铁路大跨度连续梁工程中挂篮施工技术的应用

刘继勇

（中铁十六局集团电气化工程有限公司，北京市 100018）

1 工程概况

新建吴忠至中卫城际铁路杨滩村跨定武高速立交特大桥位于宁夏回族自治区中卫市境内，该桥于DK125+591.72处以连续箱梁型式跨越定武高速公路，与高速公路交角为43°。连续梁起讫里程为 DK125+479.29～DK125+701.09（20#～23# 墩），全长221.5m，一联三孔（60+100+60）m。该连续梁为预应力混凝土双线连续箱梁，采用悬臂浇注法施工。连续箱梁采用单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12.2m，底宽6.4m。顶板厚度35.4～45.4cm、45.4～55.4cm，按折线变化；底板厚度40～120cm，按直线线性变化；腹板厚60～80cm、80～100cm，按折线变化。全梁在端支点、中跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。上部连续梁采用挂篮悬臂浇筑施工，下部结构墩身采用薄壁空心墩，基础采用直径1.8m钻孔灌注桩，承台桩基础。文章重点对挂篮设计和施工进行分析和探讨。

2 挂篮设计

在本次施工中，按照要求，选用吊带系统、主桁架、低平台系统、模板系统、行走及锚固系统几个部分组成一个菱形的挂篮。挂篮设计示意图如图1所示。

图1 挂篮设计示意图

3 挂篮施工

3.1 挂篮拼装

在施工现场，为保证施工安全，需对挂篮进行检测。正式的拼装在主墩的墩顶完成，所以需将每一个部分小心地运至施工现场。拼装完成后预压挂篮，以便将挂篮所产生的非弹性变形彻底消除。利用托车以及履带吊等工具调运挂篮的每一个部分与零件完成挂篮的安装，对梁端施工预拱度的计算需要将挂篮的弹性形变量也一并考虑进去。

3.1.1 主桁结构拼装

首先对指定墩顶顶板上的轨道端头位置线和挂篮轨道中线等一系列的线条进行测量，然后找出平轨道底面，此项工作需要借助高标号的砂浆来完成。

在轨道起吊过程中，要做到完美对中。对中后小心安放，连接锚固梁，同时连接竖向预应力筋以及锚梁。在轨道上的每一根锚筋上施加一定大小的锚固力，之后在轨道的后节点与顶端安装支承设备与滑轮。

为保证主桁片的稳定，需要在履带吊装置的辅助下完成单片主桁菱形体的安装和固定[1]。

锚固顶板预留的孔洞与锚固筋，然后连接分配梁与主桁后节点，在此之前，需要安装位于主桁后节点的千斤顶、后锚杆等物件。

依次安装前上横梁、上平联杆件和下平联杆件。再拆掉后锚临时支撑垫块，对吊杆进行安装。

3.1.2 底平台安装

在主桁架安装完成并对一系列工作检查之后进行底平台系统的安装放置。首先在托架钢管立柱的辅助下焊接悬臂梁于底平台上，然后在倒链的帮助下固定好悬臂梁及横梁，并把底篮后横梁与底篮前横梁吊放在悬臂梁下。连接主桁横梁吊杆与前横梁吊杆，吊放前后横梁，使后吊杆穿过#0段底板的预留孔，并把其与后横梁连接，再将其整体锚固在#0梁段底板上，之后解除锁定倒链[2]。最后，安装后端工作平台与底平台的前端。

3.1.3 模板系统拼装

在以上的任务完成且检查达到合格后方可开始进行侧模的拼装。准备工作为在侧模架上安装固定侧模滑道。充分利用各类吊带装置完成侧模滑道的起吊，为使侧模的位置能够精确地到达指定位置，需要利用倒链不断进行调整与对比，完成以上工作后即可对侧向工作平台进行安装[3]。

将拱肋与内模滑道连接起来，并起吊。随之一起被吊起的还包括内滑道，而内滑道的起吊需要前后吊杆的辅助。以上工作在桥下完成后调整部分位置的尺寸。

为方便工作需要，要将一个工作平台悬挂于主桁系统上，以此完成端头钢模的安装。

3.2 挂篮预压

挂篮拼装完成后，需要先采用堆预压块的加载方式进行预压工作。挂篮的预压压重在悬臂梁最重梁端的重量上，加载过程中前三段每20%进行一次，第四段与第三段之间的间隔为40%，最后一段与第四段之间的间隔依旧为20%，此方法同样适用于卸载时。每一级的加载或卸载都拥有10min的变形时间，对该时间所得到的数据，进行观察与评测。当加载量满额后需要停留24h以上的时间，之后对其进行观测对比与分析数据，最后筛选出正确的数值。

3.3 中线、标高调整

挂篮安装完毕后，对齐已成梁与底模后端，微调测量中线以及底模中线，使两条线能够完美重

式中：F为前吊带拉力；G为悬浇梁段重量；l1为悬浇梁段重心至桁架前支座中心距离；M为模板、滑梁等恒载重量；l2为模板、滑梁等恒载重心至桁架前支座中心距离；L为前吊带至桁架前支座中心距离；F为前吊带总拉力。

每一套吊篮都有两榀桁架承重，每一套需要承受总拉力的1/2。可以根据测量得到的弹性变形曲线，计算出变形量和上吊带变形量，进而得到预设预拱度。此外，预拱度还包括后期施工梁段加载对混凝土收缩徐变产生的影响以及对箱梁产生的影响，对这些影响需要进行仿真分析和预测，并根据测算结果对预拱度进行修正，确保桥梁线形可以达到设计要求。

