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摘要: 随着我国桥梁技术的不断发展，大跨度连续梁悬臂浇筑技术已在公路桥梁中广泛应用，本文结合佛山市禅西大道二期工程石湾特大桥桥梁工程实例,就悬臂箱梁采用轻型挂篮的施工技术及施工过程进行了探讨。该桥梁的主桥上部结构设计为(90.5+150+90.5m)变截面预应力砼连续箱型梁桥。笔者从理论上阐述了可行性方案, 然后从技术上进行了认真分析, 探讨了详细的施工过程。
关键词: 桥梁工程； 悬臂箱梁；挂篮；施工技术
Abstract: with the development of technology in bridge, big span continuous beam cantilever technology has set up a file in the highway bridge is widely used, combining with the foshan chancheng west avenue of the second phase of the project ShiWan big bridge bridge engineering examples, the cantilever box girder light hanging basket construction technology and construction process are discussed. The main bridge of the upper structure design for (90.5 + 150 + 90.5 m) cross-section of prestressed concrete continuous box girder bridge. The author expounds the feasibility plan from theory, and then from technology of a careful analysis, this paper discusses the construction process of detailed.
Keywords: bridge engineering; Cantilever box girder; Hanging basket; Construction technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1. 工程概况
石湾特大桥位于佛山市禅西大道二期工程，标段全长1617.376m,其中桥梁全长1166.609m。主桥为矮塔斜拉桥，斜拉索为双塔单索面布置。桥塔高27m，与主梁的横梁固结。主桥跨径布置从14#墩至17#墩为预应力变截面悬臂结构，全长331m，桥跨组成为90.5+150+90.5m变截面预应力砼连续箱梁，主桥上部结构采用单箱三室加撑板悬臂的三向预应力结构，14#～15#梁段的中箱室设有斜拉索。中墩两侧各3m范围内梁高5m，跨中梁高3.5m，梁底按二次抛物线y=4f（L-X）X/L2变化，箱梁由顶板形成单向2%的横坡，梁高均为结构中心高度。箱梁顶板宽33.5m，底板宽16.5m，两侧悬臂长8.5m，悬臂根部厚度为0.58m。箱梁采用C60砼，采用挂篮分节段悬臂施工。全桥总共16个块段，0#块长度16.2m，其余节段长为3.0m×4+4.5m×12。边跨现浇段长14.6m，中、边跨合拢段均为1.8m。主桥箱梁施工除0#块在墩顶托架上浇筑完成，边跨现浇段在支架上浇筑完成外，从1#块至16#块均采用挂篮悬臂浇筑法施工。
2. 主桥0#块施工
2.1 0#块临时支座的安装
在安装0#块模板之前，在临时墩顶布置临时支座。预埋在临时墩中的φ32mm高强精轧螺纹粗钢筋套以波纹管穿过临时墩顶的临时支座、0#块的底模和腹板，待0#块砼强度达到设计强度的90%以后，张拉并锚固在0#块箱梁的顶板上。在连续梁施工期间，合拢完成之前，使梁体与墩身固结，形成一个“T”形刚构架，抵抗扭转力矩。
2.2 0#块托架结构及模板的安装
主桥箱梁0#块采用墩旁托架法施工，托架是浇筑箱梁0#块砼的工作平台和承重结构，在临时墩和盖梁上预埋预埋件，横桥向两侧各设置一组牛腿托架B，纵桥向两侧各设置24组牛腿托架A，纵向牛腿上设置贝雷片，然后放置底模型钢排架，横桥向牛腿上设置分配梁（2工32b），然后放置侧模排架。箱梁的线型通过调整底模钢锲块高度来调整底模高度，排架顶面高度应与箱梁底面纵向线形变化一致。0#块模板加工两套，模板由外模及内模组成，其中外侧模采用新制钢模，外侧撑板模板、内模采用木模或组合钢模。
