雙幅預應力混凝土連續(xù)梁橋多掛籃同步施工分析

張水平

摘要 為分析多掛籃同步施工技術(shù)在雙幅預應力混凝土連續(xù)梁橋中應用的技術(shù)要點，文章以某上跨高速公路的新建預應力混凝土連續(xù)梁橋為例，結(jié)合工程實際及工期要求，提出多掛籃同步施工的方案，并對施工難點進行羅列，進而提出錯位施工技術(shù)；在進行菱形掛籃構(gòu)造及設計的基礎(chǔ)上，從懸臂梁段施工、左幅箱梁合龍、左幅掛籃部分拆除、右幅箱梁合龍等方面對多掛籃同步施工要點展開探討。結(jié)果表明，多掛籃同步對稱施工與空間錯位技術(shù)的結(jié)合應用，可較好解決預應力混凝土連續(xù)梁橋施工工期緊、質(zhì)量要求高的問題。

關(guān)鍵詞 預應力混凝土連續(xù)梁橋；多掛籃；雙幅；同步施工；錯位

中圖分類號 U445.4文獻標識碼 B文章編號 2096-8949（2024）03-0139-03

0 引言

預應力混凝土連續(xù)梁橋因具有較好的整體性和耐久性，在我國橋梁工程中較為常用，混凝土橋梁施工中大多采用掛籃懸臂澆筑法對稱施工，既能保證施工期間結(jié)構(gòu)受力的均勻性和穩(wěn)定性，又能加快施工進度。然而，對于左右幅橋面凈間距較小且掛籃上下橫梁較長的情況，在雙幅掛籃同步施工中，面臨著掛籃和橫梁間的空間沖突與干涉問題。如果處理不好，必然會使多掛籃同步施工工效和質(zhì)量受到影響。

基于此，該文依托橋梁工程實際，提出豎向空間錯位和橫向空間錯位的施工方式，并對具體施工流程及控制要點展開分析，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

某公路橋梁采用系桿拱形式，并按照5跨連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)設計，為保證施工質(zhì)量，節(jié)省工期，按照先梁后拱的工藝展開施工。該拱橋梁采取單箱多室結(jié)構(gòu)，其直腹板高度和截面尺寸均為變化設計，且梁高呈拋物線形式。箱梁墩頂0#塊的長度為10 m，其余懸臂梁段均長4 m，邊跨現(xiàn)澆段長9 m，中跨及邊跨合龍段長2 m。

2 施工方案及施工難點

該橋梁施工工期緊，經(jīng)過項目部設計人員會同專家的研究論證，最終展開多掛籃同步施工，具體而言就是將2個掛籃依次設置在連續(xù)梁左幅和右幅處的中墩位置，此后便同步展開所有掛籃結(jié)構(gòu)懸臂澆筑施工[1]，這種施工方案下，需要同時配置的施工人員較多，但能明顯加快施工進度，節(jié)省工期。以上操作全部結(jié)束，展開0#塊施工，此后的掛籃對稱安裝及預壓等任務全部在0#塊梁面展開。借助掛籃結(jié)構(gòu)展開合龍。

按照以上設計思路，該雙幅預應力混凝土橋面之間凈距離并不大，在借助掛籃施工期間因掛籃結(jié)構(gòu)超出箱梁構(gòu)件尺寸，故結(jié)構(gòu)走行存在一定阻擋；特別是多個掛籃同步施工時，相鄰掛籃的上橫梁和下橫梁必然表現(xiàn)出干擾甚至摩擦、撞擊。其中部分掛籃結(jié)構(gòu)還面臨同步的后移操作，這必定增大掛籃運行調(diào)度的復雜性以及安全運行方面的控制難度。

3 掛籃設計

3.1 掛籃構(gòu)造

該預應力混凝土連續(xù)梁橋采用菱形掛籃，主要包括底模平臺、主桁架、吊掛及走行系統(tǒng)、錨固及模板系統(tǒng)等部分。

（1）底模平臺。主要包括底模縱梁、下橫梁、下滑梁、底模操作平臺及縱梁連接系等部分。

（2）主桁架。箱梁內(nèi)腹板及其余腹板處分別設置2片桁架和1片主桁架，即每側(cè)掛籃均設置6片主桁架，通過連接系將其中3片主桁架和上橫梁連接。主桁架通過Q345B、Q235鋼板以及相應結(jié)構(gòu)的槽鋼牢固焊接，以上所涉及的桿件結(jié)構(gòu)主要采取焊接形式。

