力筋张拉及压浆工作。梁段混凝土的悬臂灌注应随温度变化及运输和浇注速度做适当调整，控制好坍落度。

2、施工要点。（1）在认真核对了锚头、钢筋、人行道及其它预埋件的位置后再继续拧混凝土的灌注。要制定线性控制方案，对各阶段的立模标高进行确定。在浇注箱梁每个节段混凝土之前，进行严格检查，做好横、竖、纵向预应力束管道工作，要对挂篮中线、底模标高，保证钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置，混凝土的灌注为了使挂篮的微小变形大部分实现要从挂篮前端开始，避免新、旧混凝土间产生裂缝。还有就是为了保证箱梁的设计线形，应制定线形控制方案，确定各阶段的立模标高。（2）进行全断面灌注，要按照一定的顺序进行灌注：二次灌注，第二次完成剩余部分；三次灌注，第三次进行腹板上承托到顶板的灌注。若能全断面一次灌注最好，若不能则进行二次灌注。先从挂篮前面开始混凝土的灌注可以防止新、旧混凝土间产生裂缝。箱梁混凝土灌注完成后，为了避免出现漏浆情况对管道造成堵塞，要马上用通孔器对管道进行检查。（3）混凝土的灌注宜先从挂篮前端开始，避免新、旧混凝土间产生裂缝，以使挂篮的微小变形大部分实现。

四、合龙段施工

合龙段施工是连续桥梁整个悬臂浇筑施工中最为关键的一步，合龙段施工注意事项有：对于环境温度的选择，梁体对温度变化的反应对合龙段质量乃至整个连续梁桥体系受力有很大影响；锁定合龙口的时机选择，要求在梁体相对变形最小和温度变幅最小的时间内；合龙段混凝土浇筑前应合龙段两侧梁端混凝土凿毛和润湿，以利于新旧混凝土接合；施工前要制定详细的施工方案，科学安排，采取稳妥的安全措施，确保在要点时间内完成工作内容。合龙段施工质量是整个悬臂浇筑过程施工技术是否达到先进水平的重要标志之一，

五、应用实例分析

1、工程概况。鸭淀水库连续梁设计并没有提供不对称荷载作用时的支座不平衡弯矩数据，由于临时支撑与梁体的锚固连接，在连续梁悬臂施工过程汇中固定支座已不能受力，所以梁体混凝土自重及施工荷载全部由临时支撑承担，因此现对桥墩两侧悬臂施工时相对不平衡荷载设定为：移动挂篮时期位移差不超过一个节段；浇筑混凝土时其重量差不超过1/4节段。现阶段设计计算过程主要是以手算为主，最后的结果以电算来复核。主要是因为手算采用简支梁模式，相反电算按实际连接状态以刚性连接建模，支点为对称0号节段中轴线的两侧临时支撑，初步拟定运用钢管混凝土支撑柱与钢管支撑柱，其中钢管混凝土支撑柱采用直径800mm，壁厚为10mm的钢管，内填充带有C30混凝土；钢管支撑柱，直径为600mm，壁厚为10mm。

2、考虑施工荷载验算。在施工中，发生挂篮连带混凝土坠落事故，是没有做好挂篮锚固的缘故，这是属于施工单位的特殊事件，为防止倒塌造成损失严重，要进行载荷验算，重新验算最不利的倾覆弯矩是否会产生拉应力。采用此种结构的临时支撑，在任何情况下都不会出现拉应力，无需设置预应力抗拉钢筋。但对支撑的抗压强度要求很高，且在钢管两端与承台和梁底接触处需配制与钢管等强度的抗压钢筋。

3、强度验算。其中受力最大的支撑截面由φ800×10mm钢管填充C30混凝土组成。钢管采用Q235，强度设计值f=215N/mm2，C30混凝土强度设计值fc=13.8N/mm2。假设临时支撑为轴心受压杆件。钢管承压面积248cm2，换算混凝土承压面积为248×215/13.8=3863cm2，混凝土承压面积4778cm2，两项合计，总承压面积为：A=3863+4778=8641cm2.则临时支撑的混凝土所受最大压应力为：σ1=Nmax/A=5267.84×103/（8641×102）=6.09Mpa4、临时支撑承压钢筋计算。在钢管两端与梁底及承台接触处，需要配置与钢管等强度的抗压钢筋，以保证梁底与承台混凝土不被压坏。考虑采用HRBФ25螺纹钢，材料属性为：截面面积A=490.9mm2，标准强度设计值为300N/mm2，单根力=490.9×300/1000=147kN。临时支撑钢管截面积248cm2，能所承受的压力为248×102×215/1000=5332kN，每根钢管支撑需要配置HRBФ25螺纹钢筋根数为：5332÷147=36（根）

5、钢筋锚固长度计算。钢筋的锚固长度按《混凝土结构设计规范》的规定计算，普通钢筋：La=a（fy/ft）d式中fy—普通钢筋的抗拉强度，ft—混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度等级高于C60时，按C60取值；HRB钢筋为280Mpa；d—钢筋直径；光面钢筋a=0.16，带肋钢筋a=0.14）。La=a（fy/ft）d=0.14×（280/1.39）×25La=705mm所以HRBФ25螺纹钢筋锚固长度为0.705m，则每根钢筋最小长度为2×0.705=1.41m。为确保安全，钢筋锚固长度尽可能长一些，以不露出梁体底板为原则。0号块底板厚0.8～1.0m，所以锚固钢筋锚固长度取0.8m，则每根锚固钢筋总长度为2×0.8=1.6m。钢筋平面位置沿钢管边缘环形布置。

6、Midascivil建模复核验算。根据以上设定的特殊荷载及临时支撑的布置，采用Midascivil建模，连接的边界条件按刚结点设置，计算单位为kN（力）、m（长度），结构自重按1.1系数加载。在模型计算过程中，将钢管混凝土中的C30混凝土换算成Q235钢材。经建模分析，钢管混凝土和钢管临时支撑最大压应力为91Mpa，小于钢管强度设计值f=215MPa，验算满足设计要求，结构安全。通过观察该桥的具体情况，考虑在施工过程中影响桥梁结构内力和线形的原因有以下几种情况：浇筑时的立模标高、主梁和支架变形、预应力钢束张拉、系统温度、梯度温度、桥梁施工临时荷载的误差等。当上述因素不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然会导致引起误差积累，在以后阶段的施工中采用错误的纠偏措施。所以，施工控制是大跨径连续梁桥悬臂法施工过程中不可缺少的工序。因此我们要对实际监测数据对设计参数进行估计、分析，确保桥梁受力和桥梁线型尽量与理想的设计状态一致，指导和控制结构计算，实现结构成型，进行安全的施工运营。

六、结束语

跨鸭店水库连续梁悬臂施工技术的应用，建立起了一个建筑史上的一个新起点，有里程碑的作用，据此我国的连续梁悬臂施工技术将得到广泛的应用，造福于更多的人，为社会的稳定和国家的发展提供了一个更为广阔的空间。