大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術研究

摘要：隨著交通流量的不斷增長，許多大跨度連續箱梁橋面臨通行壓力和拓寬需求。基于此，本文提出大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術研究。通過進行懸臂安裝預壓施工、預應力施工和懸臂前移，并在此基礎上進行懸臂截面拓寬，確定施工工藝流程。根據實際施工條件，對工程中選取的試驗點進行靜荷載力測試。通過測試，發現其施工橋梁懸臂變形模量最大為2 996 kPa，遠低于設計要求的變形模量，符合施工要求。

關鍵詞：大跨度連續箱梁橋；懸臂加寬；施工技術；拓寬改造

中圖分類號：TU745"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：2096-2118（2024）06-0047-05

Research on The Construction Technology of The Cantilever Widening

of The Long-Span Continuous Box Girder Bridge

PENG Debing

（Nanping Expressway Consulting and Supervision Co.，Ltd.，Nanping Fujian 353400，China）

Abstract：With the continuous growth of traffic flow，many large-span continuous box girder bridges are facing traffic pressure and widening needs.Based on this，this article proposes research on cantilever widening construction technology for large-span continuous box girder bridges.Precompression construction by a cantilever installation，prestressing construction，and cantilever forward movement，and based on this， expand the cantilever section to determine the construction process flow.According to the actual construction conditions，static load force tests are carried out on the selected test points in the project.Through testing，it is found that the maximum deformation modulus of the cantilever arm of the construction bridge is 2 996 kPa，which is much lower than the design requirements and meets the construction requirements.

Keywords：large-span continuous box girder bridge；cantilever widening；construction technology；widening reconstruction

0 引言

隨著交通流量的日益增加，許多大跨度的連續箱梁橋的通行能力難以應對當前的交通壓力。為了提高橋梁的承載能力和通行能力，需要進行加寬改造[1]。傳統的橋梁加寬方法通常采用搭設支架或預制拼裝的方式，這些方法不僅施工周期長、成本高，還會影響橋面的交通運行。為了解決這些問題，研究人員開始關注懸臂加寬施工技術[2]。該技術利用懸臂原理，將新橋段懸掛在原有橋面上進行施工，具有施工周期短、對交通影響小、成本低等優點。然而，國內外對于大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術的研究還處于初級階段[3]。在國外，一些發達國家已經對該技術進行了探索，取得了一定研究成果。例如，美國密歇根州的I-94橋梁加寬工程采用了懸臂拼裝施工方法，實現了快速、高效地完成橋梁加寬工程的目標。在國內，近年來，隨著橋梁建設的發展，一些學者和企業也開始關注大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術的研究和應用。例如，浙江工業大學與浙江交通集團合作研發了一種新型的連續箱梁橋懸臂加寬施工方法，通過優化施工工藝和材料選擇，提高了橋梁的穩定性和耐久性[4]。

然而，大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術的研究仍然比較薄弱，缺乏系統的理論和技術指導。因此，本文旨在通過對該技術進行深入的理論分析和試驗研究，為其在工程實踐中的應用提供更加可靠的理論支持和技術指導。

1 大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工方法設計

1.1 懸臂安裝預壓

為消除大跨度連續箱梁橋懸臂加寬中的非彈性變形，需先進行懸臂安裝預壓，將懸臂運至施工現場后，首先進行結構部件的檢查，確保所有部件都符合質量標準。然后進入施工現場的準備工作，包括對懸臂的進一步檢查和調整，以確保其符合施工要求。在混凝土封閉結束后，進行電壓測試，從0開始逐步增加，以確保電氣系統的正常工作。隨后實施預定的施工計劃，清理長方體的兩側和上表面，使其達到初始狀態，為后續施工做好準備。

