大跨度連續(xù)梁懸臂施工技術研究

王建明

（上海羽暢建筑工程有限公司，上海市 201202）

1 工程背景

該工程為大蘆線航道整治二期工程跨越大治河的一座橋梁，航道面寬102 m、通航凈寬79 m。主橋采用預應力混凝土連續(xù)梁，跨徑布置為63 m+107m+63m，整幅布置，橋寬10m，梁高3.1～6.2m，單箱單室直腹板截面，0#塊長13 m，1#～11#懸澆段長度分別為3.5 m、4 m、4.5 m，最重3#段重量132.3 t，邊跨現(xiàn)澆段長8.4 m，合攏段長度為2 m。

2 0#塊施工

0#塊總長13m，兩邊離墩柱邊各外伸5m，墩頂處梁高6.2m，頂板厚度從0.516m漸變至0.28m，底板厚度從0.75 m漸變至0.673 m，腹板厚度為0.8 m。受力復雜、梁段高、管道集中、鋼筋密集、混凝土數(shù)量較多。

2.1 0#塊支架設計

0#塊承重支架由φ609×12mm鋼管立柱、雙拼500×200 H N型鋼縱梁、2[36型鋼縱梁組成。609×12 mm鋼管用預埋件固定在承臺上。圖1為0#塊支架設計圖。

2.2 主墩0＃塊支架承重體系組成

墩身外每側對稱設兩排立柱，分別距承臺縱橋向中心線1.9 m和3.6 m設置。每排分別設3根609×12 mm鋼管立柱成一排，一根布置在橫橋向中心線位置，另兩根柱分別距承臺橫橋向中心線3.5 m設置。承臺縱橋向外側6根鋼管柱為斜柱，傾斜角度約75°，鋼管柱頂部墊板和縱擱梁焊接，底部和預埋錨板加強焊接。

立柱頂設雙拼H N500×200鋼管上縱擱梁，墩身兩側縱擱梁長14m，墩身中心線處縱擱梁長5.5m，并且利用兩根對穿的32精軋螺紋鋼將縱擱梁同墩身固定。鋼管縱擱梁頂設砂筒，砂筒上擱置12 m長雙拼H N500×200橫梁。鋼管立柱橫向、縱向均采用工25和[16型鋼打剪刀撐。

翼板下每側在橫梁上縱向放兩根H N500×200型鋼縱梁，間距1.35 m。底模板下設置雙拼[36縱梁，縱梁布置可參照掛籃底平臺縱梁。H型鋼橫梁在與鋼管縱擱梁交叉位置設鋼筒上下焊接，與底板及翼板下縱梁設鍥塊上下焊接固定。

3 墩梁臨時固結

對于采用雙懸臂施工的連續(xù)梁，由于施工過程的復雜性，雙懸臂兩側受力不同，會在墩梁支撐處產(chǎn)生不平衡力矩。為防止由于不平衡力矩過大導致梁體傾覆，在懸臂施工時需對墩梁實行臨時固結。臨時固結立柱全部采用鋼管，并澆注C40混凝土，形成鋼管混凝土柱。臨時墩底端通過預埋鋼筋與承臺固結，頂端采用封頭鋼管支座支承于箱梁底部，拆除時僅需割除鋼管支座即可將臨時柱同箱梁分離，能夠防止影響箱梁混凝土外觀質量。根據(jù)該標段箱梁結構，每側共設置2根臨時固結鋼管，立柱內(nèi)充填C40混凝土。每根臨時墩內(nèi)均設置1束O V M15-7預應力鋼鉸線。圖2為墩梁臨時固結設計圖。

圖1 0#塊支架設計圖（單位：mm）

圖2 墩梁臨時固結設計圖（單位：mm）

臨時固結鋼束采用波紋管通過箱梁，并在梁頂按照圖2進行錨固，待0#塊預應力張拉完成后掛籃拼裝前進行張拉。臨時墩的布置對掛籃拼裝和前移無影響。在邊跨合攏段施工完成，張拉了全部合攏束后，即可拆除臨時固結。臨時固結解除時首先放張鋼絞線，再氣割支撐鋼管，并拆除頂端錨固螺栓，解除時做到對稱緩慢均勻。

4 掛籃設計

4.1 掛籃設備選型

該工程擬采用三角桁架式掛籃，其結構簡單，桿件受力明確，美觀輕巧，走行快捷安全，剛度大，變形小。主要結構由主桁承重系統(tǒng)、底平臺和模板系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、反壓裝置與后錨系統(tǒng)組成。掛籃總重43.7 t，掛籃自重與箱梁塊體重量比值0.33，掛籃承重時抗傾覆安全系數(shù)2.45，掛籃行走時抗傾覆安全系數(shù)3，掛籃前趾累計最大變形量19.4 mm。圖3為掛籃設計圖。

