桥梁主梁悬臂浇筑施工技术研究

马晓飞

（中建路桥集团有限公司，河北石家庄 050001）

0 引言

桥梁主梁施工时采用悬臂浇筑技术，可有效提高结构的完整性，同时施工效率高、精度大，避免后续出现接缝裂缝问题，因此在桥梁工程中应用较为广泛[1]。本文为研究桥梁主梁悬臂浇筑施工技术，对主梁构造和挂篮设计进行阐述，对悬臂浇筑施工工艺及质量控制要点进行重点研究，并在具体桥梁工程中进行应用。

1 工程概况

某高速公路桥梁工程全长890.6m，其主体结构的跨径组合设计为120m+215m+120m，且为双塔四索面结构形式，平曲面半径为1 900m。主桥分幅布置后得到每幅宽为22.1m，主要结构形式设计为三跨连续体系，且各墩、塔间固结牢固，而塔和梁之间相分离。桥梁采用49.3m高的三柱式桥塔，采用扇形结构在同一索面上布置8个斜拉索，于塔和梁之上的拉索间距分别控制为2m、8m。现为提高该桥梁的主梁施工质量，经研究决定采用悬臂浇筑技术进行施工处理，并对主梁悬臂浇筑进行深入研究。现场悬臂浇筑施工如图1所示。

图1 现场悬臂

2 主梁挂篮设计

2.1 主梁构造

该桥梁主梁断面以单箱三室结构为主，腹板采用斜腹杆，箱梁顶板的整体宽度为22.17m，中支点处顶板宽不得低于20.0m，另外由墩顶至跨中对应的箱梁底部宽度分别为11.810m、16.210m，另外整体结构中确保腹板斜率均衡，中支点位置处的箱梁宽度可适当增大至17.35m，实现支座横向间距增大的同时改善整体的抗扭效果[2]。该桥梁合龙段底板厚度为32cm，端支点和跨中处的梁高度为3.5m，主梁中腹板和边腹板的厚度均为45cm。通过对该桥梁主梁构造进行深入分析，采用悬臂挂篮浇筑技术进行主梁施工，并于锚固点上加设一层厚度为45cm的横隔板结构。

2.2 挂篮设计

为确保该桥梁主梁悬臂浇筑施工质量，该项目将挂篮设计为全液压式推进工艺进行展开，控制其承载能力不低于420t，该挂篮技术参数具体如表1所视。挂篮组成部分主要有主桁架、悬吊系统、横梁、行走系统、锚固系统、作业平台等，其中主桁架利用门架和风撑进行连接，桁架下部构成HN400型号的轨道结构，作业平台的主要组成部分为上平台、前平台以及后平台三部分。

表1 挂篮技术参数

结合该工程实际情况，还需要对挂篮进行合理设计，其具体要求如下：

（1）挂篮之前其吊带严禁采用碳量较高的材料，主要由于其脆度较大，稳定性较低，因此主要采用钢板吊带，并自带调整标高的功能。

（2）为确保挂篮使用质量满足设计要求，挂篮前在梁段自重最大处进行试压处理，得到相应的强度和挠度。对挂篮刚度进行合理控制，确保浇筑完毕后接缝处不得存在裂缝问题。

（3）为确保挂篮刚度满足施工要求，其挂篮纵梁不得采用贝雷梁或万能杆件，采用试验的方式确定挠度和强度。

（4）结合试验结果确定挂篮底模高程，通过多次实测来调整预留值，保持下降值在一定范围内。严格设计和调整主梁混凝土浇筑顺序，采用两次浇筑进行展开，将各阶段处的施工缝有效错开。