在懸臂的安裝過程中，首先需要根據測量和定位結果，對懸臂段的精壓橋進行清潔、測量和精確定位。隨后，將懸臂精確對接到預定的零部件上，并進行必要的固定和調整[5]，以確保其穩固、準確和安全地工作。再對兩個主鼓位置進行定位，使用水平儀等工具進行精確測量和定位，確保主鼓的位置準確。同時，安裝主體支撐結構，確保其能夠穩定支撐水平配件和后部配件的固定。隨后，進行懸臂后懸架的安裝，對其進行加固處理，以提高其穩定性和安全性。然后，安裝懸臂的前后段和下板，側板和外部滑動段，并確保側板固定牢固。最后，進行整體檢查和調整，確保所有設備都安裝牢固、位置準確。至此，懸臂安裝施工完成。在整個施工過程中，要嚴格遵守施工規范和安全標準，確保施工質量和人員安全[6]。同時，加強監測和調整工作，及時發現和處理問題，確保施工順利進行。

在懸臂安裝完成后，進入懸臂段施工前，必須進行詳細的檢查和準備工作，以確保施工的安全和質量。具體步驟如下。

1） 檢查懸臂的容量和安全性

對懸臂的每個部件進行詳細檢查，確保其結構完整、無損壞，并能夠承受預期的負載。同時，要確保懸臂的固定裝置牢固，防止在施工中發生意外移動或變形。

2） 測量懸臂的機械性能指標

對懸臂的彈性變形和強度等機械性能指標進行測量，以評估其在實際施工中的表現。這些數據將為后續的施工監督提供重要參考，有助于及時發現并解決潛在問題。

3） 調整懸臂的線性度

對懸臂的位置和角度進行精細調整，確保其與設計要求的線性度一致。有助于提高施工的準確性和最終的結構質量。

4） 進行懸臂轉運試驗

為了驗證懸臂在轉運過程中的穩定性和安全性，需要進行懸臂轉運試驗。通過實際操作，檢查懸臂在不同工況下的表現，并對可能存在的問題進行整改。

5） 計算和分析懸臂的運行條件

根據工程的實際情況，計算懸臂在不同施工階段的承載能力和安全系數。特別要考慮散裝易燃段施工天花板的轉運過程，確保其能夠安全、有效地完成混凝土澆筑等作業。

6） 安裝懸臂懸架底層部件

在開始施工前，確保懸臂懸架的所有底層部件已經安裝完成，并經過嚴格的質量檢查。這些部件是懸臂穩定運行的關鍵，必須保證其安裝精度和牢固性。

7） 確定預壓試驗點和監測點

在附件上明確標出預壓試驗點和懸臂懸架預壓監測點的位置，以便為后續的預壓測試提供準確的基準。這些點用于評估懸臂在不同負載下的性能表現。

8） 布置和安裝底層監測點

在懸臂懸架后進行底層的布置和安裝工作，確保共9個監測點的位置準確、穩定。這些監測點將用于實時監測懸臂的運行狀態，及時發現潛在問題。

9） 安裝反應架和測量裝置

將反應架放置在朝向玻璃延伸的腹板上，并調整護套上的測量點。同時，在玻璃板前端安裝玻璃支撐結構，保證測量數據的穩定性。

10） 分階段加載并監控變形情況

按照預定的順序，分階段啟動壓力，從0%逐漸增加到120%。在每個加載階段，都要保持負載5 min～10 min，以觀察并記錄懸臂的變形情況。通過水平測量監測點的增加量，評估懸臂在不同負載下的性能表現。

11） 數據記錄與處理

當到達預定的時間，根據監測點的水平測量結果，記錄每個階段的增加量[7]。如果發現鉗口油的測量值下降或出現其他異常情況，應立即停止加載并重新檢查懸臂的狀態。如果一切正常且數據穩定，可以繼續加載至下一階段。

12） 卸載與監測

卸載時，按照120%→100%→50%→10%→0%的順序進行。在每個卸載階段，保持負載5 min～10 min，并使用水平測量監測點的增加量。持續觀察并記錄數據，以確保懸臂卸載后的狀態穩定。

