懸臂施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)探討

楊新應(yīng)

（寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司，浙江寧波 315010）

1 預(yù)應(yīng)力懸臂橋梁的基本概述

1.1 懸臂施工法

20世紀(jì)中葉由法國(guó)著名的橋梁建筑工程師弗萊西奈提出并首次運(yùn)用到橋梁的建筑中，因其能夠滿(mǎn)足大跨度橋等特殊性要求，受到后來(lái)橋梁建筑業(yè)的極力的推廣使用。由于橋跨較長(zhǎng)所以可以將其分割成若干部分來(lái)同時(shí)施工，由橋墩的最高點(diǎn)逐漸向其兩側(cè)延展。在施工過(guò)程中根據(jù)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(wèn)題是保證從橋墩開(kāi)始兩岸要對(duì)稱(chēng)地懸出梁體。最后合成整個(gè)橋體構(gòu)架。在懸臂施工中，由于很多的便利條件也使得很多橋梁設(shè)計(jì)師很鐘愛(ài)于懸臂的使用。而且對(duì)于施工團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，可以減少很多大重型的機(jī)械設(shè)備的使用，從工序上減輕施工的任務(wù)，可以同時(shí)對(duì)不同的橋墩部分進(jìn)行同時(shí)作業(yè)，充分利用機(jī)械設(shè)備的使用率，縮短設(shè)備的使用時(shí)間和降低能源的消耗，有效地縮短必要的施工時(shí)間，無(wú)疑也會(huì)降低施工成本增加利潤(rùn)率的，很大程度上滿(mǎn)足了一般施工的共性與特性的需要，在保證高效完成設(shè)計(jì)要求的同時(shí)有效地縮短工期。這是橋梁建筑的一次歷史性的推動(dòng)。對(duì)于交通來(lái)說(shuō)，施工基本都在建好的橋墩上方完成，中間無(wú)支架性的結(jié)構(gòu)勾連，所以不會(huì)過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(gè)橋體分為各個(gè)部分建造完成，然后再通過(guò)大型的起吊機(jī)完成對(duì)每個(gè)部分的吊起安置拼接工作，這個(gè)過(guò)程要從橋墩開(kāi)始向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的拼接。為了能夠加固橋梁采用環(huán)氧樹(shù)脂，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行外部加固。其重點(diǎn)是一個(gè)預(yù)制的過(guò)程。懸臂灌筑法又稱(chēng)掛籃法在墩柱兩側(cè)常采用托架支撐，灌筑一定長(zhǎng)度的梁段，稱(chēng)為起步長(zhǎng)度。以此節(jié)段為起點(diǎn)，通過(guò)掛籃的前移，對(duì)稱(chēng)地向兩側(cè)跨中逐段灌筑混凝土，并施加預(yù)應(yīng)力，如此循環(huán)作業(yè)，每個(gè)節(jié)段一般2～6 m。合攏段施工時(shí)，通常由兩個(gè)掛籃向一個(gè)掛籃過(guò)渡，所以先拆除一個(gè)掛籃，用另一個(gè)掛籃走行跨過(guò)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(zhǎng)度一般采用1.5～2.0 m，宜在低溫合攏。應(yīng)采用臨時(shí)鎖定措施，張拉部分預(yù)應(yīng)力筋，澆筑合攏段混凝土，待合攏段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉其余預(yù)應(yīng)力筋，最后再拆除鎖定裝置。

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)

