三向變截面偏心連續箱梁掛籃施工法

羅興友

（上海申伸強建設有限公司，上海 201201）

1 工程概況

申江路工程1標跨川楊河選用三層式鋼筋混凝土預應力連續箱梁，采用懸臂式掛籃施工法。其頂層為申江路主線高架橋，采用48 m+75 m+48 m三跨斜腹板雙箱六室縱、橫、豎三向變截面預應力混凝土連續箱梁。主橋中墩處梁高4.5 m，跨中梁高2.8 m，箱梁頂全寬37.2 m，單箱底寬從中橫梁處6.294 m變化至跨中9.694 m，梁底按二次拋物線（y=f-4f/L2×X2）變化。中層為申江路地面橋，采用55 m+75 m+55 m三跨單箱單室直腹板連續箱梁，該截面分上下兩層，上層為機動車道，下層分非機動車道、人行道。箱梁采用對稱懸臂掛籃法施工，連續箱梁均采用三向預應力體系（見圖1）。

2 施工部署

根據該橋梁工程橫斷面布置形式，采用先頂層主線高架橋后中下層地面橋（同一結構斷面）施工原則。主線高架橋為雙箱六室斷面形式，箱梁頂總寬37.2 m?？紤]到兩幅同時施工受操作面影響，且不易控制兩幅平衡，為防止兩幅橋面連接處受不平衡荷載影響而開裂，故采用分離式階梯狀（分兩幅前后相距兩個節段進行）掛籃施工法。全橋合攏后在兩幅間澆筑后澆施工帶（寬1.0 m濕接頭）。

3 施工重點

根據設計圖紙，主線橋掛籃施工重點在于橋梁結構在縱、橫、豎三向變截面，因此對掛籃的設計及施工提出了更高的要求，特別對結構的線形及高程控制，以及模板拼接等諸多方面，都必須做到精心施工、嚴格控制，一絲不茍。另一方面在于主線橋單箱三室結構中心與支座中心偏心2.793 m，在掛籃分幅階梯施工時將產生不平衡，該橋施工的重點亦即在此。

4 零號塊施工技術措施

4.1 零號塊臨時墩的設計構想

因主線高架橋結構中心與支座中心偏心2.793m，在掛籃施工時將產生不平衡彎矩而失穩，結合工程實際，采用主墩兩邊設置鋼筋混凝土臨時支墩而臨時固結墩梁，承受施工時由墩兩側傳來的懸澆段荷載的技術措施。臨時支墩滿足懸澆一個節段產生的最大不平衡彎矩，并有足夠的安全度。

在設置臨時墩時，利用現有大體積承臺的有利條件，在每只承臺上設置8只斷面尺寸120 cm×120 cm強度為C40的鋼筋混凝土臨時墩（主筋28Φ25，箍筋￠10@100mm）。臨時墩之間設80cm×80 cm橫系梁相互拉結并同時與主墩拉結，支墩下部與承臺底部筋焊接錨固。每4只臨時墩組成倒棱臺形，底部靠近主墩，并以斜交20.3°的角度將臨時墩的頂部對應箱梁底的直腹板下（見圖2～圖 8）。

4.2 臨時墩的驗算

（1）各節段荷載之和經計算為1883.5 t（0#～9#節）。

（2）單根臨時墩自重為72.9 t。

（3）臨時墩強度計算：按臨時墩承受箱梁全部荷載，支座在施工期間不受力，則每個臨時墩受壓力：Nt=10721 kN（按兩臨時墩受力相同）。

實際每個墩柱允許承受軸心壓力：[Nt]=30763 kN＞Nt=10721 kN。

結論：單幅橋每側設置2根1200mm×1200mm臨時墩柱抗壓驗算滿足要求。

（4）抗傾覆驗算：

抗傾覆驗算考慮滿足抵抗一個節段的最大彎矩以控制臨時支墩為轉點，經計算，最大傾覆彎矩在9#節段，當產生不平衡傾覆矩時，實際考慮一側9#塊已完成，另一側9#塊完成1/2（受力如圖9所示）。產生不平衡荷載時的傾覆矩和抗傾覆矩：M不平衡矩=21368 kN·m。

