悬臂现浇连续梁桥三角形挂篮施工技术研究

2020-04-13刘新权

工程技术研究 2020年3期

刘新权，梁凯

（中交三公局第一工程有限公司，北京 100012）

1 工程概况

某跨高速公路桥梁是一座三跨（48+80+48）m 一联连续梁桥，其上部采用了预应力混凝土箱梁+变截面+ 变高度+ 单箱单室+ 单幅断面结构，桥梁于中墩处高6.65m，于中孔跨中和边跨直线段高3.85m，而梁底下缘变化呈二次抛物线。桥梁沿着纵向划分梁段共47 个，梁段长度分布为墩顶0#处12.0m、1-10#（2×2.7+1×3.1+7×3.5）m、边跨与中跨合拢段2.0m、边跨现浇段7.75m。该连续梁桥采用了三角形挂篮悬浇施工工艺，但0#、12#除外。

2 三角形挂篮设计

该跨高速公路连续梁桥选择了三角形挂篮，其基本结构包含模板系统、行走系统、锚固系统、悬吊系统、底蓝系统和主桁架系统，如图1 所示。

图1 三角形挂篮基本结构图

2.1 主桁架系统

挂篮主桁架系统主要由连接梁、上前横梁、立柱、斜拉带和主梁构成。其中，主梁是三角形挂篮的受力构件之一，其按中心间距6.04m 的标准设于箱梁腹板的上方；单组主梁为两根热轧H 型钢（HN500×235），全长10.55m，并利用连接板将上下翼连为一体；在主梁两端钻了φ22mm 销孔，用于连接斜拉带，同时将厚12mm 的钢板贴于销孔处的主梁腹板上。斜拉带由16mn钢板制成，截面为300mm×40mm；前后斜拉带设为单根，在其销孔孔眼侧增焊厚12mm 的16mn 钢板。立柱为I36 工字钢及其底座由厚20mm 的钢板制成；立柱全长4m，并利用连接器将其与主梁连接。上前横梁为两根热轧H 型钢（HN500×235），全长12m。

2.2 底蓝系统

挂篮底蓝系统主要由斜撑、纵梁和前后横梁构成。其中，前后横梁为两根热轧H 型钢（HN400×200），全长12.0m；2 根型钢按中心间距480mm 的标准布设，并将吊杆穿插孔洞预留于中间位置；两根H 型钢利用连接板连为一体；将φ22mm 孔眼预钻于上翼缘处，用于定位安装纵梁。

2.3 悬吊系统

挂篮悬吊系统主要由前、后横梁吊杆构成，其采用了φ32 精轧螺纹钢；一个挂篮设有10 根吊杆，即前、后横梁各5 根。

2.4 锚固系统

挂篮锚固系统包括底蓝、轨道锚固和主桁架后锚。其中，主桁架后锚设于主梁后端；单根主梁需要3 根（或更多）φ32 精轧螺纹钢，并利用连接器连接在箱梁竖向预应力的粗钢筋上，用于防止挂篮在悬臂浇注时倾覆。轨道锚固的连接方式与主桁架后锚相同，用于定位和固定轨道，注意轨道锚固筋在挂篮后行走小车行走时的间距应≤2.0m。底蓝锚固共用了10 根吊杆，其中前横梁吊杆与主桁架系统中的前横梁连接，而对于后横梁上的5 根吊杆，2 根设于翼模滑梁上，3 根设于已浇注梁段的混凝土底板上。

2.5 行走系统

挂篮行走系统主要由后锚行走小车、前支腿履带式小车和行走轨道构成。其中，履带式小车设于前支腿上，用于前移挂篮；小车上设置了行走限位钢板，用于防止小车偏离轨道；小车承受着行走时模板与挂篮的自重。行走轨道为两根I36b 工字钢，并对应设于单根主梁下，注意行走轨道仅在行走时起作用，其与主梁分离；行走轨道由锚固梁紧锁，以防止挂篮自由滑行。后锚行小车主要由后车架、后车轮盒和轮子构成，其中后车架常用于调控后车高度。

3 三角形挂篮悬臂浇筑工艺

悬臂现浇连续梁桥三角形挂篮施工流程图如图2 所示。

3.1 0#梁段施工

在三角形挂篮悬浇施工中，0#梁段施工对后续施工质量的影响较大，故要求严格控制其施工质量。

（1）准备工作。考虑到该连续梁桥采用了刚性桥墩，则对箱梁主体进行拉压施工，即将向下的预应力施加在0#梁段上，将支撑结构布设在平台上，并在0#梁段上均布固定装置，以稳定主梁及使支架均匀受力。

图2 三角形挂篮悬浇施工流程图

（2）安装临时支座。在模板安装前、临时固定装置安装好后，通过在墩柱结构上设置临时支护来使主梁均匀受力。在安装临时支座时，选择硫磺混凝土，并按正常配筋设计，同时保证其在施工期间满足拉压要求。在体系转换后，直接拆除临时支座即可。

