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【摘要】桥梁的悬臂施工法也称为分段施工法。悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸对称的、逐节悬臂接长的施工方法。悬臂施工法最早主要用于修建预应力T形刚构桥。由于悬臂施工方法的优越性，后来被推广用于各种类型的桥梁。随着桥梁事业的发展，尤其是近年来采用悬臂施工法在国内外大跨径预应力混凝土桥梁中得到广泛采用。
【关键词】桥梁；悬臂施工工艺；悬臂浇筑
一、悬臂浇筑施工工艺
悬臂灌筑法又称挂篮法。在墩柱两侧常采用托架支撑,灌筑一定长度的梁段,称为起步长度。以此节段为起点,通过挂篮的前移,对称平衡地向两侧逐段灌筑混凝土,并施加预应力,如此循环作业,每浇筑完一段(3～8m),待混凝土达到设计强度后张拉纵向预应力钢绞线,然后向前移动挂篮,进行下一段施工。
悬臂灌筑施工时梁体一般分四大部分浇筑,主要程序如下:
1.在墩顶托架上浇筑0#段,并实施墩梁临时固结系统。
2.在0号段上安装悬臂挂蓝,向两侧依次对称地分段浇筑主梁至合龙前段。
3.在临时支架或梁端与边墩间的临时托架上支模浇筑现浇梁段。
4.主梁合拢段可浇筑。
二、0#段施工技术
在各梁段中,0#段的纵向预应力束根数最多,普通钢筋密布,管道纵横,构造复杂,施工难度极大,是梁段施工的关键。
1.墩身施工完成后,在矩形空心墩墩壁之间底托采用20mm厚的钢板,钢板横向间距1.0m,在钢板上安装横担工字钢后,纵向铺设工字钢,间距0.5m,在工字钢上安装木排架,在木排架上铺设0#段底模。
2.支架拼装好以后,采用砂袋法或水箱加水进行预压,预压荷载按0#段混凝土重量及其它相关施工荷载总重量的1.25倍考虑。
3.0#段施工时,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。
4.0#段钢筋及管道密集,钢束管道位置采用定位钢筋网片固定,定位钢筋网片牢固地焊在钢筋骨架上,定位钢筋网片间距为0.5m,并且定位钢筋网片所焊的钢筋骨架与水平钢筋采用点焊,防止管道位置移动。当预应力管道位置与骨架钢筋发生冲突时,保持管道位置不变,适当移动普通钢筋位置。
5.0#段管道密集,混凝土浇筑后采用高压水管冲洗管道。竖向预应力压浆孔设在箱梁腹板内。侧面,在竖向波纹管上开孔设置注浆孔,并用密封胶带密封。
6.0#段腹板混凝土浇筑时,在内模处留设混凝土侧窗及捣固孔,以减少混凝土自由倾落高度,防止混凝土离析和对管道的过度冲击,并避免捣固棒与管道猛烈碰撞,浇筑至预留孔位置后,封闭并加固侧窗,继续向上施工。
三、挂篮施工
挂篮是大跨径箱梁悬臂浇筑法施工的主要设备,在施工中受深水、高墩、峡谷及气候等影响小,可以充分利用有限的空间,多次重复使用,易于掌握施工工艺和保证施工质量,在施工中对节段的施工误差可以不断地进行调整,从而保证悬灌施工的精度。
1.挂篮的安装标高要严格按设计标高进行安装;
2.预埋孔要准确设置,不得使联杆受弯;
3.锚固螺栓要借助千斤顶将其拧紧;
4.中间锚固系统的前端斜联杆和斜拉桥缆索内的预应力,要每根相等,准确地按工艺中给定的值或试验后的调整力进行设置;
5.外侧模板在锚垫板处不要包死;
6.两侧锚固系统的垫梁前钩与斜拉桥主梁的接触面一定要找平,如不平必须进行整修;
7.挂篮安装时一定要使每个调高楔块与斜拉桥主梁顶紧,并在主析后支架上用楔子楔紧;
8.新旧混凝土相连处模板一定要用螺栓联接,以免挂篮变形较大时漏浆;