2.3 0#块的砼浇筑
0#块箱梁砼浇筑施工前，根据安装挂篮需求，预留好各种预留孔道及预埋筋，以便挂篮拼装时能准确就位。砼浇筑时应分层、均匀、对称进行。0#块箱梁砼采用全断面一次浇筑完成。0#块浇筑完成后，当砼强度达到90%时，使0#块与主墩两侧的临时墩梁固接，形成“T”构。然后张拉预应力钢束，张拉完毕进行管道灌浆。在未拆除临时锚固钢筋之前，一定要保证主梁与永久支座脱离。施工完毕后安装挂篮就位，进入1#～16#各个块段的施工工序。
3. 挂篮悬臂施工
3.1 施工挂篮的结构形式及安装
挂篮设计为桁架梁式整体移动挂篮，主要有主桁承重系统，挂篮横梁,悬吊系统，锚固系统，行走系统，模板系统五大部分组成。挂篮主桁是整套挂篮的受力核心，由四片菱形桁架组成，主桁杆件采用两根I40b组成箱形截面，各杆件通过两块f=20mm厚的节点板利用ф27的普通螺栓连接成一体。挂篮横梁（包括前上横梁、前下横梁）均采用两根I50b组成箱形截面。挂篮吊带包括前长吊带、外导梁后短吊杆和底板后短吊杆。挂篮移篮为整体式移动，挂篮的主承重系统与底篮其它各部分均同步一次就位。
挂篮压载试验: 为保证箱梁在施工中的安全和质量, 挂篮在第一次使用之前必须进行模拟压载试验，对已拼装的挂篮按设计荷载加安全系数进行试压,以检验挂篮实际承载能力和安全可靠性，并获得弹性和非弹性变形参数，为挂篮施工和箱梁线型控制提供数据，同时检验挂篮设计的准确性和挂篮加工的质量。压载试验每边的试压吨位为最大悬浇块重乘1.20倍。由测量工程师选点测定挂篮压载实验前的标高，然后按逐级加载，待每级稳定后再进行下一级加载。测量各级变形值，采取两级卸载，测量其数据，直到非弹性变形全部消失为止。
3.2 悬浇箱梁施工挂篮操作工艺
在0#块施工完成后安装挂篮，挂篮设计为菱形桁架挂篮，共2套，分别安装在15#、16#主墩0#块上，挂篮模板由底模、侧模、内模构成，其中设计按逐段悬臂浇注最大尺寸3米设计，结合施工现场实际情况，用槽钢作骨架，新制钢模作为外模，内模采用组合钢模和局部木模断面一次浇筑，以适应梁体变截面的要求。
挂篮行走系统分为桁架行走系统、底模外模行走系统和内模行走系统。桁架行走系统是在四片桁架下已浇注的箱梁顶面铺设两根用钢板组焊的箱型轨道，轨道用已浇注箱梁的竖向预应力筋锚固于箱梁顶面轨道顶面设置前后支座，支座与桁架节点通过螺栓连接，前支座沿轨道滑行，后支座通过反扣装置沿轨道顶板下缘滑动，不需加设平衡重，轨道分节向前倒用；底模、外模与挂篮主桁架同步走行，行走时底模仍然支撑在纵梁桁架上，外模则吊挂于外导梁上，内模不参与行走。
3.3箱梁节段施工作业程序
(1)挂篮前移就位后，调整其平面位置及标高。
(2)绑扎底板与腹板钢筋，安放竖向预应力筋及底板纵向预应力管道；绑扎顶板钢筋，安放顶板 预应力管道；安装端模；安装索导管。
(3)浇筑梁段砼，梁段砼养生。
(4)梁段砼强度达到设计值的90%后，张拉纵向、横向预应力钢束及竖向预应力筋；纵向、横向预应力钢束及竖向预应力筋压浆。
(5) 4＃节段～15＃节段箱梁同时进行斜拉索挂设、张拉施工。
(6)挂篮前移就位。
3.4 箱梁段砼施工
挂篮悬浇箱梁段的施工必须按照程序进行,不得任意改动。悬臂两端浇筑砼同步进行, 块件不平衡重量应＜3%，力求两侧平衡施工。砼采用砼搅拌车运输,由砼泵车泵送到桥面。由于受气温、原材料等方面的影响, 在砼浇筑过程中为保证砼的正常泵送，需在浇筑前先用清水以及1:1.5水泥砂浆润滑砼输送管道, 并防止砂浆泵入箱体内部。同时，在夏季高温浇筑时，需每过一段时间测定进出口砼的坍落度并及时进行调整，以保证砼的施工质量。
砼浇筑方式:箱梁段采用全断面一次浇筑，在箱梁顶板中部留一个窗口，砼由窗口注入箱内，再分布到底模上。浇筑顺序为由下而上, 先底板, 后腹板, 最后顶板。在浇筑箱梁底板、腹板砼时应控制其浇筑速度，加强振捣，切忌因浇筑速度过快导致翻浆、预应力孔道上浮及蜂窝麻面等现象。同时严格控制振捣时间, 振捣过短会造成砼振不实, 振捣过长砼可能产生离析现象, 振捣时间应控制在20～30s。
3.5 預应力施工
在绑扎钢筋的同时，应根据图纸要求布置预应力管道，预应力管道采用塑料波纹管，纵向预应力采用12 15.2、915.2、7 15.2和5 15.2钢绞线，OVM15－12、15－9、15－7和BM15-5型锚具，预应力钢绞线抗拉强度标准值1860MPa，张拉控制应力为δcon=0.73fpk。
