大跨連續梁式橋的懸臂施工技術研究

摘要：懸臂施工方法從鋼橋引入到預應力混凝土橋后，使預應力混凝土橋得到了迅速發展。連續梁式橋則從傳統的支架施工法發展成現在廣泛應用的懸臂施工法。

關鍵詞：預應力混凝土；梁式橋；施工

1 懸臂施工法的原理

懸臂施工法用于建造預應力混凝上橋，是1950年由前聯邦德國首創。它利用己建成的橋墩沿橋跨徑方向逐段地懸出接長對稱施工，因此采用懸臂施工的必要條件是：施工中墩與梁固結，施工過程中橋墩需承受不對稱彎矩。懸臂施工時隨梁段增加即懸臂長度的增長，梁內出現的負彎矩不斷增大，對混凝土橋必須在梁段上緣施加預應力，使其完成的梁段連成整體。懸臂施工是由兩個相鄰的橋墩同時向兩側分段進行，水平推進，直到跨中合攏，各梁段用預應力緊密連成整體。它通常分為懸臂澆筑施工和懸臂拼裝施工兩類。

2 懸臂澆筑施工

懸臂澆筑是在橋墩兩側對稱逐段澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預應力束，移動掛籃，繼續澆筑下一梁段。梁節段長度與梁段自重、掛籃重、平衡配重及施工荷載密切相關，一般每個節段的長度為3-4m。懸臂澆筑施工中的主要設備是掛籃，因橋墩根部塊的重量較大，且為了滿足拼裝和支承掛籃要求的起步長度，經常先用托架澆筑第一梁段。

2.1 托架

依據墩身高度、承臺形式和地形條件，分別利用墩身、承臺或地面設立支承托架。托架可采用萬能桿件拼制，它的高度和長度應視掛籃施工的需要和現澆段的長度而定，橫橋向的寬度一般比箱梁底寬出1.5-2.0m，以便于設立箱梁腹板的外側模板。托架頂面與箱梁底面在橋縱向的線形應保持一致。常用的施工托架有兩種：一是斜撐式，二是斜拉式。為了消除托架在澆注梁段混凝土產生的變形，常用千斤頂法、水箱法對托架進行預壓。

2.2 掛籃

托架上施工幾個梁段達到掛籃起步長度后，拼裝對接掛籃，待其到一定長度之后，再將對接掛籃分開，形成兩個獨立的掛籃向跨中逐段推進，新澆梁段達到設計強度后張拉預應力束與前一梁段連成一體。掛籃是一個能自動行走的空中活動腳手架，懸掛在已張拉的箱梁節段上，現澆段的模板安裝、鋼筋綁扎、管道安裝、預應力張拉、壓漿等工作均在掛籃上進行。完成一個梁段后，掛籃可前移一個梁段，循環懸臂澆完所有梁段。

掛籃的構造一般由主精、懸吊系統、平衡重及錨固系統、行走系統、張拉平臺及底模架組成。主析一般由兩片縱梁組成，主析由萬能桿件和型鋼組拼，或做成斜拉結構。懸吊系統一般由粗鋼筋或鋼吊帶組成，其作用是將底模架和張拉平臺自重及其荷載傳遞到主析上。平衡重及錨固系統位于主析的尾部，主要作用是平衡掛籃前移和澆筑混凝土時產生的傾覆力矩，確保高空作業安全。行走系統支承主析，一般由車輪或四氟乙烯滑板組成，使掛籃沿梁體縱向前移。張拉平臺位于梁體前方，作為預應力束張拉腳手架。底模架是在掛籃就位后，用于立模板、綁扎鋼筋、澆混凝土并供養護使用等。

2.3 懸澆施工工藝流程

用掛籃懸臂澆筑施工，除O號塊等少數梁段用托架施工外，其余利用掛籃施工。每個梁段的混凝土宜一次澆筑，其循環作業工序為：掛籃前移、模板就位加固、鋼筋綁扎及管道安裝、混凝土澆筑、混凝土養生、張拉壓漿，施工周期一般為一周左右。

2.4 合攏段施工

合攏程序一般采用兩岸向跨中的順序，但應注意不同的合攏程序，引起的結構恒載內力不同，體系轉換時由徐變引起的內力分布也不同，所以采用不同的合攏程序將在結構中產生不同的恒載內力，對此在設計和施工中應引起足夠的重視。

合攏段施工是懸澆施工中的關鍵，當懸臂較長時，結構恒載和施工荷載將產生較大的撓度，這些撓曲變形除在各節段施工中不斷調整外，合攏時需詳細調整。為了控制合攏段的位置，可在合攏段內設置剛性支撐定位，采用早強水泥、控制合攏溫度等措施提高施工質量。設置剛性支撐鎖定措施有：箱梁內外設剛性支撐、外剛性支撐與張拉臨時束或僅設內或外剛性支撐等。