為了能夠承受更大的壓力，在橋梁組成受力的構(gòu)件首先接受預(yù)壓的應(yīng)力來(lái)使其剛度得以進(jìn)一步的提升。其本質(zhì)是對(duì)其剛性的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的一種改變，通過(guò)降低振動(dòng)的次數(shù)和減少?gòu)椥缘淖償?shù)使其物理性能更穩(wěn)定，增強(qiáng)彈性強(qiáng)度來(lái)增加其使用的壽命和延長(zhǎng)維護(hù)周期。用通俗的話說(shuō)就是為橋梁從外部加了一道防護(hù)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(hù)作用，使橋梁不會(huì)在受到超出負(fù)荷的壓力時(shí)出現(xiàn)安全隱患。目前該種技術(shù)是交通迅猛發(fā)展和時(shí)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(guó)自1956年以來(lái)，被廣泛使用到各個(gè)交通重要干線中，特別是在鐵路的修設(shè)建筑中體現(xiàn)得比較明顯，也由于鐵路技術(shù)人員的不斷辛勞的完善和刻苦的鉆研，預(yù)應(yīng)力技術(shù)才得以在短時(shí)間內(nèi)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(zhǎng)并以突破更長(zhǎng)的趨勢(shì)發(fā)展下去。預(yù)應(yīng)力混凝土橋的推廣使用使其技術(shù)在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，我國(guó)運(yùn)用該技術(shù)的橋梁總數(shù)，以及跨度范圍都已同世界先進(jìn)水平相距不大。這是在橋梁建筑業(yè)很值得驕傲的事件。

2 懸臂施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析

本文主要以懸掛灌注法為例來(lái)進(jìn)行分析，預(yù)應(yīng)力在橋梁建筑中使用最多的即為預(yù)應(yīng)力混泥土結(jié)構(gòu)，所以在預(yù)應(yīng)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(shí)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(duì)每個(gè)掛籃進(jìn)行拼裝工作，在掛籃上將其余的各個(gè)未完成的橋梁進(jìn)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(duì)應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。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(dòng)。其中應(yīng)注意的問(wèn)題是在施工中要使掛籃穩(wěn)定，才能保證橋梁段在灌筑的過(guò)程中尺寸正確。所以很多時(shí)候要采用一定的手段來(lái)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(gè)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?jié)仓|(zhì)量提高，更多的時(shí)候?qū)⒂媚０逯苯尤〈鷴旎@。下面是掛籃安裝好后梁段灌注的基本過(guò)程：第一，將掛籃的位置擺好，一定要按照設(shè)計(jì)圖所指，不容許有偏差，這是基礎(chǔ)性的工作；第二，將側(cè)模板和底部模板放到相對(duì)應(yīng)的位置；第三，安裝底板與肋板鋼筋，以及預(yù)留管道；第四，安裝內(nèi)模；第五，安裝頂板鋼筋；第六，一切準(zhǔn)備就緒便可以開(kāi)始澆筑混凝土；第七，養(yǎng)生；第八，穿預(yù)應(yīng)力鋼束及張拉錨固；第九，管道壓漿。如果想要保證工程的質(zhì)量，一般的每個(gè)橋梁段的澆筑需要8 d左右，但并不是說(shuō)縮短時(shí)間就會(huì)影響到工程質(zhì)量，如果在時(shí)間緊迫的情況下，可以適當(dāng)使用科學(xué)的器械和方法，比如粱錨固端混凝上事先預(yù)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(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同，體系轉(zhuǎn)換時(shí)由徐變引起的內(nèi)力重分布也不同，所以采用不同的合攏程序?qū)⒃诮Y(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不同的恒載內(nèi)力。合攏段施工是懸澆施工中的關(guān)鍵，當(dāng)懸臂長(zhǎng)時(shí)，結(jié)構(gòu)恒載和施工荷載將產(chǎn)生較大的撓度，這些撓曲變形除在各節(jié)段施工中不斷調(diào)整外，合攏時(shí)需要詳細(xì)調(diào)整。為了防止墩柱產(chǎn)牛過(guò)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(shè)置剛性支撐鎖定措施有：箱梁內(nèi)外設(shè)剛性支撐、外剛性支撐與張拉束或僅設(shè)內(nèi)(后外)剛性支撐等鎖定措施，并在合攏段施工中注意以下問(wèn)題：

（1）根據(jù)合攏段的氣溫預(yù)報(bào)情況，以確定合攏施工時(shí)間并為合攏鎖定方法提供依據(jù)。

（2）根據(jù)梁溫的可能變化情況，選擇合理的合攏鎖定方法并進(jìn)行必要的合攏力學(xué)驗(yàn)算。

（3）選擇日氣溫較低，溫度變化幅度小時(shí)鎖定合攏并澆注合攏段混凝土。

（4）合攏口的鎖定應(yīng)迅速、對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行，先將外剛性支撐另一端與梁連接。

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