9.悬灌混凝土时,必须从挂篮的前端分层均匀地向挂篮的尾端灌注;
四、梁段悬灌施工
梁段混凝土的悬臂灌注一般用泵送,坍落度一般控制在14～18cm,并应随温度变化及运输和浇注速度做适当调整。
1.箱梁各节段混凝土在浇注前,必须严格检查挂篮中线,挂篮底模标高;纵、横、竖三向预应力束管道;钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置,认真核对无误后方可灌注混凝土。为了保证箱梁的设计线形,应制定线形控制方案,确定各阶段的立模标高。
2.若能全断面一次灌注最好,否则应按以下顺序灌注。
(1)二次灌注:第一次由底板至腹板下承托;第二次为剩余部分。
(2)三次灌注第一次由底板至腹板下承托;第二次由腹板下承托至腹板上承托预应力管道密集处以上,第三次由腹板上承托至顶板。
3.混凝土的灌注宜先从挂篮前端开始,以使挂篮的微小变形大部分实现,从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。
4.各节段预应力束管道在混凝土灌注前,宜在波纹管内插入硬塑管作衬填,以防管道被压瘪;管道的定位筋应用短钢筋做成井字形,并与箱梁钢筋网架妥为固定,定位筋间距保持0.5-0.8m左右,以防混凝土振捣过程中波纹管道上浮,引起预应力张拉时产生沿管道法向的分力,酿成事故。
5.箱梁混凝土灌注完毕后,立即用通孔器检查管道,处理因万一漏浆等情况出现的堵管现象。
6.施工时应在挂篮上设风雨蓬,避免混凝土因日晒雨淋而影响质量。
五、合拢施工要点
合拢段施工时通常由两个挂篮向一个挂篮过渡,所以先拆除一个挂篮,用另一个挂篮走行跨过合拢段子至另一端悬臂施工梁段上,形成合拢段施工支架。合拢段长度一般采用1.5-2.0m,宜在低温合拢。应采用临时锁定措施,张拉部分预应力筋,浇筑合拢段混凝土,待合拢段混凝土达到设计强度后,张拉其余预应力筋,最后再拆除锁定装装置。
1.合拢段混凝土浇筑时间应选在日气温较低,温度变化幅度较小时锁定并灌注合拢段混凝土。
2.全桥必须同时均衡对称合拢。
3.合拢处刚性支撑的设计和临时束的张拉力必须严格按设计要求实施。刚性支撑锁定时间根据连续观测结果确定,要求在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间区间内,对称、均衡、同步锁定。
4.合拢施工时,不宜引起该段施工的附加应力,因此,在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载,使其变形相等,避免合拢段产生竖向应力。调整悬臂端合拢施工荷载,可设置水箱,注水调整。
5.合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级,并要求早强,最好采用微膨胀混凝土,并需做特殊配比设计。
6.连续预应力筋的张拉顺序应按照设计的规定,一般为先顶板后底板再腹板,先长束后短束,并对称实施张拉。
7.在合拢以前应对箱梁顶面标高及轴线进行联测,并连续观测气温变化及梁体相对标高的变化和轴线偏移量,观测合拢段在温度影响下的梁体长度变化,以确定合拢时间,并为选择合拢临时锁定方式提供依据。
8.合拢段混凝土灌注完成后养生期间,要做好合拢段的降温工作。常用的降温措施有:梁顶面洒水降温,梁侧喷水降温,箱梁内洒水及通风降温。
9.当合拢段混凝土达到设计要求的强度后,应解除另一端的支座临时固结约束,完成体系转换。解除临时固结约束后,应注意观察永久支座的下沉量,并做好记录,以校核转换效果。
