特大桥连续梁挂篮悬臂浇筑施工技术

2019-06-18才源

石家庄铁路职业技术学院学报 2019年4期

才源

（中铁十八局集团第五工程有限公司，天津 300000）

1 引言

改革开放至今，伴随着工业水平的不断发展，我国在制造、建造业上取得了长足的进步，尤其是在关乎人类运输命脉的铁路及桥梁领域成就辉煌[1-3]。同时我国目前对于桥梁需求越来越多，一些随着科技发展而产生的新施工技术被运用在了桥梁施工方面，以提升桥梁工程的质量和使用性能[4-5]。在我国西北地区尤其是云贵川等偏远山区，铁路及公路桥梁应用较为广泛，这就对我国的桥梁工程建设及建设者们提出了严峻的考验。

连续梁作为铁路桥梁工程施工应用最为成熟和广泛的施工方式，其结构强度大，整体的抗震能力强，受力形式较为良好[6-8]。针对于大跨度连续梁的建设，目前应用最为广泛的是挂篮法施工技术，其施工空间需求量小，设备相对较少，对桥梁跨度大小的适应性较强，方便于在大跨度连续桥梁上进行施工，且桥梁跨度越大，该方法的经济效益就越明显[9-10]。特别是铁路桥梁，采用连续梁挂篮施工技术，能够最大限度保障连续梁的施工质量[11]。

2 工程概况

清漳东源3#特大桥连续梁为（44+72+44）m 的三跨预应力砼连续箱梁，采用悬灌施工工艺进行连续梁施工，自18#墩至21#墩，跨邢汾连接线而设。选用截面为单箱单室直腹板形式的箱梁，单箱顶板宽度为7 m，底板宽度为4 m，中支点处箱梁中心梁高5.8 m，跨中箱梁中心梁高3.2 m，梁高及底板厚均以二次抛物线变化。支架和中跨安装5 个横梁；隔膜厚度：侧支撑1.3 m，中支撑2 m，中跨0.6 m；横隔板及梁端底板共设置有孔洞，为使检查人员可以顺利通过。在主桥的箱梁中共设置有两向预应力体系，纵向为预应力束，竖向为精扎螺纹钢筋。连续梁中0、1 号段长度为10.0 m，悬臂沿纵向长度分段为3.5 m×2 + 3.0 m×5 + 4 m×2，合拢段的长度为1.0 m，位于边跨处采用现浇方式浇筑，浇筑长度为7.65 m。

3 箱梁施工方案

在箱梁中0-1#块选用托架方式进行施工，位于边跨的现浇段部分可在支架上进行浇筑，其他段采用挂篮法悬臂浇注，其方法是在已经浇筑并张拉锚固完成的0#块上进行挂篮的悬挂施工，采用全封闭式菱形挂篮悬臂浇注施工，菱形挂篮能够沿轨道向前移动行走。挂篮悬挂完成之后可分部进行梁段的模板架设、钢筋的绑扎、预应力管道的敷设、混凝土的浇筑和预应力钢绞线的张拉、压浆等全部工序。当悬臂浇筑完成之后可进行合拢段施工，合拢时先边跨后中跨。

4 关键施工技术

4.1 0#块的施工

0#块选用托架进行施工，施工所用托架由40b 工字钢预埋和焊接拼装而成，托架安装时，选择桥墩基础作为其支撑点，所选择的托架应具有足够承受0#块重量的刚度及强度，各连接处之间依靠螺栓紧密连接，减小混凝土浇筑后的变形，降低结构开裂的风险。托架安装完成后为了保证0#梁段预压安全、可靠，利用清漳东源3#特大桥19#墩承台施工时预埋的钢筋网片及组件，作为底部预压支点，其预压的结果数值为20 墩0#段托架参考采用。在此需要注意的是，0#块底模的铺设标高应当按设计值跟托架预压所得的弹性变形值和底模下的方木的弹性和非弹性变形值的总和进行计算。