通過以上步驟，可以完成完整的懸臂安裝施工過程。在實際施工中，需根據具體情況進行適當的調整和優化，以確保施工的安全和質量。

1.2 預應力施工

本項目的主梁應采用三維結構，其中橫向規定鋼筋采用低松弛鋼筋，縱向規定鋼筋采用精軋鋼絲和細鋼筋。

1） 預應力張拉。在規定的鋼制段安裝完成后，當其強度達到設計值的90%時，應進行預應力張拉。為確保膨脹效果，張拉操作應在≥7 d的養護期內進行[8]。控制鋼制段強度的兩個主要指標是張力和延伸率。鋼材的表面必須承受恒定壓力，而對稱壓力則需確保兩端錨固量的均衡[9]。所有垂直規定的精密軋制鋼的線材應進行兩次延伸，即在線材張拉完成后，應暫停1 d～2 d，之后執行另一次獨立的張拉操作，以補償因技術和設備原因造成的有效應力不足或應力損失。錨固完成后，應使用垂直測量儀對錨固強度進行檢測，并對螺母進行加固，以確保錨固的穩定性。

2） 壓漿與封錨。在完成規定的錨固工作后，應在24 h內（或在特定情況下48 h內）進行管道壓漿。壓漿時應使用C55或更高標號的水泥，并確保水壓符合要求。在開始壓漿之前，必須清除管道內的異物和積水。為確保漿液的均勻性，應先對漿液進行充分攪拌。對于垂直管道和曲線管道，可以從較低的管道開始灌漿，并從最高的排氣管排出。通過液壓方式將漿液壓送至漿液排出端。當觀察到漿液供應端的濃漿液與漿液排出端的漿液黏度相同時，應關閉漿液排出閥。繼續加壓，保持0.5 MPa的恒定壓力值或持續3 min以上，確保不漏水或滴水，然后關閉閥門。錨固完成后，應檢查錨固頭的剛度，以防止修正壓力不足。當達到規定的隱蔽工程驗收標準后，應封閉管道口并清除附件的末端。在梁的末端澆筑混凝土，清理周圍區域，按照施工圖紙連接鋼筋、插入模板[10]。建議采用C55標號的混凝土，其強度與輕質材料相當。在施工、進場、振動和壓縮過程中，應及時進行調整。

1.3 懸臂前移

在預應力張拉及壓漿施工完成后，懸臂在完成壓力測試和錨固后向前移動。懸臂采用后提取法向前移動，如圖1所示。并以（50～100 ）mm/min的速度對稱移動，確保中心偏差距離≤5 mm。懸臂行走的基本步驟如下。

1） 脫模

在完成當前梁段的預應力張拉及壓漿施工后，解除對懸臂的懸浮支撐和加強支撐，并移除下模、側模和內模。

2） 移動軌道

松開主承重部位的固定點，拆下軌道固定裝置，使軌道能夠自由移動。將軌道移動到預定位置后，鎖定該位置，確保主承重部位與軌道固定。

3） 錨點轉換

將懸臂錨固在行駛懸臂的牽引裝置上。此時，驅動裝置的牽引力作用于懸臂，與牽引車形成相反的拉力。

4） 拆卸固定點

保護好側面固定的牽引裝置本體，通過后部支撐進行加固，同時對內部結構和主承重進行加固。此外，調整側面支撐點，確保懸臂在移動過程中不會受到副側面支撐點的阻礙。

5） 檢查

對內部結構、橫向結構以及較低部位進行檢查，確保與梁體完全分離，同時移除所有影響懸臂移動的固定點和限位裝置。

6） 過渡

利用導軌將懸臂向前推移過導管架，使其與底座、側面、主承重部位和內部結構一同向前移動。在移動過程中，適時調整導軌上鋼錨的位置。確保兩個主承重部位在同一平面上，并同時到達目標位置。

