蔡楊

(上海弘路建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 201400)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋掛籃施工方法及控制技術(shù)

蔡楊

(上海弘路建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 201400)

結(jié)合新林公路金匯港橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工工程，闡述了掛籃結(jié)構(gòu)及掛籃拼裝、預(yù)壓、行走的操作方法，總結(jié)了掛籃法懸臂澆筑施工的主要流程，最后介紹了施工過程中的線形、應(yīng)力、合攏段施工控制技術(shù)。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋;掛籃;施工控制

0 引言

隨著橋梁施工技術(shù)的日益發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑法已廣泛地應(yīng)用到大中型橋梁施工中。懸臂澆筑法以已經(jīng)完成的墩頂段為起點(diǎn)，借助一對可以獨(dú)立行走的掛籃逐段、對稱地向兩側(cè)澆筑延伸，最終實(shí)現(xiàn)中跨和邊跨合攏，從而完成整個橋梁。該方法具有速度快、不需要橋下支架、易于變截面箱梁控制等優(yōu)點(diǎn)。作為懸臂澆筑法施工的關(guān)鍵組成部分，掛籃技術(shù)決定了橋梁施工的質(zhì)量、進(jìn)度和安全等?；诖?，本文結(jié)合新林公路金匯港大橋?qū)嶓w工程對連續(xù)梁橋掛籃施工方法及控制技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)，以期更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐。

1 工程概況

新林公路金匯港橋主橋采用變高度、變截面連續(xù)箱梁，跨徑布置為65.5 m+108 m+65.5 m=239 m，中墩處梁高6.35 m，跨中高2.8 m。主橋共分為2幅，斷面布置為:0.3 m(欄桿)+3 m(人行道)+3.5 m (非機(jī)動車道)+0.5 m(機(jī)非分隔帶)+8 m(機(jī)動車道)+0.5 m(防撞護(hù)欄)+1 m(中央分隔帶) +0.5 m (防撞護(hù)欄)+8 m(機(jī)動車道)+0.5 m(機(jī)非分隔帶)+ 3.5 m(非機(jī)動車道)+3 m(人行道)+0.3 m(欄桿) =32.6 m。新林公路金匯港橋的斷面如圖1所示。

圖1 主橋布置圖(單位:m)

主橋箱梁全寬15.8 m，單箱單室斷面。腹板采用直腹式，腹板跨中厚度500 mm，中墩支點(diǎn)加厚至1 000 mm;頂板厚度280 mm;底板中跨合攏段厚度為300 mm，中墩支點(diǎn)處加厚至800 mm，端墩支點(diǎn)處加厚至700 mm;懸臂長度3.835 m，懸臂根部高度550 mm，懸臂端部高度220 mm。

橋梁分節(jié)段施工，其中:0#節(jié)段長13 m，采用墩旁托架施工;1#～7#節(jié)段各長3 m，8#～10#節(jié)段各長4 m，11#～13#節(jié)段各長4.5 m，均采用掛籃懸臂施工;各合攏段長2 m，采用懸臂吊架施工;邊跨現(xiàn)澆段10.44 m，采用膺架施工。

2 掛籃結(jié)構(gòu)與施工流程

2.1 掛籃結(jié)構(gòu)組成

目前，國內(nèi)常用掛籃形式有:平行桁架式、弓弦式、斜拉式、三角形式、菱形式等［1］。該工程選菱形式掛籃，菱形掛籃主要由主承重系、底模系、內(nèi)外模系、懸吊系、走行系及錨固系統(tǒng)6部分組成。該掛籃具有承載力大、重心低、移動穩(wěn)、施工易控制、加工簡單、拼裝方便、施工速度快、勞動強(qiáng)度低等特點(diǎn)。掛籃構(gòu)造如圖2所示。

掛籃是懸臂澆筑梁段施工的主要模板支承裝置，其尾端用高強(qiáng)度鋼筋錨固于已施工的0 #梁段上，前端懸臂外伸，下方通過后吊和前吊提著底模桁架和外側(cè)模桁架，為懸臂澆筑1 #梁段提供支承平臺。菱形桁架是菱形掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)，桁架分兩片立于箱梁腹板位置，其間用角鋼組成平面聯(lián)接系［2］。

2.2 掛籃施工流程及操作方法

2.2.1 掛籃拼裝

中墩上0#塊施工完成后，即可以0#塊為平臺進(jìn)行掛籃拼裝。掛籃結(jié)構(gòu)的拼裝順序?yàn)?軌道安裝→主桁系統(tǒng)→懸吊系統(tǒng)→底籃系統(tǒng)→模板系統(tǒng)。

(1)軌道安裝:行走軌道從0#塊中心對稱鋪設(shè)。將軌道錨固在橋面豎向錨筋上，每道軌道下方設(shè)置5個錨固點(diǎn)，間距為50 cm。

圖2 掛籃結(jié)構(gòu)圖

(2)主桁系統(tǒng)安裝:單片菱形桁架按圖紙要求組裝成整體后吊裝，掛籃尾部利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋及預(yù)埋后錨鋼筋，通過扁擔(dān)梁錨固在連接墩上。

