悬臂浇筑法在斜拉桁架桥施工中的应用

高 强

（中铁十八局集团第五工程有限公司 天津 300459）

斜拉桁架桥是在斜拉桥与桁架桥的基础上构思出来的，综合了两种桥型的受力特点。斜拉桁架桥分别由上、下弦杆及腹杆组成。其上弦杆是一对刚性索，类似于斜拉桥拉索的斜拉特性。腹杆是上下弦杆之间的联系部分，其与下弦杆的联系类似于斜拉桥拉索处的多点支撑，可以使梁体弯矩减少，分布均匀。斜拉桁架桥的上下弦杆与腹杆又组成了一个三角桁架结构，受力上又具有了桁架桥的性质[1,2]。

斜拉桁架桥的施工有悬臂浇筑法与预制拼装两种方法，预制拼装主要是杆件安装精度要求高，但施工速度快。与之相比的悬臂浇筑法，上部桁架结构杆件均采用悬臂浇筑施工，施工周期长，但现浇结构整体性强，不均匀收缩引起的裂缝少，外观更为美观[3-5]。在悬臂浇筑法施工中，只要施工工序安排合理，进度合理优化，悬臂浇筑法施工便能取得更好的经济效益。

1 工程概况

小溪塔大桥主桥结构为三跨斜拉桁架连续刚构桥，采用预应力混凝土结构，其跨径布置为85.5+173+85.5m，塔高22.3 m，高跨比为1/7.76，跨度比为0.49；桥面宽15m，桥面横向布置为：25cm(栏杆)+150cm(人行道)+125cm(桁架结构宽)+900cm（机动车道）+125cm(桁架结构宽)+150cm(人行道)+25cm(栏杆)，宽跨比为1：11.5，下弦杆高1.5 m，梁的高跨比为1：115.3。

下弦杆节间水平距10 m，除墩顶段X1为2.5 m高的箱梁，X2由2.5 m过渡到1.5 m外，其余均为宽1.1 m，高1.5 m的箱梁、外侧悬臂1.8 m作为人行道。所有下弦杆在节点处均为实心段。由于预应力钢束的布置需求，上弦杆前两节段为变截面，其中第一节段为80×114～105×150 cm，第二节段为80×90～80×114 cm；其余杆件均为80×90cm的实体矩形截面。墩顶节段处腹杆F1、F1’ 采用变截面矩形杆件，杆件下端为140×100cm矩形截面，上端为140×140cm矩形截面，截面线性过渡，剩余腹杆均为80×80cm的矩形截面。

下弦杆的每个节点处设置80×105 cm矩形横梁（墩顶节点除外），并在塔顶设置的2m×1.5 m箱形横梁，壁厚0.3 m，在横梁上纵铺预制空心板形成桥面系。

下部结构的桩基为挖孔灌注桩，桥墩墩身采用600×700 cm等截面空心矩形截面，上端与桁架X1下弦杆两端采用V形构造形成固结刚构体系。

图2 横断面布置 (cm)

2 悬臂浇筑法工艺流程

悬臂浇筑法主要用于桥梁上部结构施工，本桥桁架构件均采用悬浇法施工。根据本桥的施工过程，首先需要完成作为悬臂浇筑施工平台的结构部分，即施工完成V形构造处的主梁、X1节间腹杆以及腹杆相交于塔顶位置处的横梁后，后续进行桁架节段悬臂挂篮浇筑施工。一个桁架节段的悬臂浇筑循环工序内容见表1，桁架节段悬臂浇筑施工流程示意如图3所示。

表1 一个桁架节段循环主要工序及工期

图3 节段施工主要步骤示意图

图4 现场悬臂

3 悬臂浇筑施工关键技术

斜拉桁架桥的挂篮与常规的连续梁挂篮相比，具有以下3个方面的不同点。

（1）斜拉桁架桥的下弦杆都为长细杆件，与连续梁悬臂节段长度相比较长。因此，悬臂挂篮是长挂篮，其变形控制难；

（2）悬挂结构体系不同：斜拉桁架桥与斜拉桥类似，均为前支点挂篮，主要的受力构件为斜吊杆，而一般的挂篮均为后支点挂篮。

（3）行走方式不同：斜拉桁架桥挂篮需要借助缆索吊才能前移，而一般的挂篮是沿轨道前移。

斜拉桁架桥臂浇筑施工过程中，挂篮是在安装在已施工完成的桁架结构上，然后在挂篮上进行下一节段的悬臂现浇施工。按流程循环施工，直到完成全桥的桁架浇筑施工。

挂篮不仅要承受现浇节段的自重，还要满足节段施工的一系列高空作业的安全。挂篮装置应具有变形小、前移方便、锚固拆装容易等要求外，还需要达到强度安全可靠。所以，悬臂浇筑施工的关键技术就是挂篮结构的设计、制作安装以及安全操作。