圖3 掛籃設計圖（單位：mm）

4.2 掛籃結構介紹

4.2.1 主桁承重系統(tǒng)

主桁承重系統(tǒng)包括掛籃立柱，縱向大梁，立柱拉板，前、后上橫梁，橫向穩(wěn)定連桿等。掛籃主桁承重系統(tǒng)由兩片三角桁架片組成，中間用橫向穩(wěn)定連桿連接成穩(wěn)定體系。三角桁架片由掛籃三角架立柱、縱向大梁、拉板組成穩(wěn)定三角桁架體系。其中立柱采用2[36b，縱向大梁采用2根H N500×200型鋼。前上橫梁采用2I40b型鋼，安裝在縱向大梁前端。后上橫梁采用2[36b鋼。主桁架前端前支點采用2組雙拼28號槽鋼墊梁，底部不平整采用枕木墊平，后端每根縱梁末端采用一道反壓梁（雙拼36b槽鋼）直接錨固在箱梁肋板兩側。

4.2.2 底平臺和模板系統(tǒng)

（1）底平臺和模板系統(tǒng)包括底平臺、側模、內(nèi)模、端模和工作平臺等。底平臺由底模、縱梁、前下橫梁及后下橫梁組成。掛籃底模采用鋼模板，面板為6 mm鋼板，[10橫向分配梁（間距30 cm）組成，兩側邊同外側模板用對拉桿連接。每只掛籃對稱設6根2[36縱梁+1根[36縱梁，梁長6 m。前下橫梁采用雙拼36槽鋼，后下橫梁采用雙拼36b槽鋼。前后吊桿采用32精軋螺紋鋼，通過吊扣板。

（2）外側模支承在側模托梁上，每側2根，與側模焊接固定。導梁前端懸吊在掛籃前上橫梁上，后端懸吊在已澆箱梁翼板下。掛籃前移時外側模與導梁利用手拉葫蘆下放，并擱置在底平臺操作平臺上，臨時固定后，隨底平臺前移，到位后用后吊桿重新錨固。

（3）內(nèi)模板長5 m，頂板及部分腹板采用鋼模板，其余腹板處采用散模。內(nèi)模體系支承在內(nèi)模托梁上，內(nèi)模板可直接擱置在支架上，臨時固定即可。托梁前端懸吊在掛籃前上橫梁上，后端懸吊在已澆箱梁頂板下，距后端吊點400 mm設置走行導向輪，掛籃前移時內(nèi)模與托梁隨其滑移，到位后吊點前移，并重新錨固。

4.2.3 懸吊系統(tǒng)

懸吊系統(tǒng)由13根前吊桿、13根后吊桿以及千斤頂、吊點分配梁、墊板等組成。吊桿材料選用Φ32精軋螺紋鋼。吊桿底端連接吊扣與前、后下橫梁耳座用40銷軸銷接，以適應箱梁底板角度的變化。前吊桿上端用短支承分配梁、墊板、螺母鎖定于前上橫梁上，后吊桿直接通過支承梁、千斤頂支承在箱梁翼板根部與底板上，掛籃前移時先拆除后吊桿，掛籃前移到位后重新安裝、加壓固定。

4.2.4 行走系統(tǒng)

掛籃前移系統(tǒng)由主三角桁架縱梁底走行平滾與走行反壓平滾裝置等組成。掛籃行走時，將前端支點墊梁換成走行平滾，縱梁后端安裝反壓平滾，每根縱梁各采用一組10 t倒鏈作為動力，滑移完成掛籃行走。

4.2.5 反壓裝置與后錨固系統(tǒng)

掛籃主桁架正對箱梁腹板，并設反壓錨梁，在箱梁頂設預留孔，通過精軋螺紋鋼筋將錨梁錨固在箱梁上，以錨固掛籃，防止傾覆，掛籃行走時，將錨梁換成反壓輪，以此保持掛籃行走時的平衡與安全。

4.3 懸澆段施工

（1）掛籃預壓

掛籃拼裝完成后，對結構螺栓桿件數(shù)量、規(guī)格等進行仔細檢查，合格后進行加載預壓。預壓的目的是檢驗掛籃的承載力與安全可靠性，消除結構的非彈性變形并測定掛籃彈性變形，同時對掛籃的加工及拼裝質量進行檢驗。

堆載采取分級加載的辦法進行。兩只掛籃的預壓應同步對稱進行，預壓重量不少于1.1倍的結構物最大自重，荷載按分區(qū)重量加載，分步進行，在底板上加載，荷載分布盡量模擬箱梁混凝土荷載。掛籃的預壓荷載采用砂袋，各砂袋的重量盡量相等，以有利于控制預壓總重量。預壓施工時，注意不要破壞測試基準點。