竖向预应力筋采用Ф32㎜高强精轧螺纹钢，抗拉强度标准值785MPa，张拉控制应力δcon=0.80fpk，锚固体系采用JLM－32型锚具,张拉体系采用采用60t穿心顶，管道形成采用内径为Ø50塑料波纹管成孔。
横向预应力束采用5 15.2钢绞线， BM15－5型和BM15P-5锚具，单端张拉，张拉端在箱梁两侧交错设置，预应力钢绞线抗拉强度标准值1860MPa，张拉控制应力为δcon=0.73fpk。
撑板、横隔板预应力束采用7 15.2、12 15.2钢绞线，OVM15-7、OVM15-12锚具，双向张拉。如横隔板钢束与纵向钢束有冲突可适当移动横钢束，移动量不超过5cm。
箱梁浇筑后待砼强度达到设计强度的90%后, 钢绞线方可进行张拉。张拉两端同时进行,以张拉力为主,应力和应变双控, 张拉顺序严格按设计要求进行。竖向预应力筋所受的应力不能用刚张拉时应力来表示，可采用多次反复张拉，旋紧螺母的形式，直接在锚固端头量取张拉前后的差值，作为实际伸长量。
3.6 合拢段施工
合拢段施工顺序为先两边跨合拢再中跨合拢,边跨合拢段采用吊架法施工。在完成16＃块悬浇施工并张拉预应力后，拆除挂篮，进行边跨合拢段施工。在安装合拢段劲性骨架后，将边跨现浇段与悬臂梁端临时锁定，安装模板，绑扎钢筋，设置预应力束及管道，并视情况需要在两悬臂端砌水池加水进行配重，检查合格后浇注砼。张拉边跨合拢束后解除边跨临时锁定，张拉顶板的纵、横向束。上述预应力束张拉完毕后进行孔道灌浆，待砂浆强度达到90%后张拉竖向预应力，灌浆，拆除边跨挂篮和边跨直线段支架。
边跨合拢段施工完毕后，调整好线形，然后进行中跨的临时锁定，解除主墩临时固结，进行中跨合拢段砼浇筑。张拉部分中跨合拢束后，解除临时锁定，继续张拉部分合拢束。最后拆除临时墩，拆除挂篮，张拉剩余合拢束。中跨合拢施工完毕后，由支点向跨中顺序进行全桥二次调索，调整全桥线形。
4. 结语
从石湾特大桥主桥施工现场反馈的信息表明，采用菱形桁架轻型挂篮悬浇大跨度箱形连续梁具有下列优点：安装快捷、变形小、质量轻、结构完善、施工灵活。一般按3 m长梁段施工，从挂篮开始移动到就位，只需2h左右；其内模可整体抽拉，无需每次重复安装内模，可大大降低挂篮工程成本，较之采用其他方法施工，每梁段可缩短工期1～2天，菱形挂篮的外侧模和底模均为整体模板，无模板接缝。挂篮下沉量小，外侧模和底模均为桁架支撑不易变形，可保证梁体砼的外观质量。菱形挂篮结构为中空式，受风面积小，抗风能力强，其顶部可安装雨棚，适合全天作业。菱形挂篮取消了平衡重，尾部采用高强度钢筋锚固，劳动强度低，安全性能好。在施工中取得了显著的效果，给企业带来了较高的经济效益和社会效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词: 桥梁工程； 悬臂箱梁；挂篮；施工技术
Abstract: with the development of technology in bridge, big span continuous beam cantilever technology has set up a file in the highway bridge is widely used, combining with the foshan chancheng west avenue of the second phase of the project ShiWan big bridge bridge engineering examples, the cantilever box girder light hanging basket construction technology and construction process are discussed. The main bridge of the upper structure design for (90.5 + 150 + 90.5 m) cross-section of prestressed concrete continuous box girder bridge. The author expounds the feasibility plan from theory, and then from technology of a careful analysis, this paper discusses the construction process of detailed.
