宽幅箱梁悬臂施工控制关键技术的探讨

石杰荣，雷双龙，毛久海

(陕西高速集团西潼改扩建项目管理处，陕西渭南 741000)

宽幅箱梁悬臂施工控制关键技术的探讨

石杰荣，雷双龙，毛久海

(陕西高速集团西潼改扩建项目管理处，陕西渭南 741000)

预应力混凝土连续梁桥桥跨布置为(47+80+47)m，主梁采用单箱双室箱形截面，三向预应力体系。本文就宽幅箱梁悬臂施工控制中的挂篮变形控制、梁体剪力滞效应测试、梁体合龙顺序等关键技术进行了分析和探讨，通过采取相应的技术措施保证了桥梁施工安全。

桥梁 预应力 悬臂施工 施工控制

1 工程概况

某预应力混凝土连续梁桥桥跨布置为(47+80+ 47)m，主梁采用单箱双室箱形截面，三向预应力体系，采用挂篮悬臂浇筑施工，箱梁根部高度5.20 m，跨中梁高2.40 m，其间梁高按1.6次抛物线变化，箱梁顶板宽20.65 m，底板宽14.50 m，悬浇2#～7#段为3 m，8#～11#段为4 m，边跨及中跨合龙段为2 m。

该桥在施工控制进程中遇到了以下技术问题:

1)采用菱形挂篮，由于箱梁较宽采用了单箱双室截面形式，与此相适应，挂篮采用了三片主桁式结构。挂篮的受力安全及变形协调性是技术难点之一。

2)由于箱梁较宽，箱梁实际的剪力滞效应是这次施工监测的主要内容。

3)按图纸中的施工顺序，墩梁临时固结要等到跨中合龙(全部合龙束张拉到位)后才予以拆除，此工序下结构(如桥墩)受力安全是否有保证，也是关键问题之一。

本文对实际工程中这些问题分析解决的措施与过程进行了阐述。

2 挂篮变形控制

挂篮的变形控制主要包括两个方面:竖向变形控制保证挂篮具有足够的竖向刚度，关系到梁体的线形控制，是悬臂施工中设置立模高程的重要指标;横向协调变形控制保证挂篮具有足够的横向刚度，保证3片主桁协同受力变形，防止因挂篮横向刚度不足造成立模困难。

2.1 挂篮抗竖向变形能力测试

为了保证挂篮的承载能力及抗竖向变形能力满足施工的需要，除在设计阶段加以考虑外，还在挂篮整体拼装完成后，正式使用前，对挂篮进行了预压试验，对挂篮的承载能力及抗变形能力进行了检验。

挂篮预压试验采用混凝土试块作为加载荷载。试验最大荷载为最大悬浇节段结构荷载的120%，2#块重量为1 990 kN，加载至120%时的荷载(单侧)为199 ×120%=2 380 kN。同一桥墩上的两个挂篮同步加载。

采用分级加载方式对挂篮进行加载和检测。单侧挂篮加载荷载分别为0→25%额定荷载→50%额定荷载→80%额定荷载→100%额定荷载→120%额定荷载→持荷12 h→卸载，共分5级进行加载和观测。

主要观测内容为:主桁杆件受力测试，后锚受力测试，前吊装置受力测试;前横梁位移测试，底篮前托梁位移测试，后锚、前支点位移测试。主要测试结果列于表1。

表1 最大受力时的实测值

从实测结果看，挂篮受力杆件实测值均小于理论值，承载能力满足要求。

主桁变位:36.7 mm－10.1 mm(残余变形)－10.5 mm(后锚变形)－0.8 mm(前支变形)=15.3 mm，满足设计关于挂篮主桁变位不大于20 mm的要求。

2.2 挂篮横向刚度

挂篮的横向刚度主要是满足挂篮3片主桁的协同变形要求。如果横向刚度不足，很容易造成挂篮行走不良，以及挂篮各主桁相对位置不能保持造成立模高程调整困难。而挂篮的横向受力状态很难通过计算分析准确量化，实际中通过加大横向联系的构件刚度、控制走形系统的高程等措施来保持各主桁相对位置，防止挂篮出现横向的永久性变形。实践证明这些措施是得当的。

3 箱梁的剪力滞测试

箱梁由于尺寸较大，容易出现截面正应力分布不均，这就是常说的剪力滞效应。本次在箱梁布置了应变测点，对该桥的剪力滞效应进行了测试。测点布置见图1。图2给出了某一工况下实测顶、底板的应变分布情况。从图中可以看出，由于该桥采用了单箱双室截面，有效地改善了箱梁的剪滞效应，结构的剪力滞效应不显著。

图1 测点布置

图2 某工况实测顶板和底板的应变分布

4 箱梁合龙工序

按设计的施工顺序，墩梁临时固结要等到中跨合龙(全部合龙束张拉到位)后才予以拆除。这与一般的合龙顺序有一定的差异，通常情况下，边跨合龙完成后即解除墩梁的临时固结，这样中跨合龙及合龙束张拉时墩身将不会承受附加弯矩和剪力。而如果按设计单位提供的合龙次序，桥墩受力是否安全成为各方关注的问题。

为保证结构的受力安全，建立了有限元模型，重点对中跨合龙及合龙束张拉时墩身的受力进行了分析。分析结果见图3。

图3 受力分析(单位:kN)

由计算可知，桥墩受压侧最大应力为6.55 MPa，小于C50抗压设计强度;桥墩受拉侧最大拉应力为2.65 MPa与C50抗拉强度标准值持平。

考虑到实际计算中未考虑临时支撑结构的贡献，以及桩的作用(这样计算中墩身刚度偏大，导致其分担的内力也偏大)，可以判断按设计单位提供的合龙次序施工，墩身受力安全问题不大。

另外，根据设计，桥梁边、中跨合龙施工时需拆除挂篮，换为吊架施工，后由于工期要求，施工单位希望在不拆除挂篮的情况下合龙，经分析计算，由于工序的改变对结构内力及变形控制影响都较小，因此同意了施工单位的工序变更要求。

5 结论

不同结构的施工都会遇到一些技术问题，解决问题的方式、方法也各有差异。本文对某宽幅预应力连续箱梁悬臂施工中遇到的问题及解决过程进行了介绍，希望为同类结构的施工提供借鉴。

［1］王武勤.PC桥梁悬臂灌注施工挂篮的发展［J］.桥梁建设，1997(4):55-57.

［2］李建安，梁涛，杨洋.连续梁桥悬臂施工挂篮局部受力状态分析［J］.铁道建筑，2011(1):12-14.

U445.466

B

1003-1995(2011)02-0048-02

2010-10-08;

2010-11-20

石杰荣(1971—)，男，陕西府谷人，高级工程师。

(责任审编 王红)