大跨度連續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。根據該標段箱梁結構，每側共設置2根臨時固結鋼管，立柱內充填C40混凝土。每根臨時墩內均設置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、底平臺和模板系統、懸吊系統、行走系統、反壓裝置與后錨系統組成。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2.45，掛籃行走時抗傾覆安全系數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

主桁承重系統包括掛籃立柱，縱向大梁，立柱拉板，前、后上橫梁，橫向穩定連桿等。掛籃主桁承重系統由兩片三角桁架片組成，中間用橫向穩定連桿連接成穩定體系。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

（1）底平臺和模板系統包括底平臺、側模、內模、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。內模體系支承在內模托梁上，內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

懸吊系統由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

掛籃前移系統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

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，對結構螺栓桿件數量、規格等進行仔細檢查，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，發現不一致時及時調整。

c.掛籃走行到位后，錨固后錨系統，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。

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。

e.掛籃施工屬高空作業，現場應做好欄桿、扶梯，并懸掛安全網，施工人員要按技術要求和安全操作規程作業，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定值范圍內，確定需進行調整誤差值的大小。合攏前10～15 d，收集現場實測間隔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。