Keywords: bridge engineering; Cantilever box girder; Hanging basket; Construction technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1. 工程概况
石湾特大桥位于佛山市禅西大道二期工程，标段全长1617.376m,其中桥梁全长1166.609m。主桥为矮塔斜拉桥，斜拉索为双塔单索面布置。桥塔高27m，与主梁的横梁固结。主桥跨径布置从14#墩至17#墩为预应力变截面悬臂结构，全长331m，桥跨组成为90.5+150+90.5m变截面预应力砼连续箱梁，主桥上部结构采用单箱三室加撑板悬臂的三向预应力结构，14#～15#梁段的中箱室设有斜拉索。中墩两侧各3m范围内梁高5m，跨中梁高3.5m，梁底按二次抛物线y=4f（L-X）X/L2变化，箱梁由顶板形成单向2%的横坡，梁高均为结构中心高度。箱梁顶板宽33.5m，底板宽16.5m，两侧悬臂长8.5m，悬臂根部厚度为0.58m。箱梁采用C60砼，采用挂篮分节段悬臂施工。全桥总共16个块段，0#块长度16.2m，其余节段长为3.0m×4+4.5m×12。边跨现浇段长14.6m，中、边跨合拢段均为1.8m。主桥箱梁施工除0#块在墩顶托架上浇筑完成，边跨现浇段在支架上浇筑完成外，从1#块至16#块均采用挂篮悬臂浇筑法施工。
2. 主桥0#块施工
2.1 0#块临时支座的安装
在安装0#块模板之前，在临时墩顶布置临时支座。预埋在临时墩中的φ32mm高强精轧螺纹粗钢筋套以波纹管穿过临时墩顶的临时支座、0#块的底模和腹板，待0#块砼强度达到设计强度的90%以后，张拉并锚固在0#块箱梁的顶板上。在连续梁施工期间，合拢完成之前，使梁体与墩身固结，形成一个“T”形刚构架，抵抗扭转力矩。
2.2 0#块托架结构及模板的安装
主桥箱梁0#块采用墩旁托架法施工，托架是浇筑箱梁0#块砼的工作平台和承重结构，在临时墩和盖梁上预埋预埋件，横桥向两侧各设置一组牛腿托架B，纵桥向两侧各设置24组牛腿托架A，纵向牛腿上设置贝雷片，然后放置底模型钢排架，横桥向牛腿上设置分配梁（2工32b），然后放置侧模排架。箱梁的线型通过调整底模钢锲块高度来调整底模高度，排架顶面高度应与箱梁底面纵向线形变化一致。0#块模板加工两套，模板由外模及内模组成，其中外侧模采用新制钢模，外侧撑板模板、内模采用木模或组合钢模。
2.3 0#块的砼浇筑
0#块箱梁砼浇筑施工前，根据安装挂篮需求，预留好各种预留孔道及预埋筋，以便挂篮拼装时能准确就位。砼浇筑时应分层、均匀、对称进行。0#块箱梁砼采用全断面一次浇筑完成。0#块浇筑完成后，当砼强度达到90%时，使0#块与主墩两侧的临时墩梁固接，形成“T”构。然后张拉预应力钢束，张拉完毕进行管道灌浆。在未拆除临时锚固钢筋之前，一定要保证主梁与永久支座脱离。施工完毕后安装挂篮就位，进入1#～16#各个块段的施工工序。
3. 挂篮悬臂施工
3.1 施工挂篮的结构形式及安装