（2）掛籃的調整及使用

掛籃在每個塊段的施工程序為：底模及外模調整就位→綁扎底板鋼筋→綁扎腹板鋼筋→安放腹板預應力管道→內(nèi)模安裝，調整就位→綁扎頂板鋼筋安放頂板預應力管道→混凝土澆筑→養(yǎng)生及預應力穿束→預應力張拉→移掛籃。其中，掛籃標高調整和掛籃前移行走是重點。

掛籃調整：掛籃拼裝好后進行底模高程和中心位置調整，調整方法是用水準儀和全站儀坐標法控制前端角點坐標。梁端高程隨荷載的變化是一個動態(tài)變化的過程，為使成橋后線形符合設計理想線形，預先對梁端進行一定預拋高。因此，立模標高=設計高程+掛籃變形+結構預拋高。

掛籃前移：掛籃前移動力采用倒鏈牽引，箱梁懸澆塊件待張拉預應力后方可松落掛籃，準備前移。箱梁塊件張拉預應力后，將掛籃各部位吊桿均勻松落，將反伸吊框安裝完成后，方可將后排吊桿全部解除，然后將掛籃側模后支點落在底盤上。橋面主桁需準備的工作是將主桁架頂起后在墊塊上操墊走行平滾，并安裝行走反壓平滾，將后錨梁解除。

（3）掛籃使用時的安全控制措施

a.為保證掛籃縱移位置正確，主梁位置應測量準確放線。

b.掛籃前移速度不宜過快，兩邊前移應同步，防止支點與滑道卡住導致走行困難，影響結構安全。可用油漆標出刻度線，前移時設專人觀察，發(fā)現(xiàn)不一致時及時調整。

c.掛籃走行到位后，錨固后錨系統(tǒng)，安裝底模平臺后收緊前吊桿并安裝后吊桿，使前吊桿、后吊桿及后錨吊桿均處于施工前受力狀態(tài)。

d.掛籃在前移和澆筑混凝土時，若遇6級以上大風，應停止施工。掛籃在停止施工時后錨吊桿應處于工作狀態(tài)。

e.掛籃施工屬高空作業(yè)，現(xiàn)場應做好欄桿、扶梯，并懸掛安全網(wǎng)，施工人員要按技術要求和安全操作規(guī)程作業(yè)，以確保施工質量和施工安全。

f.走行前必須設置防前傾保險措施，可在縱梁末端各設置一道5 t倒鏈保險。

5 合攏段施工

合攏段的施工順序為先邊跨，后中跨。邊跨合攏段混凝土澆筑完成，并張拉合攏束后，拆除0#塊的臨時固結，完成結構的體系轉換，然后進行中跨合攏段施工。合攏段具體施工程序為：

安裝施工吊架→立模→綁扎鋼筋及縱向預應力管道→安裝勁性骨架→壓配重→混凝土澆筑及養(yǎng)生→拆除臨時剛接→預應力張拉并壓漿。

（1）合攏段的施工吊架及模板

采用吊模法施工。為節(jié)省工期、方便施工，擬利用合攏段一側的掛籃和模板直接在現(xiàn)場改制成合攏段的吊架和模板。施工方法是先拆除和卸落合攏段一側的掛籃和模板，然后將另一側掛籃主桁的一端穿過合攏段，使掛籃主桁支承在合攏段兩側箱梁懸臂端，形成合攏段施工吊架，掛籃底盤和模板改制后，隨前、后上橫梁一起滑移就位。

（2）合攏鎖定

根據(jù)設計及施工的要求，合攏前精確測量合攏兩邊梁段中線、標高，確定誤差是否在設計規(guī)定值范圍內(nèi)，確定需進行調整誤差值的大小。合攏前10～15 d，收集現(xiàn)場實測間隔1 h的溫度資料，從中確定一天中溫度較低且較穩(wěn)定，最接近結構設計溫度的時間，作為合攏鎖定和澆筑混凝土的施工時間。

為縮短合攏時勁性骨架的安裝及焊接時間，一般分2次完成。當勁性骨架安裝就位時先焊接固定一端，待合攏時再焊接固定另一端。在勁性骨架焊接前，兩懸臂端用水箱壓重，以保證結構合攏過程中的平衡與穩(wěn)定。

6 結語

實踐證明，上述工藝對于大跨度懸臂施工橋梁而言是完全可行的，施工過程中各節(jié)段的線形和質量均滿足要求，可為同類工程的施工提供借鑒。