該預應力混凝土連續(xù)箱梁橋多掛籃施工過程中，底模結(jié)構(gòu)前的懸置部件全部借助前上橫梁予以支撐，該支撐箱的結(jié)構(gòu)主要通過1 400 cm×45 cm×50 cm的鋼板焊接得到，由相應材料鋼板以及槽鋼組成的主桁架連接系主要采取栓接。按照以上思路所設計、預制出的掛籃結(jié)構(gòu)見圖1。

（3）懸吊系統(tǒng)。前后懸吊是該預應力混凝土連續(xù)梁橋同步施工多掛籃結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性部件。分別發(fā)揮著向主桁架傳遞內(nèi)外模板、底模及懸臂澆筑施工重量以及較好穩(wěn)固掛籃走行過程的重要作用。該系統(tǒng)設置位置的精準性和連接的牢固性直接關(guān)系到前后懸吊系統(tǒng)能否良好受力，掛籃結(jié)構(gòu)能否穩(wěn)定走行。

（4）錨固及走行系統(tǒng)。邊桁及中桁單個錨點分別由2根φ25 mm螺紋鋼和4根φ25 mm螺紋鋼受力。而主桁主要按照預埋螺紋鋼的常規(guī)性后錨固結(jié)構(gòu)展開設計。以上結(jié)構(gòu)中所涉及的螺紋鋼全部采用的是PSB1030材質(zhì)。為提升錨固效果，必須按照1 m標準確定螺紋鋼材在相應結(jié)構(gòu)中的錨固深度。此外，該連續(xù)梁橋同步施工所配置的全部掛籃中，走行系統(tǒng)走道梁前部主要配置的是穿心千斤頂，從而確保各掛籃構(gòu)件均在該設備的牽引下以穩(wěn)定速度走行。走道梁立面圖見圖2。

（5）模板系統(tǒng)。該預應力混凝土連續(xù)梁橋同步施工的掛籃結(jié)構(gòu)，內(nèi)模主要選用的是組合鋼模結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)外部設置相應厚度的鋼板材料，同時借助φ28 mm對拉筋達到內(nèi)模和外模良好連接的效果，最終焊接相應的結(jié)構(gòu)模架。

3.2 技術(shù)參數(shù)

在展開該預應力混凝土連續(xù)梁橋諸多掛籃同步懸臂澆筑混凝土的過程中，底模所承受的荷載主要借助相應部位預先設置的懸吊裝置依次向上橫梁和其余梁段傳遞[2]。其中，掛籃結(jié)構(gòu)中前上橫梁所分擔的受力荷載最終傳遞至主桁架、走道梁、缸墊梁等結(jié)構(gòu)處，并最終全部固定于澆筑好的箱梁結(jié)構(gòu)頂端。

3.3 結(jié)構(gòu)受力分析

該連續(xù)梁橋同步施工所采用的菱形掛籃結(jié)構(gòu)中，主桁架連接系全部按照空間桁架形式設計。基于此種形式下的設計荷載，依次對其主桁架、走道梁等關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)和錨固結(jié)構(gòu)體系的可能受力形式與程度展開計算（見表1～2），從而為施工過程的安全穩(wěn)定提供基礎(chǔ)。

通過表1和表2數(shù)據(jù)可知，該菱形掛籃主桁內(nèi)側(cè)、外側(cè)上下結(jié)構(gòu)處載荷位移最大達到18.7 mm，懸吊處豎向位移最大達到2 701 mm，均未超出設計值，故受力及變形完全滿足要求[3]。

該橋梁施工所用菱形掛籃主桁架結(jié)構(gòu)受力情況見圖3。圖中P和P1為傾覆力矩；數(shù)值表示力臂長度，所模擬出的傾覆力矩P=128.1 kN·m，P1=119.6 kN·m，遠小于250 kN·m的設計限值。由此可知，該橋梁所用菱形掛籃行走主桁架結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定。

4 多掛籃同步施工

為防止多掛籃施工期間發(fā)生干擾，采取空間錯位施工方式，具體包括豎向空間錯位和橫向空間錯位等方面。為此，將連續(xù)梁橋施工劃分成以下幾個階段。

4.1 懸臂梁段施工

在正式施工開始后，該預應力連續(xù)梁橋左幅和右幅箱梁的施工過程必須錯開進行，先按要求掛設安裝左幅掛籃并施工，此后再展開右幅掛籃的相應操作。后續(xù)梁段合龍施工期間，還面臨掛籃結(jié)構(gòu)后移的操作，如此一來，該連續(xù)梁橋左幅和右幅箱梁掛籃結(jié)構(gòu)所面臨的實際錯位節(jié)段便多達3個梁段，為此，必須加強澆筑后混凝土結(jié)構(gòu)的及時養(yǎng)生，避免因先后掛籃操作時間的拉長而影響混凝土澆筑施工質(zhì)量。