3 懸臂拼裝施工

懸臂拼裝是將預制好的節段，用支承在已完成的懸臂梁段上的專用拼裝吊機逐段拼裝。一個節段張拉錨固后，再拼裝下一個節段。節段長度主要取決于吊機的起重能力。懸拼的基本工序是：預制梁段、移位、存放、運輸、起吊拼裝和施加預應力。

3.1 預制梁段

懸臂箱梁塊件通常采用長線澆筑或短線澆筑的預制方法。長線預制是在工廠或施工現場按梁底曲線制作固定臺座，在臺座上安裝底模進行節段預制工作。底座可用多種方法制作：利用地形筑土胎，夯鋪密實后其上做混凝土底模;石料豐富地區可石砌成梁底形狀;地質條件差時打短樁基礎后搭設排架形成梁底曲線。短線預制利用可調整外模和內模的臺車和端模架來完成，其設備可周轉使用，主要用于工廠節段預制。

3.2 節段間的接頭方式

懸拼施工時0號塊梁高最大，重量也最大，常采用懸澆相同的施工方法即在托架上現澆，國外也有在墩上預制裝配施工的梁段。接縫可采用三種方式：3.2.1濕接縫：寬0.1-0.2m，因第一節段的施工精度直接影響到以后各節段的相對位置，所以它常在0號塊與1號塊之間使用;3.2.2膠接縫：用環氧樹脂加水泥在節段接縫面上涂一薄層，它在施工中起潤滑作用，使接縫面密貼，完工后可提高結構的抗剪能力、整體剛度和不透水性，常在中間節段接縫使用;3.2.3干接縫：即接縫間無任何填充材料，以往很少采用，主要擔心接縫不密貼而導致鋼筋銹蝕，但是使用干接縫給施工帶來很多方便。

3.3 拼裝方法

預制節段的拼裝方法可根據施工現場條件和設備情況采用不同的施工方案。對靠近岸邊的梁段，當橋面不高且在陸地或便橋上可施工時，常采用自行式吊車、龍門架拼裝;對位于河中或通航孔的梁段，可采用水上浮吊拼裝。如果橋墩很高且水深流急，又不便在陸地上、水上施工時，就可以用各種吊機進行高空懸臂施工。吊機的種類很多，有移動式吊車、析式吊車、纜索吊車和掛籃等。0號塊在墩頂托架上現澆，然后用一臺吊機對稱同時吊裝墩兩側的塊件，在允許布置兩臺移動吊車后，開始獨立對稱吊裝。

4 懸臂施工的撓度控制要點

橋梁的懸臂施工中，施工撓度計算與控制以及科學合理確定懸臂每一待澆梁段或懸拼段的預拱度是至關重要。只有預拱度設置合理，才能保證一個跨徑內將要合攏的兩個懸臂端可能在同一水平線上，也才能使橋梁上部結構經歷施工和運營狀態，反復發生向上或向下的撓度后，在結構運營一定時間后達到設計所期望的標高線形。

4.1 懸臂施工中的撓度計算與控制

施工過程中的撓度計算不僅與力學計算模式的選取有關，而且更重要的是與許多影響撓度的因素相關，這些主要因素包括：施工階段的一期恒載，即梁自身靜載和預加應力;施工臨時荷載;懸澆的掛籃和模板機具設備重;懸拼的纜索機具設備重;人群荷載、大自然的溫度變化、濕度變化、風荷載;橋墩變位、基礎沉降、施工誤差等。

這些主要影響因素中，還有許多模糊不定及隨機變化因素的情況，如混凝土材料自身的彈塑性性能、收縮與徐變變形的性能;各節段施工工期的不定性使混凝土加載齡期的變化與不規律性;預應力鋼束的應力損失的隨機性;日照溫度使結構內外溫度變化的不均衡等，再加上施工荷載及預應力筋張拉錨固的增多而隨機變化，致使精確計算撓度變形比較困難。為了用理論指導施工的進行，必須按既定施工程序對撓度按彈性和徐變撓度兩部分進行計算和控制。

4.2 懸臂施工時預拱度的設置

為了克服橋梁懸臂施工引起的結構的短期彈性撓度和長期徐變撓度，保證橋梁在同一跨內合攏時兩懸臂端的標高相差不大，對于懸臂施工的兩端應保持平衡并預設上拱度。一般設置預拱度的曲線和數值，是將施工開始到完工后三年左右時間每一節點的彈性和徐變總撓度曲線及數值反向設置，即為主橋的理論上拱度曲線。考慮到各個橋梁工地的溫度和濕度環境及橋梁施工方法及時間進度安排的不同，各系數取值不同，并與工地實際情況不完全相符，還必須依據各個橋梁施工中的實測值對系數項進行修正，并結合施工實際酌情調整和控制。理論和實踐的結合，是設置預拱度抵消撓度的有效方法。

參考文獻

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計.人民交通出版社，2000.

[2]馬寶林.高墩大跨連續剛構橋.人民交通出版社，2001.