挂篮设计为桁架梁式整体移动挂篮，主要有主桁承重系统，挂篮横梁,悬吊系统，锚固系统，行走系统，模板系统五大部分组成。挂篮主桁是整套挂篮的受力核心，由四片菱形桁架组成，主桁杆件采用两根I40b组成箱形截面，各杆件通过两块f=20mm厚的节点板利用ф27的普通螺栓连接成一体。挂篮横梁（包括前上横梁、前下横梁）均采用两根I50b组成箱形截面。挂篮吊带包括前长吊带、外导梁后短吊杆和底板后短吊杆。挂篮移篮为整体式移动，挂篮的主承重系统与底篮其它各部分均同步一次就位。
挂篮压载试验: 为保证箱梁在施工中的安全和质量, 挂篮在第一次使用之前必须进行模拟压载试验，对已拼装的挂篮按设计荷载加安全系数进行试压,以检验挂篮实际承载能力和安全可靠性，并获得弹性和非弹性变形参数，为挂篮施工和箱梁线型控制提供数据，同时检验挂篮设计的准确性和挂篮加工的质量。压载试验每边的试压吨位为最大悬浇块重乘1.20倍。由测量工程师选点测定挂篮压载实验前的标高，然后按逐级加载，待每级稳定后再进行下一级加载。测量各级变形值，采取两级卸载，测量其数据，直到非弹性变形全部消失为止。
3.2 悬浇箱梁施工挂篮操作工艺
在0#块施工完成后安装挂篮，挂篮设计为菱形桁架挂篮，共2套，分别安装在15#、16#主墩0#块上，挂篮模板由底模、侧模、内模构成，其中设计按逐段悬臂浇注最大尺寸3米设计，结合施工现场实际情况，用槽钢作骨架，新制钢模作为外模，内模采用组合钢模和局部木模断面一次浇筑，以适应梁体变截面的要求。
挂篮行走系统分为桁架行走系统、底模外模行走系统和内模行走系统。桁架行走系统是在四片桁架下已浇注的箱梁顶面铺设两根用钢板组焊的箱型轨道，轨道用已浇注箱梁的竖向预应力筋锚固于箱梁顶面轨道顶面设置前后支座，支座与桁架节点通过螺栓连接，前支座沿轨道滑行，后支座通过反扣装置沿轨道顶板下缘滑动，不需加设平衡重，轨道分节向前倒用；底模、外模与挂篮主桁架同步走行，行走时底模仍然支撑在纵梁桁架上，外模则吊挂于外导梁上，内模不参与行走。
3.3箱梁节段施工作业程序
(1)挂篮前移就位后，调整其平面位置及标高。
(2)绑扎底板与腹板钢筋，安放竖向预应力筋及底板纵向预应力管道；绑扎顶板钢筋，安放顶板 预应力管道；安装端模；安装索导管。
(3)浇筑梁段砼，梁段砼养生。
(4)梁段砼强度达到设计值的90%后，张拉纵向、横向预应力钢束及竖向预应力筋；纵向、横向预应力钢束及竖向预应力筋压浆。
(5) 4＃节段～15＃节段箱梁同时进行斜拉索挂设、张拉施工。
(6)挂篮前移就位。
3.4 箱梁段砼施工
挂篮悬浇箱梁段的施工必须按照程序进行,不得任意改动。悬臂两端浇筑砼同步进行, 块件不平衡重量应＜3%，力求两侧平衡施工。砼采用砼搅拌车运输,由砼泵车泵送到桥面。由于受气温、原材料等方面的影响, 在砼浇筑过程中为保证砼的正常泵送，需在浇筑前先用清水以及1:1.5水泥砂浆润滑砼输送管道, 并防止砂浆泵入箱体内部。同时，在夏季高温浇筑时，需每过一段时间测定进出口砼的坍落度并及时进行调整，以保证砼的施工质量。
砼浇筑方式:箱梁段采用全断面一次浇筑，在箱梁顶板中部留一个窗口，砼由窗口注入箱内，再分布到底模上。浇筑顺序为由下而上, 先底板, 后腹板, 最后顶板。在浇筑箱梁底板、腹板砼时应控制其浇筑速度，加强振捣，切忌因浇筑速度过快导致翻浆、预应力孔道上浮及蜂窝麻面等现象。同时严格控制振捣时间, 振捣过短会造成砼振不实, 振捣过长砼可能产生离析现象, 振捣时间应控制在20～30s。