(3)懸吊系統(tǒng)安裝:中門架與豎桿上的耳板通過銷軸連接，側(cè)面吊架與豎桿兩側(cè)的耳板通過銷軸連接。前橫梁與上弦桿上的連接板采用螺栓連接，焊接護(hù)欄斜撐，最后安裝護(hù)欄并鋪設(shè)平臺木板。

(4)底籃系統(tǒng)安裝:底籃模板包括前托梁、后托梁、底縱梁、平臺梁、前托梁操作平臺、后托梁操作平臺、底模板。利用2根10 t倒鏈吊掛后托梁，通過前后吊桿分別與底托系統(tǒng)前托梁、后托梁銷軸連接。

(5)模板系統(tǒng)安裝:外側(cè)模板與外側(cè)模吊梁組成整體，一起吊裝。外側(cè)模提吊扁擔(dān)梁用3根直徑32 mm的精扎螺紋鋼連接。外側(cè)模提吊梁前端通過提吊扁擔(dān)梁用2根直徑32 mm的精扎螺紋鋼連接在前橫梁上。內(nèi)模等底筋及腹板鋼筋綁扎完成后再進(jìn)行安裝。

2.2.2 掛籃預(yù)壓

掛籃拼裝完成后，投入使用前需進(jìn)行掛籃預(yù)加載試壓。掛籃預(yù)壓能夠檢驗(yàn)掛籃實(shí)際承載能力，確定施工最不利條件下掛籃的安全可靠性，實(shí)測掛籃的彈性變形和非彈性變形，確保使用安全和混凝土梁的澆筑質(zhì)量。

(1)加載值的確定:為保證掛籃承載能力滿足使用要求，并考慮一定的安全系數(shù)，荷載擬加至最大荷載的1.2倍［3］。

(2)加載程序:預(yù)壓荷載采用堆載預(yù)壓方式，按計(jì)算受力的100%控制荷載，以25%、50%、75%、100%逐級加載，預(yù)壓逐級進(jìn)行堆載采用砂袋。

2.2.3 掛籃行走

橋梁節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完成后，拆除錨固在梁體底板的內(nèi)后吊桿及錨固在梁體頂板的外側(cè)模后提吊桿，調(diào)節(jié)前橫梁上千斤頂?shù)母叨?，使外?cè)模、底模及內(nèi)模脫離混凝土表面。拆除后錨鋼筋，將傾覆力傳遞給底盤滑軌。在已澆筑好的節(jié)段上鋪設(shè)新的軌道，并與原有軌道焊接成為整體。

掛籃行走時(shí)，內(nèi)滑梁在頂板預(yù)留孔處及時(shí)安裝滑梁吊點(diǎn)扣架，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。兩片菱形桁架移動必須勻速、平移、同步，采用劃線吊垂球或經(jīng)緯儀定線的方法，隨時(shí)掌握行走過程中掛籃中線與箱梁軸線的偏差，如有偏差，使用千斤頂逐漸糾正。為保證安全性，掛籃尾部用鋼絲繩與豎向蹬筋臨時(shí)連接，隨掛籃前移緩慢放松。底模、側(cè)模、主構(gòu)架及內(nèi)模系統(tǒng)同時(shí)向前移動，直至待澆筑節(jié)段位置。

掛籃就位后，進(jìn)行后錨固定，將傾覆力由反扣輪傳遞給后錨鋼筋，隨后安裝底模后吊桿，最后調(diào)整模板位置及標(biāo)高。

3 橋梁懸臂施工主要工序

0#塊采用墩旁托架施工，施工完成后，在中墩上方形成一個長度為13 m的混凝土箱梁平臺，在0#塊上拼裝菱形掛籃，進(jìn)行1#～13# 梁段的平衡對稱懸澆施工，其主要的施工工序如下。

3.1 模板安裝

內(nèi)模通過吊架懸掛于前上橫梁及上一節(jié)段已澆筑的梁體頂板上，內(nèi)外模之間設(shè)置拉桿相連。為防止新老混凝土交界處漏漿，接縫處應(yīng)填塞一定厚度的泡沫并通過吊帶及拉桿施加力，使之密實(shí)，確?；炷临|(zhì)量。

3.2 鋼筋綁扎

鋼筋施工順序:底板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道→腹板及隔板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道→頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道。

腹板鋼筋必須與底板鋼筋及頂板鋼筋連接牢固，形成整體，各梁段之間的縱向鋼筋進(jìn)行綁扎攔截，從而保證橋梁的連續(xù)性。

3.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑順序?yàn)?底板→腹板→頂板。澆筑時(shí)同一掛籃的兩邊基本對稱?；炷劣蓲旎@前端向后端澆筑，頂板混凝土從兩側(cè)向中央推進(jìn)，以防發(fā)生裂紋。同一T構(gòu)兩側(cè)的混凝土澆筑量之差不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值，T構(gòu)兩側(cè)重量偏差不超過8 t。