随着悬臂施工技术的进步和完善，施工机械化程度的提高，加上电子计算机辅助进行桥梁结构内力分析计算及施工控制，使悬臂施工法成为现代大跨径桥梁建造的主要施工方法，这也推动了桥梁进一步向高强、轻型、大跨方向发展。
【关键词】桥梁；悬臂施工工艺；悬臂浇筑
一、悬臂浇筑施工工艺
悬臂灌筑法又称挂篮法。在墩柱两侧常采用托架支撑,灌筑一定长度的梁段,称为起步长度。以此节段为起点,通过挂篮的前移,对称平衡地向两侧逐段灌筑混凝土,并施加预应力,如此循环作业,每浇筑完一段(3～8m),待混凝土达到设计强度后张拉纵向预应力钢绞线,然后向前移动挂篮,进行下一段施工。
悬臂灌筑施工时梁体一般分四大部分浇筑,主要程序如下:
1.在墩顶托架上浇筑0#段,并实施墩梁临时固结系统。
2.在0号段上安装悬臂挂蓝,向两侧依次对称地分段浇筑主梁至合龙前段。
3.在临时支架或梁端与边墩间的临时托架上支模浇筑现浇梁段。
4.主梁合拢段可浇筑。
二、0#段施工技术
在各梁段中,0#段的纵向预应力束根数最多,普通钢筋密布,管道纵横,构造复杂,施工难度极大,是梁段施工的关键。
1.墩身施工完成后,在矩形空心墩墩壁之间底托采用20mm厚的钢板,钢板横向间距1.0m,在钢板上安装横担工字钢后,纵向铺设工字钢,间距0.5m,在工字钢上安装木排架,在木排架上铺设0#段底模。
2.支架拼装好以后,采用砂袋法或水箱加水进行预压,预压荷载按0#段混凝土重量及其它相关施工荷载总重量的1.25倍考虑。
3.0#段施工时,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。
4.0#段钢筋及管道密集,钢束管道位置采用定位钢筋网片固定,定位钢筋网片牢固地焊在钢筋骨架上,定位钢筋网片间距为0.5m,并且定位钢筋网片所焊的钢筋骨架与水平钢筋采用点焊,防止管道位置移动。当预应力管道位置与骨架钢筋发生冲突时,保持管道位置不变,适当移动普通钢筋位置。
5.0#段管道密集,混凝土浇筑后采用高压水管冲洗管道。竖向预应力压浆孔设在箱梁腹板内。侧面,在竖向波纹管上开孔设置注浆孔,并用密封胶带密封。
6.0#段腹板混凝土浇筑时,在内模处留设混凝土侧窗及捣固孔,以减少混凝土自由倾落高度,防止混凝土离析和对管道的过度冲击,并避免捣固棒与管道猛烈碰撞,浇筑至预留孔位置后,封闭并加固侧窗,继续向上施工。
三、挂篮施工
挂篮是大跨径箱梁悬臂浇筑法施工的主要设备,在施工中受深水、高墩、峡谷及气候等影响小,可以充分利用有限的空间,多次重复使用,易于掌握施工工艺和保证施工质量,在施工中对节段的施工误差可以不断地进行调整,从而保证悬灌施工的精度。
1.挂篮的安装标高要严格按设计标高进行安装;
2.预埋孔要准确设置,不得使联杆受弯;
3.锚固螺栓要借助千斤顶将其拧紧;
4.中间锚固系统的前端斜联杆和斜拉桥缆索内的预应力,要每根相等,准确地按工艺中给定的值或试验后的调整力进行设置;
5.外侧模板在锚垫板处不要包死;
6.两侧锚固系统的垫梁前钩与斜拉桥主梁的接触面一定要找平,如不平必须进行整修;
7.挂篮安装时一定要使每个调高楔块与斜拉桥主梁顶紧,并在主析后支架上用楔子楔紧;
8.新旧混凝土相连处模板一定要用螺栓联接,以免挂篮变形较大时漏浆;
9.悬灌混凝土时,必须从挂篮的前端分层均匀地向挂篮的尾端灌注;
四、梁段悬灌施工
梁段混凝土的悬臂灌注一般用泵送,坍落度一般控制在14～18cm,并应随温度变化及运输和浇注速度做适当调整。
