預應力混凝土連續梁橋掛籃施工方法及控制技術

蔡楊

(上海弘路建設發展有限公司，上海市 201400)

預應力混凝土連續梁橋掛籃施工方法及控制技術

蔡楊

(上海弘路建設發展有限公司，上海市 201400)

結合新林公路金匯港橋預應力混凝土連續梁橋施工工程，闡述了掛籃結構及掛籃拼裝、預壓、行走的操作方法，總結了掛籃法懸臂澆筑施工的主要流程，最后介紹了施工過程中的線形、應力、合攏段施工控制技術。

預應力混凝土連續梁橋;掛籃;施工控制

0 引言

隨著橋梁施工技術的日益發展，預應力混凝土橋梁懸臂澆筑法已廣泛地應用到大中型橋梁施工中。懸臂澆筑法以已經完成的墩頂段為起點，借助一對可以獨立行走的掛籃逐段、對稱地向兩側澆筑延伸，最終實現中跨和邊跨合攏，從而完成整個橋梁。該方法具有速度快、不需要橋下支架、易于變截面箱梁控制等優點。作為懸臂澆筑法施工的關鍵組成部分，掛籃技術決定了橋梁施工的質量、進度和安全等。基于此，本文結合新林公路金匯港大橋實體工程對連續梁橋掛籃施工方法及控制技術進行歸納總結，以期更好地指導工程實踐。

1 工程概況

新林公路金匯港橋主橋采用變高度、變截面連續箱梁，跨徑布置為65.5 m+108 m+65.5 m=239 m，中墩處梁高6.35 m，跨中高2.8 m。主橋共分為2幅，斷面布置為:0.3 m(欄桿)+3 m(人行道)+3.5 m (非機動車道)+0.5 m(機非分隔帶)+8 m(機動車道)+0.5 m(防撞護欄)+1 m(中央分隔帶) +0.5 m (防撞護欄)+8 m(機動車道)+0.5 m(機非分隔帶)+ 3.5 m(非機動車道)+3 m(人行道)+0.3 m(欄桿) =32.6 m。新林公路金匯港橋的斷面如圖1所示。

圖1 主橋布置圖(單位:m)

主橋箱梁全寬15.8 m，單箱單室斷面。腹板采用直腹式，腹板跨中厚度500 mm，中墩支點加厚至1 000 mm;頂板厚度280 mm;底板中跨合攏段厚度為300 mm，中墩支點處加厚至800 mm，端墩支點處加厚至700 mm;懸臂長度3.835 m，懸臂根部高度550 mm，懸臂端部高度220 mm。

橋梁分節段施工，其中:0#節段長13 m，采用墩旁托架施工;1#～7#節段各長3 m，8#～10#節段各長4 m，11#～13#節段各長4.5 m，均采用掛籃懸臂施工;各合攏段長2 m，采用懸臂吊架施工;邊跨現澆段10.44 m，采用膺架施工。

2 掛籃結構與施工流程

2.1 掛籃結構組成

目前，國內常用掛籃形式有:平行桁架式、弓弦式、斜拉式、三角形式、菱形式等［1］。該工程選菱形式掛籃，菱形掛籃主要由主承重系、底模系、內外模系、懸吊系、走行系及錨固系統6部分組成。該掛籃具有承載力大、重心低、移動穩、施工易控制、加工簡單、拼裝方便、施工速度快、勞動強度低等特點。掛籃構造如圖2所示。

掛籃是懸臂澆筑梁段施工的主要模板支承裝置，其尾端用高強度鋼筋錨固于已施工的0 #梁段上，前端懸臂外伸，下方通過后吊和前吊提著底模桁架和外側模桁架，為懸臂澆筑1 #梁段提供支承平臺。菱形桁架是菱形掛籃的主要承重結構，桁架分兩片立于箱梁腹板位置，其間用角鋼組成平面聯接系［2］。