則單個柱最大承受壓力：N壓=13155 kN＜[Nt]=30763 kN。

結論：產生不平衡傾覆矩時，立柱的承壓力驗算滿足要求。

（5）受剪計算：

臨時墩傾斜產生的水平力經計算為2366.545kN，墩內 28Φ25 抗剪力[τ]=2474 kN＞2366.545 kN。

4.3 臨時墩的施工

根據臨時墩的尺寸及布置形式，在施工時主要做好平面定位，特別是頂部的平面位置確定，模板、鋼筋及混凝土的施工按規范要求執行。

5 掛籃施工

根據圖紙，單幅橋節段最長4 m，懸臂端最高4.055 m，箱底寬為 6.294～9.694 m,箱頂寬 18.6 m，節段最重152 t。該掛籃設計的原則在于確保安全的前提下，滿足適應該工程縱、橫、豎三向變截面的施工要求，做到結構輕型、操作方便、便于線形控制，故設計成改良的三角形型鋼組合后錨式掛籃，單只重量約60 t，滿足設計提出不超過80 t的要求，與最重節段比為0.39，滿足規范要求。

5.1 掛籃構造

由承重、吊掛、錨固、行走移動、模板系統及操作平臺組成（材料如表1所列）。

表1 單只掛籃材料表

5.2 承重系統

最重要的系統，包括組合導梁（縱梁、斜桿、立桿）、上橫梁、下橫梁、下縱梁。

5.3 吊掛及升降系統

其作用是將底模荷載、張拉平臺重、施工荷重、震動力和梁塊自重等傳遞到縱梁上，包括主吊帶和翼芯模次吊帶。

5.4 錨固系統

在每組合導梁的后部，用3根32 mmJL785級精軋螺紋鋼筋（按設計間距預埋在箱梁腹板部位），并用17 cm長的工具接和120 cm工具筋和已澆梁體錨固系統進行錨固。

5.5 行走系統

在每根主導梁下設置1組行走反壓輪后錨（4只Φ100寬8 cm滾輪，2根Φ50輪軸組成）；另設1組后錨保險反壓塊，行走道軌（用2 cm厚鋼板按反橋面橫坡制成兩側不等高，以抵消橋面橫坡對掛籃的影響），行走動力為倒鏈葫蘆緩慢拉動使導梁前移。

5.6 模板系統

由底模板及翼模、箱梁芯模組成，模板系統注重混凝土外觀質量和底模外線型的可調性，以剛度控制設計。

5.7 操作平臺

利用下縱梁等用φ48搭建而成，并設置安全圍護。

6 三向變截面施工的技術措施

主線高架橋截面為變寬度和變高度的形式，且為直線和二次拋物線曲線的復合形式，形成縱、橫、豎三向變截面，整體線形控制比較復雜。整聯箱梁結構尺寸及線形主要從掛籃模板設計、測量技術、節段混凝土澆筑過程、箱梁撓度監控等四方面控制。

6.1 掛籃模板系統

箱梁截面變化特點為頂板寬度不變，梁底在二次拋物線y=f-4f/L2×X2豎向變化中底板逐漸提升變寬而外斜（中）腹板逐漸變低。因此，為確保箱梁截面符合設計要求，掛籃外側斜腹模板及翼緣底模按2#節段箱梁設計尺寸做成整體鋼模，滿足剛度要求，尺寸按掛籃施工段最高的截面加工，通過吊帶吊掛于上橫梁，變化過程中利用吊帶調節高度。底模按照箱梁底板尺寸最小寬度（2#塊）分塊加工定型鋼模，分三塊，中間一塊固定，兩邊底模按照結構寬度向外側平移擴展，擴展部分用木模拼裝，擴展的寬度事先根據設計尺寸定制并編號，方便使用，每節段更換拼裝木模，底?？v梁間設置橫聯。為防止斜腹模板在混凝土澆筑時由于側壓力跑模，斜腹模板與底模拼接處外側設置背檔梁，用千斤頂頂緊。斜腹模板中間同樣設置背檔梁，兩模板前端用Ф32精扎螺紋鋼對拉，后端與已澆筑的腹板拉結，保證混凝土澆筑時牢固不變形（見圖 10）。

6.2 測量技術

6.2.1 測點布置

高程測量按Ⅲ等水準高程精度控制聯測，主橋高程的水準點，每10 d復核一次，在各節段斷面中心處，翼緣懸臂端內20 cm處等布設高程測點，監測各工況下斷面標高。導線點每30 d復核一次，并有復測記錄；實行“一測兩復”制（施工單位測量、復核，監理復核）。