1.箱梁各节段混凝土在浇注前,必须严格检查挂篮中线,挂篮底模标高;纵、横、竖三向预应力束管道;钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置,认真核对无误后方可灌注混凝土。为了保证箱梁的设计线形,应制定线形控制方案,确定各阶段的立模标高。
2.若能全断面一次灌注最好,否则应按以下顺序灌注。
(1)二次灌注:第一次由底板至腹板下承托;第二次为剩余部分。
(2)三次灌注第一次由底板至腹板下承托;第二次由腹板下承托至腹板上承托预应力管道密集处以上,第三次由腹板上承托至顶板。
3.混凝土的灌注宜先从挂篮前端开始,以使挂篮的微小变形大部分实现,从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。
4.各节段预应力束管道在混凝土灌注前,宜在波纹管内插入硬塑管作衬填,以防管道被压瘪;管道的定位筋应用短钢筋做成井字形,并与箱梁钢筋网架妥为固定,定位筋间距保持0.5-0.8m左右,以防混凝土振捣过程中波纹管道上浮,引起预应力张拉时产生沿管道法向的分力,酿成事故。
5.箱梁混凝土灌注完毕后,立即用通孔器检查管道,处理因万一漏浆等情况出现的堵管现象。
6.施工时应在挂篮上设风雨蓬,避免混凝土因日晒雨淋而影响质量。
五、合拢施工要点
合拢段施工时通常由两个挂篮向一个挂篮过渡,所以先拆除一个挂篮,用另一个挂篮走行跨过合拢段子至另一端悬臂施工梁段上,形成合拢段施工支架。合拢段长度一般采用1.5-2.0m,宜在低温合拢。应采用临时锁定措施,张拉部分预应力筋,浇筑合拢段混凝土,待合拢段混凝土达到设计强度后,张拉其余预应力筋,最后再拆除锁定装装置。
1.合拢段混凝土浇筑时间应选在日气温较低,温度变化幅度较小时锁定并灌注合拢段混凝土。
2.全桥必须同时均衡对称合拢。
3.合拢处刚性支撑的设计和临时束的张拉力必须严格按设计要求实施。刚性支撑锁定时间根据连续观测结果确定,要求在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间区间内,对称、均衡、同步锁定。
4.合拢施工时,不宜引起该段施工的附加应力,因此,在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载,使其变形相等,避免合拢段产生竖向应力。调整悬臂端合拢施工荷载,可设置水箱,注水调整。
5.合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级,并要求早强,最好采用微膨胀混凝土,并需做特殊配比设计。
6.连续预应力筋的张拉顺序应按照设计的规定,一般为先顶板后底板再腹板,先长束后短束,并对称实施张拉。
7.在合拢以前应对箱梁顶面标高及轴线进行联测,并连续观测气温变化及梁体相对标高的变化和轴线偏移量,观测合拢段在温度影响下的梁体长度变化,以确定合拢时间,并为选择合拢临时锁定方式提供依据。
8.合拢段混凝土灌注完成后养生期间,要做好合拢段的降温工作。常用的降温措施有:梁顶面洒水降温,梁侧喷水降温,箱梁内洒水及通风降温。
9.当合拢段混凝土达到设计要求的强度后,应解除另一端的支座临时固结约束,完成体系转换。解除临时固结约束后,应注意观察永久支座的下沉量,并做好记录,以校核转换效果。
随着悬臂施工技术的进步和完善，施工机械化程度的提高，加上电子计算机辅助进行桥梁结构内力分析计算及施工控制，使悬臂施工法成为现代大跨径桥梁建造的主要施工方法，这也推动了桥梁进一步向高强、轻型、大跨方向发展。