高速公路桥梁工程中的预应力连续梁桥悬臂施工技术

摘 要：在建设高速公路桥梁的过程中，预应力混凝土连续梁的应用范围增加，该技术强化了桥梁的刚度、强度，延长了桥梁的使用寿命。基于对建设效率、施工安全以及成本的考虑，悬臂挂篮施工技术在桥梁连续施工中的应用比较频繁，且效果较好。基于此，以某高速公路桥梁工程为例，在概述工程情况的基础上，阐述了预应力连续梁桥悬臂的技术特征，并汇总介绍了悬臂挂篮技术的具体流程与要点，希望能够对类似工程项目的施工提供指导依据，推动高速公路桥梁工程中预应力连续梁桥的应用与普及。

关键词：高速公路桥梁工程；预应力；连续梁；悬臂施工技术

中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）07-0019-03

0 引言

预应力混凝土连续梁桥在结构、性能以及耐久性等方面，和一般的钢筋混凝土梁桥之间存在明显的不同。预应力混凝土连续梁桥多采用悬臂浇筑施工法，受预应力大小、加筋混凝土等级等因素的影响比较大。本文以某高速公路桥梁工程为例，在概述工程情况的基础上，阐述了预应力连续梁桥悬臂的技术特征，并汇总介绍了悬臂挂篮技术的具体流程与要点，希望能够对类似工程项目的施工提供指导依据，推动高速公路桥梁工程中预应力连续梁桥的应用与普及。

1 工程概况

某大桥和运河之间存在约95°的交角，桥跨为2×（3×30） m装配式预应力混凝土连续箱梁+（36+60+36） m变截面预应力混凝土连续梁+2×（3×30） m装配式预应力混凝土连续箱梁，总长度约499 m，主桥宽度约为25.5 m。

主桥上部为三跨预应力混凝土变高度连续箱梁，布置特点为双幅结构，每幅单箱单室，箱底的宽度为6.5 m，悬臂为6 m（单侧为3 m），全宽为12.5 m。箱梁顶面设有单向坡，坡向为横向，坡度为2%，底板无坡度，保持水平状态。

箱梁0#块的长度为10.5 m，采用支架浇筑的方式，两侧均分设了7个悬浇节段，其中3个节段的长度为3.25 m，4个节段的长度为3.5 m，采用挂篮悬臂浇筑技术进行施工。采用悬臂法对4个T构进行施工，每T构1#～7#块都应用挂篮悬浇技术，最大长度为3.5 m，最大质量为87.1 t。考虑到本次工程安排的进度比较紧张，为了赶工期，在箱梁悬臂施工过程中配置了8套挂篮进行同步作业。

2 预应力连续梁桥悬臂的技术特征

2.1 具备持续性

预应力连续梁桥悬臂技术对桥梁结构有着严格的要求，为了保障结构的连续性不受影响，可以在桥梁梁段之间增设预应力钢束或预应力钢筋，让所有的梁段连接成一个整体，从而保证结构的连续性，进而优化桥梁的刚度以及承载性。预应力连续梁桥悬臂能够在很大程度上减少桥梁结构中的接缝数量和转向构造。

通过优化设计，可以使桥梁各部分之间的衔接更为紧密，有利于降低因接缝和转向构造过多导致的应力集中风险，进而可以提升桥梁在正常使用状态下的耐久性、安全性[1]。

2.2 能实现荷载分担和转移

在这种技术具体应用过程中，桥梁荷载会在预应力钢束、钢筋等的传递作用下影响到对应的梁段，从而实现荷载分布的均匀性。通过优化预应力设计的合理性，加强对受力情况的分析，可以将应力分摊到所有梁段上，还能通过作用力的转移原理，将荷载转到支座上，从而强化桥梁结构的稳固性，保证桥梁应用的安全性具有重要意义。

2.3 具备良好的刚度和挠度

这种技术通过预先对桥梁结构施加应力，可以使得桥梁在承受外部荷载时能够保持良好的刚度和挠度。研究发现，预应力的大小、布置方式可以在一定程度上影响桥梁的刚度、挠度。因此可以利用它们之间的对应关系对桥梁性能加以优化，保证桥梁在荷载的影响下依然具备合理的刚度和形变控制能力，优化桥梁在使用阶段的舒适度。

3 高速公路桥梁预应力连续梁桥悬臂挂篮技术

3.1 挂篮的制作

挂篮是现代桥连续梁施工中的常用技术之一。挂篮主要由两部分组成，即承重构架、锚固悬挂系统。在挂篮上可以对下一梁段进行施工作业，如模板安装、钢筋安装、压浆等。大多数工序都能基于挂篮技术的支持完成作业任务，甚至还能对多个节段进行同步作业，在保障作业质量的同时还能够有效增强施工效率，适合工期比较赶的工程。