2.2 掛籃施工流程及操作方法

2.2.1 掛籃拼裝

中墩上0#塊施工完成后，即可以0#塊為平臺進行掛籃拼裝。掛籃結構的拼裝順序為:軌道安裝→主桁系統→懸吊系統→底籃系統→模板系統。

(1)軌道安裝:行走軌道從0#塊中心對稱鋪設。將軌道錨固在橋面豎向錨筋上，每道軌道下方設置5個錨固點，間距為50 cm。

圖2 掛籃結構圖

(2)主桁系統安裝:單片菱形桁架按圖紙要求組裝成整體后吊裝，掛籃尾部利用豎向預應力鋼筋及預埋后錨鋼筋，通過扁擔梁錨固在連接墩上。

(3)懸吊系統安裝:中門架與豎桿上的耳板通過銷軸連接，側面吊架與豎桿兩側的耳板通過銷軸連接。前橫梁與上弦桿上的連接板采用螺栓連接，焊接護欄斜撐，最后安裝護欄并鋪設平臺木板。

(4)底籃系統安裝:底籃模板包括前托梁、后托梁、底縱梁、平臺梁、前托梁操作平臺、后托梁操作平臺、底模板。利用2根10 t倒鏈吊掛后托梁，通過前后吊桿分別與底托系統前托梁、后托梁銷軸連接。

(5)模板系統安裝:外側模板與外側模吊梁組成整體，一起吊裝。外側模提吊扁擔梁用3根直徑32 mm的精扎螺紋鋼連接。外側模提吊梁前端通過提吊扁擔梁用2根直徑32 mm的精扎螺紋鋼連接在前橫梁上。內模等底筋及腹板鋼筋綁扎完成后再進行安裝。

2.2.2 掛籃預壓

掛籃拼裝完成后，投入使用前需進行掛籃預加載試壓。掛籃預壓能夠檢驗掛籃實際承載能力，確定施工最不利條件下掛籃的安全可靠性，實測掛籃的彈性變形和非彈性變形，確保使用安全和混凝土梁的澆筑質量。

(1)加載值的確定:為保證掛籃承載能力滿足使用要求，并考慮一定的安全系數，荷載擬加至最大荷載的1.2倍［3］。

(2)加載程序:預壓荷載采用堆載預壓方式，按計算受力的100%控制荷載，以25%、50%、75%、100%逐級加載，預壓逐級進行堆載采用砂袋。

2.2.3 掛籃行走

橋梁節段預應力張拉、壓漿完成后，拆除錨固在梁體底板的內后吊桿及錨固在梁體頂板的外側模后提吊桿，調節前橫梁上千斤頂的高度，使外側模、底模及內模脫離混凝土表面。拆除后錨鋼筋，將傾覆力傳遞給底盤滑軌。在已澆筑好的節段上鋪設新的軌道，并與原有軌道焊接成為整體。

掛籃行走時，內滑梁在頂板預留孔處及時安裝滑梁吊點扣架，保證結構穩定。兩片菱形桁架移動必須勻速、平移、同步，采用劃線吊垂球或經緯儀定線的方法，隨時掌握行走過程中掛籃中線與箱梁軸線的偏差，如有偏差，使用千斤頂逐漸糾正。為保證安全性，掛籃尾部用鋼絲繩與豎向蹬筋臨時連接，隨掛籃前移緩慢放松。底模、側模、主構架及內模系統同時向前移動，直至待澆筑節段位置。

掛籃就位后，進行后錨固定，將傾覆力由反扣輪傳遞給后錨鋼筋，隨后安裝底模后吊桿，最后調整模板位置及標高。

3 橋梁懸臂施工主要工序

0#塊采用墩旁托架施工，施工完成后，在中墩上方形成一個長度為13 m的混凝土箱梁平臺，在0#塊上拼裝菱形掛籃，進行1#～13# 梁段的平衡對稱懸澆施工，其主要的施工工序如下。

3.1 模板安裝

內模通過吊架懸掛于前上橫梁及上一節段已澆筑的梁體頂板上，內外模之間設置拉桿相連。為防止新老混凝土交界處漏漿，接縫處應填塞一定厚度的泡沫并通過吊帶及拉桿施加力，使之密實，確保混凝土質量。

3.2 鋼筋綁扎

鋼筋施工順序:底板鋼筋及預應力管道→腹板及隔板鋼筋及預應力管道→頂板鋼筋及預應力管道。

腹板鋼筋必須與底板鋼筋及頂板鋼筋連接牢固，形成整體，各梁段之間的縱向鋼筋進行綁扎攔截，從而保證橋梁的連續性。

3.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑順序為:底板→腹板→頂板。澆筑時同一掛籃的兩邊基本對稱。混凝土由掛籃前端向后端澆筑，頂板混凝土從兩側向中央推進，以防發生裂紋。同一T構兩側的混凝土澆筑量之差不超過設計規定值，T構兩側重量偏差不超過8 t。