6.2.2 高程控制

掛籃在墩頂梁段上安裝完成，進行預壓測試，以盡可能消除非彈性變形和獲得調整數據。掛籃安裝（推進）到位，平面位置確定后，收緊后吊點，使底模緊貼于箱梁底板。調節前吊點，將底模（前端斷面位置）調整到指定標高，對底模標高進行復測，標高符合設計和規范要求后施工鋼筋和模板、支架。立模標高為：HL=HS+YY+△g（式中：HL-立模標高，YY-計算的預拋高值，HS-設計標高，△g-掛籃變形值）；分段澆筑或張拉后的預計標高為HY=HL-△g-X0（式中：X0-澆筑當前節塊的下撓值或張拉鋼筋后的總下撓值）。在頂板鋼筋和模板基本完成后，復核頂板標高，高程超過允許誤差必須利用掛籃前吊帶的升降調整。

節段混凝土澆筑后，測出各測點的實際標高，待斷面縱向束張拉、掛籃推進到位后，均需測量各中軸線控制點中翼緣及箱梁底部各標高控制點的標高，并記錄在案。根據實測情況，逐步調節掛籃底模標高，以確保線型控制滿足設計要求。合攏段施工前，監測合攏節段混凝土標高，控制在1 cm以內。緊隨其后的另一幅箱梁施工高程控制必須與先前一幅已完成的箱梁混凝土進行聯測，確保兩幅箱梁間的后澆帶混凝土平順銜接。

6.2.3 軸線控制

利用布置在主墩0#塊中心的軸線控制點，對現澆箱梁每節段進行軸線控制，特別在掛籃移動過程中，必須做到同步。在合攏段施工、合攏束張拉，以及臨時固結解除，均需對全橋橋軸線控制點進行全面測量。

6.2.4 寬度控制

掛籃就位時，在外斜腹板模板前端按設計節段尺寸刻劃底模高度標記線，并用經緯儀量測出掛籃底模中軸線、外邊線、翼緣板外邊線以及節段位置線，并根據設計和第三方監控提供預拋高數據測量底模和翼緣板高程，外模整體定位后校對底模高度標記線，再用尺量節段前后的斷面尺寸。由于橫向截面寬度與豎向高程變化有密切的關系，故在寬度控制時必須與橋梁軸線、高程協同一致，才能確保線形悠美，接縫平順。

6.3 加強混凝土澆筑前檢查和澆筑過程中控制

混凝土澆筑前主要檢查掛籃每根吊帶的松緊程度，確保每根吊帶受力均勻；檢查內外側模對拉螺桿的情況，防止個別螺桿松動導致漲模、跑模。

混凝土澆筑時派專人落實每個混凝土工的振搗范圍，防止模板因多支振搗棒小范圍集中振搗造成局部側壓力過大而漲模；嚴格控制混凝土的坍落度，確保腹板底部倒角處尺寸及密實度；落實應急預案，派專業木工守模，發現異常及時加固。

6.4 掛籃施工中的撓度控制

對①掛籃行走前，②掛籃行走后，③灌注前，④灌注后，⑤張拉前，⑥張拉后6個階段分別觀測撓度變化，合理地控制梁體撓度，并通過前幾個梁段的實測值，使用二元線性回歸方程分析，推算下一個梁段的預留量。在合攏前必須進行聯測，互相協調，保證合攏精度。

7 施工效果

經過認真的掛籃施工、精確的應力張拉、嚴格的施工控制，掛籃中跨合攏段兩端的實測標高施工誤差僅為8 mm，懸臂端（近現澆端）的實測標高誤差為15 mm（懸臂端比設計標高高15 mm）。設計橋面裸梁頂標高與實測值誤差均在規范（L≤100，允許誤差為±20 mm）要求內，得到現場監理及第三方監測單位的肯定與認可。

表2 掛籃施工標高誤差值匯總表

8 結語

通過該工程對復雜線形及三向變截面連續箱梁掛籃法施工，在確保箱梁線形及混凝土結構的前提下，優化掛籃模板及吊掛升降系統的設計方案，充分利用成型化、模具化的模板結構，節省了成本，并且操作靈活、可控性強。結合施工過程的精細測量，對重點部位的嚴格監控，取得了較好的成效。整座橋梁外觀線形悠美，接縫平順，氣勢宏偉。實踐證明，該施工方法對“特殊”變截面連續箱梁的結構施工具有一定的借鑒作用。