挂篮的形式比较多样化，按照形状划分，常见有三角挂篮、菱形挂篮、弓弦式挂篮等，在本次的案例工程中，采用的挂篮形式为菱形，由菱形桁架拼装主桁，再加上顶部与底部的横梁、内侧和外侧的导梁、底篮、内侧和外侧的模，即为挂篮的所有结构[2]。这种挂篮结构简单明了，受力清楚，拆卸、安装的难度较低，在实际应用过程中，移动的稳定性比较高，因此具有较高的应用价值。在制作挂篮时，可以结合具体的设计方案制定对应的制作标准，然后将对应的组件转运到施工区域，在现场完成最后的拼装[3]。

3.2 悬臂挂篮安装

在进行挂篮安装前，必须针对施工现场的相关情况进行综合性的调查，为制定后续的安装方案提供依据。其运输方式分为公路、水路及铁路运输。对公路运输方式，一般要利用大型起重机将挂篮分段或整体吊运至施工现场。如果施工现场靠近铁路时，在满足相应条件的基础上也可以利用履带起重机或其他专用设备在铁轨上直接进行吊装作业。水路运输则适用于临近水域的工程项目，挂篮可以通过驳船运送至指定位置。为了做好水路和铁路运输方式之间的衔接，需要搭建临时性的渡桥连接设施。

为了确保挂篮在航行过程中的稳定性和安全性，需使用缆风绳对其进行牵引。在制定挂篮安装方案时，需要充分考虑到施工区域的空间面积、设施设备的布局特点、施工周期等。在做好准备工作后，再安装挂篮。以吊架为连接中端，将安装好的挂篮和桥梁连在一起，接着从合龙检查、焊接等方面对悬臂梁进行进一步的施工。

在桥梁工程中，挂篮安装是一项比较重要的工作，利用悬臂挂篮技术进行作业对于保障桥梁质量具有一定的帮助。在进行施工期间，需要重点关注安装质量。按照操作规程，对挂篮平台上的钢筋进行绑扎处理，进而发挥吊架的支撑作用，使其安设在主梁两侧。在完成主梁拼装后，接着进行预钻孔、预埋。在主梁上配置两台相同规格（Φ150）的液压千斤顶，并将其对准悬臂孔的对应位置完成连接操作。接着焊接挂篮，并在其与桥梁之间配置、锚固短期性的拉索[4]。

3.3 挂篮预压试验

在完成挂篮制作与安装工序后，还要进行预压试验。在进行预压试验过程中，要注意选取具有代表性的桥位，通过逐级增加荷载质量，来动态观察和记录挂篮在不同荷载下的变形情况、承载力以及结构位移等的变化趋势，并根据测试结果对施工标准、技术参数等进行优化，确保挂篮在施工过程中始终维持安全性和稳定性。执行荷载预压试验工作的人员必须具备丰富的专业知识和操作经验，能够严格按照既定的程序记录数据。如果变形程度比较大，可以适当改变预压荷载。

在测试预压荷载的过程中，还要科学布设监测点，重点搜集上横梁后毛梁、前下横梁等区域的监测数据信息。在进行挂篮预压试验期间，需要牵拉钢绞线，并串起浅底横梁进行锚固，之后慢慢提高预压荷载的数值水平，依次完成多种荷载水平下的试验，为之后的工程建设提供数据支持。在试验期间，需要以预应力为基础，选择合适的反支点预压，这样有利于简化操作难度，提高受力模拟的真实性。

3.4 钢筋安装

在安装0#段端模时需要使用钢管支架进行支撑。在选择支撑架的原材料时，槽钢的使用次数较多，这种材料具有较高的强度和稳定性，能够承受较大的荷载和压力。在钢筋和预应力管道的安装过程中，需要先进行底模定位，然后将底板、腹板钢筋及预应力波纹管融入其中，确定孔洞的位置和数量。

在进行安装作业时，要坚持谨慎操作的原则，避免使已绑扎好的钢筋发生位移或损坏。接着开始安装顶板钢筋、放置预埋件。先扎底板钢筋，再依次按照腹板钢筋，使用竖向预应力筋及波纹管使其插入指定位置。安装顶板模板时，要按照规定的方法进行钢筋捆扎操作，比如在布设预应力管道之前，需要先明确布设的范围以及间距。在安装预应力管道过程中，要合理布设安装位置，并在实际作业中对准事先规划好的位置，注意要保证波纹管的顺直性，避免出现急弯、位置偏移等情况。采用钢筋井字形的方式对孔道进行加固处理，控制好钢筋间的偏差，使其控制在2 mm以内。