3.4 預應力筋張拉

梁體按三向預應力設計，縱向、橫向、豎向均設預應力。

(1)張拉程序

鋼絞線:0→σ0→2σ0→σk→持荷2 min→錨固;

精扎螺紋鋼:0→σ0→2σ0→σk→持荷2 min→錨固。

其中，σ0為張拉初應力，一般取10%σk;σk為張拉控制應力。

(2)張拉方式

縱向預應力鋼束、豎向預應力鋼筋張拉采用兩端同步張拉，并左右對稱進行，不平衡束不超過1束;橫向預應力鋼束采用縱向交錯單端張拉。

(3)張拉順序

縱向預應力束→橫向預應力束→豎向預應力束。縱向預應力筋先張拉腹板束，后頂、底板束，從外向內、左右對稱進行張拉。

4 施工控制

4.1 線形控制

線形控制包括平面線形控制和標高控制，其中標高控制是難點也是關鍵點。

為了滿足橋梁成形后的標高要求，需要在施工過程中設置預拱度。施工前，首先綜合考慮多種荷載作用下的撓度(包括恒載、活載及可變荷載等)后得到各個控制點的立模標高，然后通過調節模板高度，使之在立模標高誤差范圍內。

掛籃的變形也將影響橋梁線形控制。為確保箱梁掛籃懸臂澆筑施工質量，需對掛籃進行加載試驗以檢驗掛籃的承載能力和撓度值。通過模擬掛籃在箱梁施工的加載過程來分析、驗證掛籃及其附屬結構的彈性變形及其非彈性變形，以此指導掛籃施工模板的預拱度值及其混凝土澆筑順序，從而保證施工質量的可靠性［4，5］。

4.2 應力控制

混凝土為非勻質材料，除受力變形外還有多種因素同樣引起變形，導致梁體內部應力變化。因此，在整個施工過程中，應對每一梁段施工時的截面應力及各節段變形進行監測，以指導下一梁段的施工，控制截面的實測應力值必須滿足設計要求。

4.3 合攏段控制

梁體完全合攏時會伴隨著體系轉換的問題。為了確保梁體結構的穩定和安全，該工程先進行邊跨合攏，此時完成結構系統轉換，再進行中跨合攏。

合攏段的臨時鎖定型鋼焊接和混凝土澆筑必須在一天中最低氣溫時完成，確保合攏段混凝土的凝固處于溫升階段，并應加強混凝土的養護工作，達到強度后及時張拉預應力束，盡量避免合攏段由于溫度和混凝土收縮等原因產生裂縫。

5 結語

通過介紹和分析新林公路金匯港大橋掛籃法懸臂施工過程與質量控制分析，表明:

(1)該菱形掛籃采用無平衡重自錨固體系，充分利用箱梁的豎向精軋螺紋鋼進行錨固，移動時穩定性及安全性能較好。外模、底模隨桁架一次移動到位，移動一次只需2～4 h，有利于節約工期。

(2)預應力筋張拉時，分階段施加應力可以提高張拉質量，保證混凝土梁體內預應力值。

(3)通過掛籃預壓、標高預拱度設置、應力監測等措施，可以使橋梁線形及應力控制在設計要求范圍內，保證橋梁施工質量。

［1］ 孫成山，王紀文，李庚忠，等.懸臂現澆連續梁橋三角形掛籃施工技術［J］.青島理工大學學報， 2010(6):64-69.

［2］ 鐘威. 淺談采用菱形掛籃對稱懸臂澆注施工方法［J］.城市道橋與防洪， 2007(2):53-56.

［3］ 雷俊卿. 橋梁懸臂施工與設計［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［4］ 韓紅春. 大跨度預應力混凝土連續梁橋懸臂施工控制研究與實踐［D］.成都:西南交通大學，2007.

［5］ 李文江. 大跨度預應力混凝土連續梁橋施工控制［D］.大連:大連理工大學，2013.

U445

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1009-7716(2015)04-0129-03

2014-12-10

蔡楊(1987-)， 女， 浙江天臺人， 助理工程師， 現從事工程管理工作。