0#块作为连续梁施工中最为重要的一环，其构造较为繁杂，施工所需混凝土方量较大，因此在进行0#块的浇筑施工时，为加快施工进度且避免分次浇筑导致的接缝不密实，在浇筑时采用一次性浇筑完成。0#块浇筑完成后开始进行梁段的浇筑，其浇筑应在混凝土终凝前完成，建筑过程中应保证模板的拼接完整，不产生漏浆、胀模等现象，防治梁体产生开裂。振捣时采用插入式振捣棒为主，附着式震动器为辅进行振捣，避开梁体内的管道、钢筋，建筑、振捣过程都应有专人进行现场技术指导和督查。

4.2 挂篮悬浇施工

4.2.1 挂篮安装

0#块施工完毕后，两侧对称进行挂篮悬臂施工，连续梁所使用的挂篮拟采用无平衡重走行的菱形挂篮。挂篮安装时先在地面进行部分组装，之后由塔吊吊至0#块上进行拼装，不仅提升了效率，还降低了高空作业时间。

在0#块顶端沿其水平及中线方向进行放线，铺设临时轨道，进行挂篮的组装，组装完成后将挂篮对称行走就位、锚固。在挂篮外部四周均应设置固定平台，为方便其他物品的吊送，在梁体的前端应预留一部分作为悬吊平台。

挂篮安装完成后，应采用试压法对其可靠性进行验证，一方面验证可靠性，另一方面可消除挂篮的非弹性变形，对其不同荷载作用下各阶段的实际变形量也可以做出具体的分析。

4.2.2 支架现浇梁段施工

（1）以强度和弹性模量作为混凝土的基本控制指标，优选出达到最优的控制指标时混凝土的配合比；（2）依据现场施工进度安排和当地气象资料，推测出墩顶现浇部分和合拢段施工时的气温差值，建模计算出连续梁的伸缩值及支座处的位移差值，根据这两个值确定位于梁底部的永久性支座的预留偏移值；（3）搭设碗口式满堂支架并对其进行预压，而后铺设梁段底模、安设永久及临时性支座；（4）模板安装完成后进行钢筋的绑扎和内部管道的敷设，在安装内外模的过程中要注意留出预埋件的位置；（5）预留出混凝土作业的平台。在现浇悬臂梁的腹板和顶板上预留出用于放置混凝土溜槽和串筒的天窗，混凝土浇筑时保持两侧对称进行；（6）浇筑混凝土后，加强梁部分的喷水维护，特别是箱体的内外。待混凝土强度达到设计强度的50%时，方可进行模板的拆除；（7）待混凝土强度达其设计强度的95%时，穿束、张拉纵向预应力束。张拉次序为：先腹板、后顶板，先上后下，左右对称，张拉流程为：控制拉力→持荷 5min→回油→控制拉力→锚固；（8）纵向预应力束张拉结束后，开始张拉竖向精轧螺纹钢筋，整个过程应保持持荷2-3 min，之后测取每一级张拉后的伸长量，张拉完成后进行锚固；（9）预应力张拉全部结束后，按纵向、竖向的顺序压浆。

4.2.3 合拢段施工

连续梁在分段悬浇施工过程中最大的特点就是在于将连续梁成桥设计的负弯矩作为其受力支撑。在浇筑的过程中，每个T 构梁体都处于负弯矩受力状态，随着各构件的一次合拢，最终梁体转变为正负弯矩交替存在的形式。悬臂施工主要依靠梁体底部预应力筋的张拉来协助完成这一体系的变动的。故在合拢段张拉预应力筋之前应确保所浇筑混凝土的质量和将可能产生的正弯矩降到最小。

