BOB半岛:谈桥梁的悬臂施工

　　摘要：文章主要从施工特点、构造、工艺及控制措施等几个方面对悬臂施工做了较详细的介绍和探讨，对指导大跨径预应力混凝土桥梁施工有一定的指导意义。

　　我国现在大跨径预应力桥梁主要采用的施工方法是非常丰富的。（一）有支架就地浇注；（二）悬臂施工;（三）逐孔施工法；（四）顶推施工法；（五）转体施工法等。

　　悬臂施工法是利用已建成的桥墩沿桥跨方向对称施工，其施工的必要条件是：施工中需要墩与梁固结，桥墩要承受施工产生的不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增长，梁内出现的负弯矩不断增大，对梁上缘需逐段施加预应力，使其与完成的梁段连成整体。其总体施工特点为：桥下无需搭设支架，对深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下是最优的施工方案；工艺简单，施工设备少；多桥孔可同时施工，施工速度快；悬臂施工时使跨中正弯矩移到支点负弯矩，大大提高桥梁的跨越能力，节省施工费用，降低工程造价等。

　　悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力束，移动挂篮继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关，一般每个节段的长度为3～4m，特大桥为6m左右。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮，因桥墩根部块的重量较大，且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度，经常先用托架浇筑第一梁段。

　　根据墩身高度、承台形式和地形条件设立支架托架，其高度和长度应由施工挂篮的需要和现浇段长度决定，横桥向宽度一般比箱梁底宽出1.5～2.0m，以便立箱梁边肋的外侧模板，托架顶面应与箱梁底面在桥纵向的线形保持一致。为了消除托架在浇筑梁段混凝土是产生的变形，常用千斤顶法、水箱法对托架预加变形。

　　托架上施工最初几个梁段达到挂篮起步长度后，拼装对接挂篮悬浇到一定长度后，再将对接挂篮承重梁分开，形成两个独立的挂篮向墩的两侧逐段推进，新浇梁段达到设计强度后张拉预应力束筋与前一梁段连成一体。挂篮是一个能自动行走的空中活动脚手架，悬挂在已张拉的箱梁节段上，现浇段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、预应力操作、压浆封顶等工作均在挂篮上进行。完成一个梁段后，挂篮可前移一个梁段，循环悬臂浇完所有梁段。

　　挂篮的构造一般由主桁、悬挂系统、平衡重及锚固系统、行走系统、张拉平台及底模架组成。主桁一般由两片纵梁组成，主桁由万能杆件和型钢组拼，或作成斜拉结构。悬吊系统一般由两端钻有钻孔或两端用车丝扣的圆钢组成，其作用是将底模架和张拉平台自重及其荷载传递的主桁上。平衡重及锚固系统位于主桁的尾部，主要作用是平衡挂篮前移和浇筑混凝土时产生的倾覆力矩，确保高空作业安全。行走系统支承主桁，一般由车轮或四氟乙烯滑板组成，使挂篮沿梁体纵向前移。张拉平台位于梁体前方，作为预应力束筋张拉脚手架。底模架是在挂篮就位后，用于立模板、绑扎钢筋、浇混凝土并养护使用等。

　　悬臂浇筑的梁段、通常分成每3~4m一段，每一梁段均在挂蓝上浇筑，待新浇梁段混凝土达到要求的强度后张拉预应力钢筋。挂篮支承在己浇筑和张拉的梁段上，每套挂篮由两片或多片纵梁组成，可沿顺桥向移动。

　　为确保挂篮的施工稳定性，通常是在挂篮后端压重或将挂篮临时锚固在前面己张拉的梁段上。在挂篮设计方面，有的采用重型挂篮，也有的采用轻型挂篮。轻型挂篮是目前悬臂施工中应用最普遍的一种，轻型挂篮重一般约为最重梁段的一半。同时，出现了用模板代替挂篮的方法，即视模板为挂篮的一部分，目的是用以减轻挂篮的自重。国内多采用轻型挂篮，箱梁内模则采用滑模施工，这就大大节约了模板并确保了混凝土的浇筑质量。

　　在正常情况下，每一浇筑梁段的施工周期约为7～10天。有时为加快进度，还专门采取若干辅助措施，如利用多套挂篮同时施工；在混凝土中掺加早强剂和采用蒸气养生等方法，有时还采用箱梁锚固端混凝土事先预制的方法(即预制端块措施)。

　　挂篮悬浇施工的混凝土一般用泵送，混凝土塌落度一般控制为14～18cm，并应随温度变化及运输和浇注速度进行适当调整。施工中还应注意下列问题：

　　1）各梁段浇注混凝土前，必须严格检查挂篮中线，挂篮底部标高；纵、横、竖向预应力束管道；钢筋、锚头及其他预埋件的位置，检查核对准确无误后方可浇注混凝土。

　　合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序，但应注意的是不同的合拢程序，引起的结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力重分布也不相同，所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力，对此必须在设计和施工中引起足够的重视。

　　合拢段施工是悬浇施工中的关键，当悬臂长时，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工不断调整外，合拢时需要详细调整。对T构跨中合拢段多采用挂梁连接，合拢段施工中需注意两边挂梁安装加荷的均衡性问题。为了防止墩柱产生过大的不平衡力矩，可采取下列两种措施：配置平衡重；两悬臂梁端部分批交替架梁。对连续刚构桥采用悬臂施工时，跨中合拢段刚性连接、整体合拢，常采用现浇和拼装两种方法施工合拢段。为了控制合拢段的位置，可在合拢段内设置刚性支撑定位，采用超早强水泥，控制合拢温度等措施提高施工质量。

　　设置刚性支撑锁定措施有：箱梁内外设刚性支撑、外刚性支撑与张拉临时束或仅设内（后外）刚性支撑等锁定措施，并在合拢段施工中注意以下问题。

　　1）根据合拢段的气温预报情况，测试分析气温与梁温的相互关系，以确定合拢施工时间并为合拢锁定方法提供依据。

　　4）合拢口的锁定应迅速、对称地进行，先将外刚性支撑另一端与梁连接，临时预应力束也应随之快速张拉。

　　5）合拢口的混凝土宜比梁体提高一个等级，并要求早强，最好采用膨胀混凝土，且应作特殊配合比设计，浇注时应认线）为了保证浇注混凝土过程中合拢口始终处于稳定状态，必要时可在各悬臂端施加与混凝土重力相同的配重，加、卸载应对称于梁轴线）合拢口混凝土达到设计强度后，完成体系转换，按设计要求张拉全桥剩余的预应力束。

　　8）为了减小合拢后混凝土收缩和徐变的影响，可采取以下两种措施：一是将梁收缩徐变的影响视为梁降温来等效处理；另一种是在合拢锁定前将梁预设一个值，即可消除梁体后期收缩、徐变产生的变形影响。