3.4 预应力施工

在进行预应力施工时，使用预应力和伸长值进行双控，张拉力以千斤顶标注为主，伸长值控制在设计值的±6%以内，如果张拉量超出了该值，需要立即分析原因。按照先下后上的顺序进行孔道压浆，完成压浆后清理干净锚槽处的杂物和水泥浆，并凿毛端面混凝土，清除锚具、支撑垫板和端面混凝土的污垢，最后将风锚钢筋绑扎好，浇筑混凝土。

3.5 挂篮行走

为了能够顺利施工，挂篮需要发生位移工作，而每一次的位移都会发生在预应力张拉与混凝土浇筑后。挂篮的位移步骤如下。

（1）脱模。顾名思义，将侧模、内模与底模脱合。底模前端中线的放出工作需要在经纬仪的辅助下完成，然后借助全站仪的辅助对梁段封端线进行放出工作。在标高到位后，检查梁段封端线的标高，将底模锚固定在已成梁段上。底模靠近外侧模，并使已成梁段紧贴于外侧模后端上，将前端的外侧模利用垂球打直。确定出外侧模的标高（可参考梁段截面腹板的高），对标高与中线进行多次调整，直至最终完美地符合设计要求。最后需对钢筋与挡头模板进行一定的加工，并完成对内模的安装。

悬浇梁的前端中线及标高都需要做到非常精确，否则会酿成很大的损失，因为成品梁上有锚固的后端，而前端则包含了标高调整的控制点以及每一段悬浇梁的中线，而这些基本上都是不能调整的。由于挂篮的弹性形变，这便要求在计算时考虑此形变量，以下为前吊带所承受拉力的计算公式：开。此工作发生在前梁张拉及压浆完成之后。对部分指定位置进行松解工作，分离两模（底模与侧模）与箱梁混凝土，但不能妨碍其悬挂。

（2）考虑到安全问题，连接时需要采用竖向蹬筋与钢丝绳相连接，移动侧模、主桁系统及底模等装置至下一个梁段。在此之前还需要将挂篮主桁架后支点锚固进行解除作业，逐渐松开挂篮尾部钢丝绳，推动挂篮前移[4]。为保证结构的稳定，在挂篮行走时安装滑道吊点扣架至指定的孔洞处。在移动过程中，需要保持同步且速度不能发生变化，不断对出现偏差的轴线与中线进行调整（可利用经纬仪定线或划线吊垂球的方法）。

（3）为防止挂篮的移动，需要固定特定位置的支点。调整模板位置等数值，对各类杆件进行安装。腹板钢筋与底板绑扎完成后，拖动内模到达指定位置，再次对标高进行调整。以上工作完成后即可对梁段顶板钢筋进行安装。

（4）箱梁的尺寸变化可以分为内部变化与外观变化。

（5）当挂篮完成悬灌梁的移动后，调整指定位置高度。箱梁的变化区间在4.7～7.3m。每一个悬浇段的最短与最长之差要不大于1m，满足部分位置所需长度的要求。

（6）腹板、底板与顶板的厚度变化区间分别为1～0.6m、1.2～0.4m以及0m。调整内模拱肋厚度及宽度，满足部分位置尺寸变化要求。

3.6 挂篮脱模

挂篮进行脱模前，必须要完成一些基础工作，包括混凝土养护、预应力钢筋张拉、节段浇筑等。

在准备前期，需要将外侧模骨架的下端拉杆松开，之后对各个位置上的千斤顶进行一定的调整，将精轧螺纹钢螺母旋至0.1m左右的位置，松开外侧模和侧面吊架间的倒链；同时还要将吊杆螺母调整到指定的高度。松开一些特殊位置之间的倒链，并使混凝土脱离侧模及底模（可利用侧模模板的重力），脱模的高度掌握在0.1m附近，以上所有工作完成后拆除外后吊杆。

内模脱模时，将特定位置的吊杆螺母松至0.1m左右高度的位置，对內滑梁的前吊带进行调整[5]。利用重力，使內滑梁的后端高过前端，达到便捷的效果。

3.7 挂篮拆除

在拆除挂篮过程中，将之前安装方法倒放以拆除模板与底篮，再依照与安装方法相反的顺序对挂篮主桁杆件进行拆除。为了确保拆除过程中的施工安全，可以利用对称的方式，这样便可以达到受力的平衡。

4 结语

综上所述，在连续梁工程施工过程中，挂篮施工技术是一种常用的施工技术，施工过程中不会对公路的正常通行造成影响，操作也比较简单，在铁路工程中得到了比较广泛的应用。文章以实际工程为例，重点对挂篮施工技术进行了分析和探讨，使挂篮施工效益和施工作用充分发挥出来，经济效益显著，可见挂篮施工技术值得推广应用。

参考文献：

[1]张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥（梁桥类）[M].北京：人民交通出版社，2004．

[2]王少勇.大跨度铁路预应力混凝土连续梁施工监控研究与实践[D].石家庄：石家庄铁道大学，2014.

[3]方鲁兵.大跨度连续梁悬臂施工三角挂篮受力性能研究[D].安徽：安徽建筑大学，2013.

[4]张雷.连续梁桥平转施工关键问题研究[D].重庆：重庆交通大学，2011.

[5]王鹏.大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工控制研究[D].武汉:武汉理工大学，2007.