3.5 混凝土浇筑施工

在开始进行该环节的土浇筑作业前，要先做好配合比的设计工作，在经过严谨的试验和数据分析后，明确混凝土各种原材料的比例。要求选用的原材料必须符合国家相关标准。

在浇筑前，要注意观察与调整原材料的搅拌速度，以免因为速度过快或过慢导致混凝土产生分离、泌水或结构受力不均等问题。将制备好的混凝土材料运送到施工区，然后对桥梁结构进行全面检查，在确认没有位移等问题后，再进行浇筑作业。一般在浇筑时会选择分层法，这种方法比较适用于浇筑量较大的区域，可以有效减少因混凝土自由落体距离过大而引发的内部裂缝风险，还能确保梁体成型质量与设计要求相符。

在完成钢筋和预应力管道的安装作业后，可以采用泵送浇筑的方式进行连续浇筑，依次保证混凝土的密实度和完整性。在混凝土作业过程中，还要在两侧悬臂处进行对称浇筑。施工人员要积极观察挂篮结构的变形情况，以避免因此产生混凝土裂缝。在浇筑过程中，一般按照前端、后端的顺序进行作业。为保证梁体受力的稳定性，可以在两端设置合适质量的水箱，并且水箱的质量应该和合龙段存在一定的比例关系，在浇筑作业的推进过程中，水箱质量也应该持续增加。

在完成浇筑后，要立即开展检查工作，如果发现施工管道出现漏浆等问题，需要及时进行封堵。浇筑期间，工作人员要对浇筑后的水泥强度进行检测，使其在开展预应力作业前达到15 MPa以上，再移动挂篮进行下一步工作[5]。

3.6 预应力施工

在混凝土浇筑完成后，待其达到一定的硬化强度后，需要进行预应力张拉施工。这一环节的作业效果会直接影响结构性能和质量，因此需要使用专门的机器设备进行操作。在进行预应力张拉前，为保证相关仪器设备的应用精度，有关工作人员需要对千斤顶和油表进行标定处理。例如在标定油表时，可以应用万能机、传感器进行处理，但是由于前者与油泵之间同步性差，导致读数瞬时误差较大，因此可以利用最小二乘法得到精准的数值信息。

预应力张拉工艺中，需要确保标定和工作状态的同步性，做好对应力数值、张拉伸长值等参数的控制工作。在张拉作业过程中，需要保证对应的应力稳定性，当数值变化进入稳定阶段后即可对预应力筋展开锚固施工。在张拉作业期间，多会用到千斤顶、锚具锚垫板，为此还要做好进油、回油速度的控制工作，保证张拉平衡。

3.7 合龙张压段施工

在合龙张压阶段施工时，必须严格遵守施工要求，以确保工程质量。因此，在作业期间应选择悬臂挂篮在该段外侧进行施工，其旨在确保合龙段与已完工的梁体之间能够顺滑衔接。施工团队需要根据现场的实际情况设计并制作合适的模板，内侧模板以自制模板为主。在施工过程中，操作人员应灵活应用专业的机械设备，锁定整个梁体结构。

微膨胀混凝土浇筑是合龙段施工中的一项重要内容，为优化浇筑作业水平，在浇筑过程中，需要严格控制混凝土的强度、膨胀效果。在该环节的作业过程中，还要重视环境温度对施工效果的影响，尤其要注意避免在高温环境下进行施工。每当外界温度过高时，不仅会导致混凝土的浇筑和硬化过程受到影响，使其难以达到预期的强度和稳定性，而且还会对挂篮系统的正常运行产生不利影响。

在施工期间还要做好挠度控制工作，在实际操作中，挠度会受到多种因素的影响，包括但不限于挂篮的变形、预应力损失、测量误差以及混凝土徐变等。挂篮的变形问题会严重影响扰度。为了保障扰度控制达到标准，在施工期间应该尽可能地紧固所有的螺栓，有效减少挂篮在施工过程中的变形量。

4 结束语

预应力混凝土连续梁在高速公路桥梁工程中的应用十分广泛，在施工过程中采用悬臂挂篮技术有利于优化桥梁结构的刚度、强度，提高其使用寿命，并且还有助于控制工程成本，提高工程进度，和其他工艺相比，该技术的优势十分突出，可以在类型工程项目中推广应用。

参考文献

[1] 陈永森.连续梁桥悬臂浇筑施工技术[J].西部交通科技，2018 （3）：27-28.

[2] 张学校.大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制方法解析[J].中国建材科技，2017（2）：40-41.

[3] 冯永航.连续梁桥悬臂施工挂篮的控制与检测[J].黑龙江科技信息，2016（3）：170-171.

[4] 刘杰，杨吉新，董峰辉.大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数评估[J].中国公路学报，2018（3）：61-62.

[5] 杨志军.大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂法施工控制技术研究[J].公路交通科技·应用技术版，2016（6）：42-43.