7） 錨點轉換

到達指定位置后，使用拖車身后的液壓裝置，啟動液壓泵，將懸臂從導軌上轉移到主承重部位的后部錨固點上。

8） 錨定組件

安裝后部固定點、側模、后部固定點和內部固定點，并解除側模的后部支撐和后部懸架。

9） 樣品調整與鋼筋連接

調整次承重結構的標高和位置，將鋼筋調整到設計位置。按照底板、腹板和頂板的順序，安裝并調整鋼筋。

通過以上步驟，確保懸臂的安裝施工操作正確、安全可靠。

1.4 懸臂截面拓寬

1） 施工背景與限制條件

對于使用鋼錨復合橋面的擴大箱的寬度，為了保證結構的安全性，必須對其進行適當的限制，主要涉及以下幾個關鍵因素，①側錨：在無側錨的條件下，最大錨寬度通常≤3 m。過大的錨寬會導致新添加的混凝土與原混凝土箱梁之間的鋼筋組合強度顯著增加，進而可能使錨固段承受的體積超出安全范圍或在錨固區域遭受特定損壞。②施工荷載的影響：橋梁拓寬施工過程中，可能會增加額外的損壞和施工荷載，進而導致懸臂的荷載效應顯著增加。為確保改造結構的截面控制荷載不超過結構承載能力，必須采取相應的措施。③側載分布：橋梁拓寬后，由側載分布引發的荷載影響（如轉換橫截面時的輔助裝置負響應力、橫截面水平和基礎等）可能會成為結構設計控制的重要因素。在考慮最不利的應力狀態下，必須確保結構的安全性。

2） 施工方法與步驟

①處理錨固段：對于gt;3 m的錨寬，需特別處理錨固段，確保其安全承受相應的體積和應力。這會涉及加強鋼筋、增加混凝土強度或采用特殊的錨固技術。②管理施工荷載：在施工過程中，應密切監控懸臂的荷載效應，并采取相應措施減少額外荷載，包括優化施工流程、使用輕質材料或增強懸臂的結構強度。③應對側載分布：針對由側載分布引發的荷載影響，應在設計階段進行詳細分析，并采取相應的結構加強措施。例如，優化橫截面設計、增強基礎結構或調整輔助裝置的位置和負響應力。④使用鋼管：在橋梁延伸后，管的長度會有所減小。此時，使用鋼管進行直接拓寬和更新是一個安全且有利于施工和結構受力的選擇。基于結構安全性和施工便利性的考量，決定不進行額外的橫截面分析。

3） 安全與質量監控

在整個施工過程中，必須實施嚴格的安全和質量監控措施，①定期檢查：對錨固段、懸臂和相關結構進行定期檢查，確保沒有異常的應力或變形。②數據記錄與分析：實時記錄施工過程中的數據，如荷載、位移等，以便進行后期的分析和優化。③應急預案：制定針對可能出現緊急情況的應急預案，如懸臂脫落、錨固失效等，確保在緊急情況下能夠迅速采取有效措施。

2 工程實踐

2.1 工程概況

東門大橋是位于四川省成都市錦江區的一座鋼筋混凝土大跨度拱橋，主跨為100 m，引橋跨度為30 m+40 m+30 m，總長260 m，寬20 m。施工內容包括拱橋施工、橋墩施工、橋面鋪裝、排水系統等，主要工程量包括土方開挖約1.5萬m3、混凝土澆筑約1萬m3、鋼筋用量約1 500 t。該工程需在繁華市區內施工，交通疏導和安全管理難度較大，同時拱橋施工需采用預制拱肋拼裝施工，對施工精度要求較高。橋面排水設計需充分考慮當地氣候條件。施工單位為某路橋公司，質量監督單位為該市交通工程質量監督站。

使用本文設計方法對該大跨度橋梁進行連續箱梁橋懸臂加寬施工，為了更直觀地展示東門橋施工前后的變化，制橫截面對比示意圖，如圖2所示。

在懸臂加寬施工后，對加寬后的橋梁進行載荷測試。首先，對荷載點進行確定，荷載點布置如圖3所示。

對上述6個點進行靜載試驗，為得到其地基承載力，獲取其接收能力，觀察其承載力數值。大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工試驗數據統計見表1。

2.2 施工結果

由表1可知，整個橋梁懸臂加寬面靜載荷試驗數據統計結果中的施工橋梁懸臂變形模量最大為2 996 kPa，其施工結構安全可靠，滿足橋梁懸臂變形模量3 900 kPa的設計要求，符合施工要求。

3 結語

本文對大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術進行了全面的研究和分析，深入研究了該技術的施工原理、關鍵技術和施工流程，通過理論分析和試驗研究，對其可行性進行了驗證，并詳細探討了施工過程中的重點和難點問題，如施工控制、結構分析等，提出了針對性的解決方案。總的來說，大跨度連續箱梁橋懸臂加寬施工技術是一種高效、環保的施工方法，具有廣闊的應用前景。希望通過本文的研究，促進我國橋梁建設的可持續發展。

參 考 文 獻

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編輯：楊 洋