在本桥的施工中一共有三处合拢段需要施工，其施工具体工序为：边跨合拢段施工→临时固结的解除→中跨合拢段施工→边跨合拢段解除施工→支座的检查并锚固。

本桥边跨合拢利用碗扣式满堂支架支撑体系整体浇注完成，中跨合拢使用挂蓝施工。边中跨合拢段均采用型钢锁定梁体来完成，型钢劲性锁定时间选在一天内气温保持在5～15℃时进行。

（1）边跨合拢。悬臂梁端浇筑完毕，挂篮后移至0#块拆除，后搭设满堂支架进行边跨合拢段施工，其施工顺序如图1 所示。（2）中跨合拢。边跨合拢段施工结束后，进行中跨合拢段施工，中跨合拢梁段采用挂篮施工，其施工顺序如图2 所示。（3）合拢段临时锁定。

图1 边跨合拢施工流程图

本桥采用劲性骨架进行临时锁定。在进行合拢锁定时，对其选用既拉又压的方法，即使用刚性骨架承受压力，必要时可采用零时预应力束承受拉力。骨架一般依据温度荷载来判定其所需要使用的截面面积，同时对压杆稳定性进行验算；对于临时的预应力束中的预应力要保证其在降温的过程中在骨架中不存在拉应力，同时还严满足升温过程中骨架不会受力过大而变形失稳，对于张拉力的选择可根据在合拢期间出现的温度差值确定，合拢锁定温度应在设计要求的最佳范围内选择。

4.3 线性监控

图2 边中跨合拢施工流程图

施工时进行线性监控的内容一般包括变形和内力监控。变形监控应严格把控悬浇梁每一段的竖向变形和横向的偏移量，当这两个数值监控值较大时，应对其进行误差分析，为后期进行方法调整提供数据支持。内力监控则要对主梁在施工过程中以及桥梁完成后的应力进行监控，尤其在桥梁合拢过程中进行监控，保证其不会因为内力过大而影响施工安全。

3.3.1 梁的线形监控

一般情况下梁体的自重、预应力的施加、混凝土的徐变、外置挂篮的弹性变形都会对连续梁的线性变化产生影响。在施工过程中应对连续梁进行线性控制，原理是对施工现场实际情况进行数值模拟，根据模拟结果将影响连续梁挠度及变形的各个因素进行叠加在施工时进行反向调节控制，使最终的梁部线性符合设计要求。在连续梁施工中，施工现场应设有专人进行应力应变的监控，根据监控监测结果实时指导立模的标高，根据计算标高值及实测值进行综合分析，合理控制其线性变化，对合拢时的精度进行预测及体系转换后连续梁的上拱度。

4.3.2 线形控制的主要技术措施

（1）连续梁段在两个T 构0#段梁顶面和梁箱内分别精密布置两个水准点，以方便控测；（2）在挂篮安装完成梁段施工之前，应对其进行预压从而消除挂篮的非弹性变形，对挂篮的变形值进行记录并绘制变形曲线图；（3）会同商品混凝土供应商及实验室负责人，手机现场用混凝土的弹性模量、加载龄期、张拉值等参数，及时处理这些测试数据得出初步结论；（4）及时观测昼夜温差对梁段挠度的影响，以便采取措施降低温差作用的影响。

4.3.3 混凝土徐变控制

混凝土的徐变控制采取强度和弹性模量进行双向控制，严把混凝土的施工配合比，在现场浇筑时严禁混凝土中加水或混凝土流动性不好时进行浇筑；浇筑过程中要严格执行振捣制度，分层浇筑振捣；在预应力张拉时，应严格控制张拉时间和荷载施加时间，施加预应力的过程中，混凝土的控制指标（强度、弹性模量）均应满足设计要求。张拉前现场应进行摩阻试验，确定管道及接口处的预应力损失百分率；根据摩阻测试结果进行合理张拉，完成后应在48 h 内进行压浆，且应保证压浆的密实度。在混凝土的整个养护期内应适当洒水进行养护，减小由于太阳直射引起的温度应力导致混凝土开裂。