4.2 左幅箱梁合龍

在右幅箱梁施工過程暫停的情況下，僅施工左幅箱梁合龍段。由于該預應力混凝土連續(xù)梁橋中跨位于高速公路正上方，無法展開大規(guī)模拆裝，故只能借助6#梁段掛籃并按先邊跨、再中跨的次序展開左幅連續(xù)梁合龍。

在邊跨合龍施工期間，將左幅箱梁掛籃Z17暫停于6#梁段處，而將左幅箱梁掛籃Z17走行至設計位置并錨固，0#塊鋼管混凝土支架向箱梁兩頭不平衡荷載提供支反力。進行水箱配重形式的調(diào)整時，還應錨固模板以及相應合龍段所對應的筋性骨架、預應力系統(tǒng)、鋼筋等的安裝。合龍段混凝土澆筑施工應安排在夜間低溫時段展開，隨著澆筑過程的推進，逐步卸除配重[4]。

在完成邊跨合龍后按照施工組織設計隨即展開中跨合龍，這一過程中，菱形掛籃也應在錯開1個階段的位置走行施工。待全部節(jié)段澆筑施工結(jié)束后，再將中跨掛籃從相應的梁段位置退行并錨固。

為起到較好的相應段箱梁合龍間掛籃結(jié)構(gòu)的避讓效果，為左幅掛籃預留足夠的位置，必須在該階段3#梁段施工結(jié)束后暫停左幅箱梁移動。

4.3 左幅掛籃部分拆除

待左幅連續(xù)梁合龍任務完成后，左幅掛籃Z17仍停置于4#梁段，但此時2個右幅掛籃必須從3#梁段前移，經(jīng)過4#梁段后移至6#梁段，則左右幅梁段上下橫梁必將在4#梁段發(fā)生沖突，單憑縱向錯位根本無法解決。為此，僅拆除左幅掛籃菱形主桁架和上橫梁銷軸、上橫梁外側(cè)桁架及吊桿，從而為右幅掛籃移動創(chuàng)造空間。

此外，將左幅掛籃底籃、側(cè)模錨固吊桿等全部放松，并將其高度全部下降1.5 m，再次錨固，便可使豎直向左右幅掛籃較好錯開，為右幅掛籃的較好錯位運行提供可行思路。

4.4 右幅箱梁合龍

按照錯位技術(shù)展開右幅箱梁合龍施工，待右幅箱梁6#梁段施工任務完成后，將右幅掛籃從5#梁段繼續(xù)前移至6#梁段，隨即展開右幅箱梁合龍。與此同時，使右幅段所設置的相應編號掛籃結(jié)構(gòu)隨即退行到梁段所對應的具體部位，為其后方菱形掛籃合龍施工提供運行條件。在此操作展開的過程中，左幅相應梁段處所對應的掛籃結(jié)構(gòu)已經(jīng)穩(wěn)定停放，為此，必須嚴格按照設計要求停放右幅掛籃，避免發(fā)生難以預料的沖突。

待完成左右幅施工任務后，必須對下方高速公路實施臨時性的交通運行管制處理。按照與施工次序相反的操作，將事先所設置的防護棚架以及剩余的掛籃結(jié)構(gòu)全部拆除，檢查無誤并確保安全后開放交通運行。

5 結(jié)論

橋梁施工結(jié)果表明，預應力混凝土連續(xù)梁橋每側(cè)主桁架結(jié)構(gòu)必須按對稱形式展開布置，確保相應結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定，防止因所采用的數(shù)個菱形掛籃結(jié)構(gòu)運行的不同步而導致施工失敗。整體性底模平臺的應用，使橋梁整體剛度得到提升，梁底線形也更加美觀。該預應力混凝土連續(xù)箱梁橋所采用的多掛籃同步施工及豎向空間錯位、橫向空間錯位技術(shù)，有效解決了雙掛籃空間干涉，為類似橋梁工程提供了較好經(jīng)驗。該橋梁0#塊施工于2021年7月開始，合龍的操作任務于2022年4月下旬如期完成，施工全過程及工后橋梁線形監(jiān)測結(jié)果均較為理想。

參考文獻

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[3]龍蛟. 大跨寬幅連續(xù)梁多桁架掛籃設計與施工技術(shù)[J]. 鐵道建筑技術(shù)， 2021（7）： 78-83.

[4]周愛華. 雙幅連續(xù)梁多掛籃同步施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 世界橋梁， 2020（5）： 42-45.