3 悬臂浇筑施工工艺

3.1 施工方法

将0#块梁段用作为施工作业平台，安装成为挂篮悬臂整体行走轨道，再及时拼装相应门架和桁架，完全锁定行走轨道，确保挂篮能在1#块梁段上整体走行，仔细安装底篮和底模，并将外模架吊装完成，上述工序完毕后即可展开加载试验[3]。绑扎钢筋后对预应力管道和内模进行安装，并对张拉作业平台进行搭建，待1#块梁段浇筑完毕后进行张拉处理，实现挂篮继续行走，压浆预应力管道，以完成2#～7#梁段的悬臂浇筑施工。

3.2 质量控制

（1）模型构件

采用MIDASCivil软件针对桥梁结构进行离散模拟，根据桥梁工程中施工过程的施工顺序和阶段规划分别确定各测点的具体位置，并对比实测结果和理论值。

（2）数据的采集和对比

在箱梁顶面设定监测点，各测点位实际变化均值作为线形变化，以实现线形监测，实测线形变化规律。每一梁段分为2～4个工况进行监测，该项目选定三个工况，即浇筑、预应力张拉以及斜拉索张拉进行监测，并对比分析实测应力和计算应力[4]。

（3）温度效应

该桥梁项目由于以主梁截面和双边箱断面为主，其中箱梁主要采用的是预应力混凝土，使桥梁在施工期和运营期的温度效应均会表现明显，会直接影响桥梁结构的实际变形和受力，因此应采用有效措施来评价结构的温度效应。

3.3 施工监控

（1）桥梁墩柱两侧的0#、1#梁段采用托架浇筑的方式进行展开，结合托架上浇筑主梁的长度来合理设计后续挂篮拼接场地和要求。

（2）挂篮上的受力构件和悬臂梁经安装拼接完毕后需进行必要的破损检测和试拼接试验，并确保整个挂篮质量在合理设计要求范围内，经过检测合格后再于现场进行整体试装试验，结合荷载试验确保可达到设计荷载。

（3）进行悬臂浇筑混凝土施工前，结合试验结果确定挂篮底模高程，通过多次实测来调整预留值，保持下降值在一定范围内。

（4）严格设计和调整主梁混凝土浇筑顺序，通常可采用两次浇筑进行展开，将各阶段处的施工缝有效错开。

（5）针对已完成的节段梁进行高程测定，并规划出主梁梁体的纵向轴线。于挂篮桁架的端末加设平衡压重，使得全部部件可顺利移动至主桁架后端。

（6）待主梁混凝土强度满足设计要求后，及时开展预应力束的压浆和张拉处理，随后再进行拉索的张拉和安装。同步对称地完成拉索张拉处理，避免影响塔和梁的内力变化和位移。

（7）桥梁合龙段进行施工处理时，应结合具体方法对施工状况和受力进行改善处理，防止后期运营期间存在接缝处的裂缝问题，具体方式有：①严格按照施工顺序进行悬臂浇筑；②桥梁合龙前针对昼夜温差变化及高程变化进行观测，以选定出合适的合龙时机；③对悬臂两侧的合龙施工荷载情况进行复查，存在不一致的情况时应进行压重调整；④及时检测主梁内预应力束压浆和张拉完整情况；⑤针对中跨和边跨悬臂端上的挠度和高差变化进行复测和调整；⑥在桥梁合龙前针对悬臂两侧进行压重预加，并在混凝土浇筑过程中逐渐移除，确保悬臂梁处的挠度稳定性良好；⑦主梁悬臂施工时应进行必要的兑成和平衡，不得超出设计规范值。

4 结语

采用悬臂浇筑技术进行桥梁主梁施工可有效提高结构的完整性，整体施工效率高、精度大，有效减少后续接缝处裂缝问题的产生，因此在桥梁工程中应用较为广泛。本文围绕桥梁主梁悬臂浇筑施工技术，首先详细阐述桥梁工程的主梁构造和挂篮设计，重点研究悬臂浇筑施工工艺，研究结果表明，采用悬臂浇筑技术，可在提高施工质量的同时节约施工成本，缩短施工工期，具有良好的可行性和实用性。