懸臂施工中預應力技術探討

楊新應

（寧波市軌道交通集團有限公司，浙江寧波 315010）

1 預應力懸臂橋梁的基本概述

1.1 懸臂施工法

20世紀中葉由法國著名的橋梁建筑工程師弗萊西奈提出并首次運用到橋梁的建筑中，因其能夠滿足大跨度橋等特殊性要求，受到后來橋梁建筑業的極力的推廣使用。由于橋跨較長所以可以將其分割成若干部分來同時施工，由橋墩的最高點逐漸向其兩側延展。在施工過程中根據不同情況的需要可以采用拼接和灌注兩種形式也是在懸臂施工法中比較常用的兩種施工方法。要注意的問題是保證從橋墩開始兩岸要對稱地懸出梁體。最后合成整個橋體構架。在懸臂施工中，由于很多的便利條件也使得很多橋梁設計師很鐘愛于懸臂的使用。而且對于施工團隊來說，可以減少很多大重型的機械設備的使用，從工序上減輕施工的任務，可以同時對不同的橋墩部分進行同時作業，充分利用機械設備的使用率，縮短設備的使用時間和降低能源的消耗，有效地縮短必要的施工時間，無疑也會降低施工成本增加利潤率的，很大程度上滿足了一般施工的共性與特性的需要，在保證高效完成設計要求的同時有效地縮短工期。這是橋梁建筑的一次歷史性的推動。對于交通來說，施工基本都在建好的橋墩上方完成，中間無支架性的結構勾連，所以不會過長時間地影響橋下的通行，便己便民。目前較為使用廣泛的兩種懸臂施工法為懸臂拼裝法和懸臂澆鑄法。拼裝法顧名思義，是首先在地面將其整個橋體分為各個部分建造完成，然后再通過大型的起吊機完成對每個部分的吊起安置拼接工作，這個過程要從橋墩開始向兩側對稱的拼接。為了能夠加固橋梁采用環氧樹脂，以及預應力鋼筋進行外部加固。其重點是一個預制的過程。懸臂灌筑法又稱掛籃法在墩柱兩側常采用托架支撐，灌筑一定長度的梁段，稱為起步長度。以此節段為起點，通過掛籃的前移，對稱地向兩側跨中逐段灌筑混凝土，并施加預應力，如此循環作業，每個節段一般2～6 m。合攏段施工時，通常由兩個掛籃向一個掛籃過渡，所以先拆除一個掛籃，用另一個掛籃走行跨過合攏段至另一端懸臂施工梁段上，形成合攏段施工支架。合攏段長度一般采用1.5～2.0 m，宜在低溫合攏。應采用臨時鎖定措施，張拉部分預應力筋，澆筑合攏段混凝土，待合攏段混凝土達到設計強度后，張拉其余預應力筋，最后再拆除鎖定裝置。

1.2 預應力技術

為了能夠承受更大的壓力，在橋梁組成受力的構件首先接受預壓的應力來使其剛度得以進一步的提升。其本質是對其剛性的內部組織結構的一種改變，通過降低振動的次數和減少彈性的變數使其物理性能更穩定，增強彈性強度來增加其使用的壽命和延長維護周期。用通俗的話說就是為橋梁從外部加了一道防護的鎧甲，這套鎧甲所能承受的壓力要大于橋梁所需要承受的壓力，如此就能起到很好的保護作用，使橋梁不會在受到超出負荷的壓力時出現安全隱患。目前該種技術是交通迅猛發展和時代的雙重需求。所以在橋梁建筑中特別是大跨度懸臂橋中使用。在我國自1956年以來，被廣泛使用到各個交通重要干線中，特別是在鐵路的修設建筑中體現得比較明顯，也由于鐵路技術人員的不斷辛勞的完善和刻苦的鉆研，預應力技術才得以在短時間內得到普及并提升。橋梁的跨度也從最初的十幾米到如今的百米之長并以突破更長的趨勢發展下去。預應力混凝土橋的推廣使用使其技術在突飛猛進地發展，我國運用該技術的橋梁總數，以及跨度范圍都已同世界先進水平相距不大。這是在橋梁建筑業很值得驕傲的事件。

2 懸臂施工中預應力技術分析

本文主要以懸掛灌注法為例來進行分析，預應力在橋梁建筑中使用最多的即為預應力混泥土結構，所以在預應力混凝土懸注建筑程序主要按以下的順序完成：首先，利用在臨時支架上澆筑少量的梁段作為拼掛吊籃的使用地面；然后，再針對每個掛籃進行拼裝工作，在掛籃上將其余的各個未完成的橋梁進行懸筑；最后，邊孔靠近岸邊粱段，在支架上澆筑。人們按照正常的施工效率和可完成的能力將梁段一般分為2～4 m為最佳。如上所述，每段梁都要在對應的掛籃上澆筑按照固定的給出的承受壓力值完成，然后再施以預應力鋼筋混凝土結構。掛籃支承在己澆筑和張拉的梁段上，每套掛籃由兩片或多片縱梁組成，可沿順橋向移動。其中應注意的問題是在施工中要使掛籃穩定，才能保證橋梁段在灌筑的過程中尺寸正確。所以很多時候要采用一定的手段來維持掛籃，比如增加贅物使掛籃的重量增加，或是用重物將其固定在某個位置。由于目前輕型掛籃的使用要多于重型掛籃，所以這種加重是必要的。

之所以選用輕型掛籃，首先，從自身重量上輕型只是重型的二分之一；其次，有效縮減掛籃重量能夠使澆筑質量提高，更多的時候將用模板直接取代掛籃。下面是掛籃安裝好后梁段灌注的基本過程：第一，將掛籃的位置擺好，一定要按照設計圖所指，不容許有偏差，這是基礎性的工作；第二，將側模板和底部模板放到相對應的位置；第三，安裝底板與肋板鋼筋，以及預留管道；第四，安裝內模；第五，安裝頂板鋼筋；第六，一切準備就緒便可以開始澆筑混凝土；第七，養生；第八，穿預應力鋼束及張拉錨固；第九，管道壓漿。如果想要保證工程的質量，一般的每個橋梁段的澆筑需要8 d左右，但并不是說縮短時間就會影響到工程質量，如果在時間緊迫的情況下，可以適當使用科學的器械和方法，比如粱錨固端混凝上事先預制的方法。

合攏程序一般采用兩岸向跨中的順序，但不同的合攏程序，結構恒載內力不同，體系轉換時由徐變引起的內力重分布也不同，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。合攏段施工是懸澆施工中的關鍵，當懸臂長時，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，合攏時需要詳細調整。為了防止墩柱產牛過大的不平衡力矩，可采取下列兩種措施：配置平衡重；兩懸臂梁端部分批交替架梁。設置剛性支撐鎖定措施有：箱梁內外設剛性支撐、外剛性支撐與張拉束或僅設內(后外)剛性支撐等鎖定措施，并在合攏段施工中注意以下問題：

（1）根據合攏段的氣溫預報情況，以確定合攏施工時間并為合攏鎖定方法提供依據。

（2）根據梁溫的可能變化情況，選擇合理的合攏鎖定方法并進行必要的合攏力學驗算。

（3）選擇日氣溫較低，溫度變化幅度小時鎖定合攏并澆注合攏段混凝土。

（4）合攏口的鎖定應迅速、對稱地進行，先將外剛性支撐另一端與梁連接。

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