（3）浇筑混凝土。在安装好模板和临时支座后，分层并对称浇筑0#梁段混凝土，即：第一次浇筑到腹板上与翼缘板相距1.0m 的范围内，第二次浇筑余下的腹板及上顶板；按要求养护混凝土结构，直至其实际强度增至设计值的90%，随即先张拉好预应力筋，再安装挂篮和进行挂篮施工。

3.2 挂篮施工

（1）挂篮安装。当挂篮组件加工完成并试拼合格后，先涂红丹漆一度和天蓝漆二度，再编号，以方便现场拼装挂篮。当箱梁0#块混凝土施工结束后，以其为施工平台并按照“轨道系统、主桁架系统、上横梁系统、悬吊系统、底蓝系统、模板系统”的顺序有序拼装挂篮。针对底蓝前、后横梁上的吊杆，利用分配梁分别与已浇梁段底板、主桁架前横梁锚固在一起，并栓接底模纵横梁，以使底模刚度更大；前、后横梁设有若干吊点，用以降低横梁挠度和稳定结构；将千斤顶设于后横梁锚固点，以使底模板紧贴前段箱梁混凝土面，继而防止接缝处漏浆及保证梁体外观质量。

（2）静载试验。①确定加载值，拟加到施工荷载最大值的1.2 倍。②先分出6 级荷载模拟底板，再采用堆载法加载，纵桥向加载长5m、横桥向加载宽9m，并按加载物的容重确定加载高度。每加载完一级荷载，便组织测量并记录底蓝、吊杆和主桁架等的变形。③桥墩两侧对称加载，要求两侧不平衡荷载的最大差值不高于设计限值。④挂篮加载试验结束后，针对主桁架焊缝及其销接处开展探伤检测，以及时发现和消除问题，继而保证挂篮施工安全。⑤如果挂篮加载试验合格，则安装滑梁和由大块钢板制成的模板，注意模板的安装顺序为“底模、外侧模、翼缘板模板、内模”。鉴于箱梁每一节段的尺寸都较大，在挂篮前移并安装就位时，应消除移位或凸出的模板问题。

（3）挂篮移动。①轨道移动，即当已浇注梁段的预应力束张拉完毕后，通过1 吨手拉葫芦，将轨道牵引到该梁段的端部，并根据放轴线定位轨道，定位偏差应＜2cm；利用轨道锚固梁和竖向预应力筋锚固轨道，其中锚固梁数量应≥3 个、梁间距应≤2m；将限位角钢设在轨道前端，并用后锚小车将轨道后端锚固稳定；将模板上安设的对拉杆拆除后，落底蓝，并按高度＞10cm的标准落下内模和外模，而后再将滑梁上安放的后锚小车锚固稳定，最后再将后锚杆解除。②挂篮前移，即借助液压千斤顶转换锚固，并用锚杆向后锚小车传递主桁架的后锚力；通过挂手拉葫芦，拉动挂篮整体迁移；通过手拉葫芦，将滑梁连在前横梁上，以实现主桁架与内模同步行走；在挂篮行走时，保证锚固梁数量≥3 个，并在后锚小车前、后2m 区间分布，以使挂篮的抗倾覆安全系数≥2；安排专人检查锚固梁在挂篮行走时是否稳固，且保证锚固梁倒换与后锚小车移动同步。

3.3 挂篮悬浇施工

三角形挂篮悬浇施工要点包括以下方面：在挂篮行走就位后，先调整挂篮外模与底模的标高，并加以固定，再将腹板和底板钢筋绑扎好；有序进行腹板、底板波纹管及竖向预应力粗钢筋的安装，并将腹板锚具固定好；在内模就位后，先将顶板钢筋绑扎好，再进行顶板波纹管安装，并将顶板锚具固定好；按要求进行端头模板安装，而后再从两端同步浇筑混凝土，注意保持混凝土浇筑的对称状态；为了保证梁段混凝土的浇筑质量，要求及时进行覆盖养护，并安排专人负责；当混凝土的实际强度达到设计值的90%后，拆除内模板，然后再有序进行穿束、张拉、压浆和封锚。至此，便可前移挂篮至下一梁段继续施工。

3.4 合拢段施工

挂篮前移、混凝土浇筑和预应力束张拉循环进行，直至桥梁合拢段。桥梁合拢段施工按“先边跨、再主跨”的顺序进行，具体要求注意下列施工要点：

（1）安装劲性骨架。在顶、底板处安装40a 槽钢作为刚性支架，以方便混凝土浇筑施工，同时要求在低温条件下浇筑混凝土，以免因温度偏差过大而影响合拢段支架的性能。

（2）合拢段施工。在安装好刚性支架和配重水箱后，便可浇注合拢段。为了使合拢段与整座桥梁的受力合理，要求在混凝土浇筑中逐渐减轻水箱的重量，并在混凝土实际强度达到设计值的90%后，先拆除顶升装置，再张拉合拢段的边跨预应力束，而后进行合拢段中跨施工，施工工艺与边跨施工相同。当混凝土实际强度达标后，按要求张拉纵向预应力钢束，以转换受力体系。