挂篮安装完成后，即可进行节段的标准悬臂浇筑循环施工步骤：（1）模板安装→（2）绑扎钢筋→（3）预埋管道→（4）浇筑混凝土→（5）张拉预应力等施工流程。

3.1 挂篮的构造和设计

悬臂挂篮主要由3个部分组成：（1）承重系统；（2）模板系统；（3）工作平台。

3.1.1 承重系统

承重系统结构主要有主梁，横梁（由上往下依次为：斜上横梁、后上横梁、前下横梁，后下横梁），吊杆（后吊杆，斜吊杆）、平面联结系、限位器等组成，如图4所示。

图4 承重系统组成

（1）主梁不仅承受现浇节段及模板的重量，还能够支撑模板的走行。每片主梁都是由若干个贝雷片组成，主梁间的连接采用工字钢。为确保上下游主梁横向的稳定，采用平联进行连接。主梁前端考虑后续腹杆施工方便，悬出一段距离作为施工平台。同样，后端为了后吊点的固定，也需悬出一段距离，并设置下限位器，限制主梁在斜吊杆的水平分力作用下后移。

（2）前、后下横梁主要焊接于主梁前后端的底面，用作为支承于主梁底面的双悬臂梁，起悬吊主梁的作用，通常采用工字钢和槽钢组成。

（3）斜上横梁位于上弦杆节点顶的齿块上，通过钢板组成双悬臂梁，用于斜吊杆的上端锚固，并将锚点的拉力传递给腹杆。

（4）斜吊杆为主要受拉传力结构，一般采用精轧螺纹钢。其下端作为底模的前支承，通过母帽与前下横梁固结，上端通过母帽支承于斜上横梁。斜吊杆拉力不仅提供竖向分力，同时也产生了水平分力，为了平衡水平力，设置限位器限制主梁在水平力的作用下后移。

（5）后吊杆一般采用精轧螺纹钢，其下端通过母帽固定于后下横梁，上端通过母帽支承于梁段混凝土顶面的垫板上。

（6）限位器限制主梁在斜吊杆的水平分力作用下后移，避免底模后移。

3.1.2 模板系统

模板系统根据现浇结构，通常有底模、侧模、内模、端模。

3.1.3 工作平台；

工作平台是为施工需求所设计，主要由木板、方木、型钢等组成。通常分为3部分：（1）前工作平台；（2）后工作平台；（3）翼缘板工作平台。

3.2 挂篮的制作安装、前移要点

3.2.1 制作安装

（1）完善试验要求及安装使用工艺；

（2）斜吊杆在使用前，需进行强度试验，张拉力F≥500 kN，确保强度满足要求；

（3）所有吊杆均做探伤检查；

（4）后下吊杆、下限位器张拉力F≥500 kN；

（5）在混凝土内需预留斜吊杆、后吊杆的孔位；

（6）所设吊点，需在模板上开孔，同时在混凝土预埋管道，以便吊杆拆卸；

（7）下部应设置防护措施，以防坠物，该部分应结合现场实际情况详细制定防护措施；

（8）完善斜吊杆顶部的栓接，下吊杆张拉以及下限位器施工的配套设施；

（9）施工时应根据挂篮的预压试验确定弹性变形量，并根据此结果调整底板的预抬量。

3.2.2 前移要点

（1）挂篮前移前，通过缆索吊的4个吊钩勾住主梁上的吊耳，起吊进行前移；

（2）前移过程中，需要用钢丝绳栓住吊钩，防止缆索吊运挂篮过程中左右摆动，出现意外事故；

（3）松开母帽，抽出斜吊杆、后吊杆，解除限位器，使其与主梁脱离；

（4）整个挂篮工作平台应同步对称前移，避免脉冲式移动。

4 结 语

目前，借鉴已有的梁桥施工工艺，斜拉桁架桥的主要施工方法有悬臂浇筑和悬臂拼装法，而悬臂浇筑法使用较少，主要原因是工序繁多、施工周期长，但现浇结构整体性强，不均匀收缩引起的裂缝少，外观更为美观。本文以小溪桥悬臂浇筑法施工为例，系统介绍了悬臂浇筑法的施工工艺，总结了悬臂浇筑法的施工关键技术，为今后类似桥梁工程的施工提供技术指导和经验。