3.5 預应力施工
在绑扎钢筋的同时，应根据图纸要求布置预应力管道，预应力管道采用塑料波纹管，纵向预应力采用12 15.2、915.2、7 15.2和5 15.2钢绞线，OVM15－12、15－9、15－7和BM15-5型锚具，预应力钢绞线抗拉强度标准值1860MPa，张拉控制应力为δcon=0.73fpk。
竖向预应力筋采用Ф32㎜高强精轧螺纹钢，抗拉强度标准值785MPa，张拉控制应力δcon=0.80fpk，锚固体系采用JLM－32型锚具,张拉体系采用采用60t穿心顶，管道形成采用内径为Ø50塑料波纹管成孔。
横向预应力束采用5 15.2钢绞线， BM15－5型和BM15P-5锚具，单端张拉，张拉端在箱梁两侧交错设置，预应力钢绞线抗拉强度标准值1860MPa，张拉控制应力为δcon=0.73fpk。
撑板、横隔板预应力束采用7 15.2、12 15.2钢绞线，OVM15-7、OVM15-12锚具，双向张拉。如横隔板钢束与纵向钢束有冲突可适当移动横钢束，移动量不超过5cm。
箱梁浇筑后待砼强度达到设计强度的90%后, 钢绞线方可进行张拉。张拉两端同时进行,以张拉力为主,应力和应变双控, 张拉顺序严格按设计要求进行。竖向预应力筋所受的应力不能用刚张拉时应力来表示，可采用多次反复张拉，旋紧螺母的形式，直接在锚固端头量取张拉前后的差值，作为实际伸长量。
3.6 合拢段施工
合拢段施工顺序为先两边跨合拢再中跨合拢,边跨合拢段采用吊架法施工。在完成16＃块悬浇施工并张拉预应力后，拆除挂篮，进行边跨合拢段施工。在安装合拢段劲性骨架后，将边跨现浇段与悬臂梁端临时锁定，安装模板，绑扎钢筋，设置预应力束及管道，并视情况需要在两悬臂端砌水池加水进行配重，检查合格后浇注砼。张拉边跨合拢束后解除边跨临时锁定，张拉顶板的纵、横向束。上述预应力束张拉完毕后进行孔道灌浆，待砂浆强度达到90%后张拉竖向预应力，灌浆，拆除边跨挂篮和边跨直线段支架。
边跨合拢段施工完毕后，调整好线形，然后进行中跨的临时锁定，解除主墩临时固结，进行中跨合拢段砼浇筑。张拉部分中跨合拢束后，解除临时锁定，继续张拉部分合拢束。最后拆除临时墩，拆除挂篮，张拉剩余合拢束。中跨合拢施工完毕后，由支点向跨中顺序进行全桥二次调索，调整全桥线形。
4. 结语
从石湾特大桥主桥施工现场反馈的信息表明，采用菱形桁架轻型挂篮悬浇大跨度箱形连续梁具有下列优点：安装快捷、变形小、质量轻、结构完善、施工灵活。一般按3 m长梁段施工，从挂篮开始移动到就位，只需2h左右；其内模可整体抽拉，无需每次重复安装内模，可大大降低挂篮工程成本，较之采用其他方法施工，每梁段可缩短工期1～2天，菱形挂篮的外侧模和底模均为整体模板，无模板接缝。挂篮下沉量小，外侧模和底模均为桁架支撑不易变形，可保证梁体砼的外观质量。菱形挂篮结构为中空式，受风面积小，抗风能力强，其顶部可安装雨棚，适合全天作业。菱形挂篮取消了平衡重，尾部采用高强度钢筋锚固，劳动强度低，安全性能好。在施工中取得了显著的效果，给企业带来了较高的经济效益和社会效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。