3.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

梁體按三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，縱向、橫向、豎向均設(shè)預(yù)應(yīng)力。

(1)張拉程序

鋼絞線:0→σ0→2σ0→σk→持荷2 min→錨固;

精扎螺紋鋼:0→σ0→2σ0→σk→持荷2 min→錨固。

其中，σ0為張拉初應(yīng)力，一般取10%σk;σk為張拉控制應(yīng)力。

(2)張拉方式

縱向預(yù)應(yīng)力鋼束、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉采用兩端同步張拉，并左右對稱進(jìn)行，不平衡束不超過1束;橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用縱向交錯單端張拉。

(3)張拉順序

縱向預(yù)應(yīng)力束→橫向預(yù)應(yīng)力束→豎向預(yù)應(yīng)力束?？v向預(yù)應(yīng)力筋先張拉腹板束，后頂、底板束，從外向內(nèi)、左右對稱進(jìn)行張拉。

4 施工控制

4.1 線形控制

線形控制包括平面線形控制和標(biāo)高控制，其中標(biāo)高控制是難點(diǎn)也是關(guān)鍵點(diǎn)。

為了滿足橋梁成形后的標(biāo)高要求，需要在施工過程中設(shè)置預(yù)拱度。施工前，首先綜合考慮多種荷載作用下的撓度(包括恒載、活載及可變荷載等)后得到各個控制點(diǎn)的立模標(biāo)高，然后通過調(diào)節(jié)模板高度，使之在立模標(biāo)高誤差范圍內(nèi)。

掛籃的變形也將影響橋梁線形控制。為確保箱梁掛籃懸臂澆筑施工質(zhì)量，需對掛籃進(jìn)行加載試驗(yàn)以檢驗(yàn)掛籃的承載能力和撓度值。通過模擬掛籃在箱梁施工的加載過程來分析、驗(yàn)證掛籃及其附屬結(jié)構(gòu)的彈性變形及其非彈性變形，以此指導(dǎo)掛籃施工模板的預(yù)拱度值及其混凝土澆筑順序，從而保證施工質(zhì)量的可靠性［4，5］。

4.2 應(yīng)力控制

混凝土為非勻質(zhì)材料，除受力變形外還有多種因素同樣引起變形，導(dǎo)致梁體內(nèi)部應(yīng)力變化。因此，在整個施工過程中，應(yīng)對每一梁段施工時(shí)的截面應(yīng)力及各節(jié)段變形進(jìn)行監(jiān)測，以指導(dǎo)下一梁段的施工，控制截面的實(shí)測應(yīng)力值必須滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 合攏段控制

梁體完全合攏時(shí)會伴隨著體系轉(zhuǎn)換的問題。為了確保梁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，該工程先進(jìn)行邊跨合攏，此時(shí)完成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行中跨合攏。

合攏段的臨時(shí)鎖定型鋼焊接和混凝土澆筑必須在一天中最低氣溫時(shí)完成，確保合攏段混凝土的凝固處于溫升階段，并應(yīng)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，達(dá)到強(qiáng)度后及時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力束，盡量避免合攏段由于溫度和混凝土收縮等原因產(chǎn)生裂縫。

5 結(jié)語

通過介紹和分析新林公路金匯港大橋掛籃法懸臂施工過程與質(zhì)量控制分析，表明:

(1)該菱形掛籃采用無平衡重自錨固體系，充分利用箱梁的豎向精軋螺紋鋼進(jìn)行錨固，移動時(shí)穩(wěn)定性及安全性能較好。外模、底模隨桁架一次移動到位，移動一次只需2～4 h，有利于節(jié)約工期。

(2)預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，分階段施加應(yīng)力可以提高張拉質(zhì)量，保證混凝土梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力值。

(3)通過掛籃預(yù)壓、標(biāo)高預(yù)拱度設(shè)置、應(yīng)力監(jiān)測等措施，可以使橋梁線形及應(yīng)力控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，保證橋梁施工質(zhì)量。

［1］ 孫成山，王紀(jì)文，李庚忠，等.懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁橋三角形掛籃施工技術(shù)［J］.青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010(6):64-69.

［2］ 鐘威. 淺談采用菱形掛籃對稱懸臂澆注施工方法［J］.城市道橋與防洪， 2007(2):53-56.

［3］ 雷俊卿. 橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［4］ 韓紅春. 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制研究與實(shí)踐［D］.成都:西南交通大學(xué)，2007.

［5］ 李文江. 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制［D］.大連:大連理工大學(xué)，2013.

U445

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1009-7716(2015)04-0129-03

2014-12-10

蔡楊(1987-)， 女， 浙江天臺人， 助理工程師， 現(xiàn)從事工程管理工作。