张家港大桥合龙段挂篮法施工关键技术*

薄晓峰 孙建华

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1 张家港大桥（Ⅰ幅）挂篮施工概述

张家港大桥I辅道为三跨连续预应力混凝土变截面箱梁，跨度（38.75+65+38.75）m。主梁截面为单箱双室箱梁，箱体顶板宽20 m、厚0.28 m，底板宽12 m、厚0.532～0.975 m，箱梁根部梁高4 m、跨中梁高2.0 m，外腹板厚0.5～0.7 m、内腹板0.5～0.7 m，翼缘板悬臂长为4.0 m、端部厚0.2 m、根部厚0.65 m。

主桥箱梁边跨包括合龙段和现浇段共12 个节段，其中0#段长3 m，1#段长4 m，2～5#段长3 m，6～9#段长3.5 m，10#段长2 m，11#段长2.89 m，12#段长0.14 m。10#段为合龙段，11#、12#段为边跨现浇段。

本工程挂篮采用三角形无压重形式，先进行边跨现浇段合龙。边跨合龙前在边跨悬臂端施加合龙段自重1/2的压重并安装边跨合龙的劲性骨架，边跨合龙段混凝土浇筑需与压重减轻同步，使其满足平衡施工加载要求，预应力张拉、灌浆且混凝土强度满足后可拆除边跨挂篮及支架。边跨合龙后，需拆除0#块临时固结（本工程采用6 根临时锁定柱），中跨合龙前需用劲性骨架使两悬臂端临时连接，保持相对固定[1]。同样在两悬臂端施加压重，混凝土浇筑过程中减轻压重，待混凝土强度达到要求进行预应力张拉工作后，形成连续预应力梁受力状态，如图1所示。

图1 张家港大桥纵断面布置示意

2 大桥边跨合龙段施工要点简述

本工程11#、12#梁段为边跨合龙现浇段，梁段下方搭设碗扣式满堂支架，支架搭设完成后需以1.2 倍施工荷载进行预压，以消除非弹性变形。

边跨合龙前，梁体以0#块为支点中心，处于平衡对称的双悬臂状态，边跨合龙后梁体一边支撑于墩身，另一边为单悬臂受力状态，此时梁体弯矩情况发生变化，需及时按图纸要求张拉预应力束。预应力张拉灌浆完成且梁体强度满足要求后，为保证梁体的自由伸缩，需解除6 个设置于0#块的临时锁定柱。实际施工过程中，混凝土龄期及强度达到后，按图纸要求张拉顶底板纵向合龙束和竖向预应力筋并灌浆。张拉前先解除体系临时水平支撑，以消除体系外水平支撑对预应力张拉效果的影响。张拉顺序采用先底板束后顶板束、先长束后短束，顶底板交错进行的方式将合龙束拉到设计值。

实际施工过程中的监测结果表明：23时，悬臂端底板标高达到最高，且此时大气温度基本稳定。此时的合龙口长度随气温变化较小，合龙段两侧的高差（除去竖曲线的影响）为9 mm，小于20 mm，满足规范及设计要求，顺利完成边跨合龙。

3 中跨合龙要点分析

合龙段施工顺序为：合龙段设置劲性骨架→安装合龙模→加平衡压重→浇筑混凝土→分级拆除压重→合龙完成。中跨合龙段长2 m，采用吊架施工，即把吊架悬挂在已浇筑成型的2 个箱梁的端头上进行施工。施工步骤为：制作吊架后，设置平衡重和刚性骨架、支模、绑扎钢筋、安放预应力管道，然后选择时间浇筑混凝土，同时分级卸掉平衡重，最后张拉预应力束、压浆封锚。

大桥中跨合龙段施工涉及的要点分析如下：

1）中跨合龙前需先将梁墩临时锚固放松（即0#块6 根锁定柱），临时锁定柱的释放应对称进行，逐渐凿除。临时锁定柱凿除前后应监控梁段标高情况，出现异常及时停止施工并查找原因，确保安全可靠[2]。

2）设置平衡压重，以保证合龙段施工时混凝土始终处于稳定状态。合龙段施工时悬臂端加载应尽量做到对称平衡，平衡设计遵循弯矩平衡的原则。平衡设计中考虑如下几种施工：合龙段劲性骨架自重及浇筑前作用于骨架的相关荷载；直接作用于合龙段的荷载；合龙段混凝土自重。合龙段混凝土在凝结前其质量由劲性骨架承受，在混凝土浇筑前通过设置一半的平衡压重代替，平衡压重可避免劲性骨架薄弱处受剪切破坏，混凝土浇筑需与压重减轻同步。

3）合龙前临时连接固定。由于合龙前后梁体受力情况变化复杂，特别是新浇筑的合龙段混凝土容易产生温度应力及收缩裂缝。故在中跨合龙前通过劲性骨架将梁体两悬臂端连接固定，根据实际情况考虑施加临时预应力，通过合理的预加拉应力使劲性骨架满足温度变化下的受力平衡[3]。本工程设计了由4 根钢接杆组成的临时支撑，分别位于箱梁顶、底板与腹板的交会处附近。钢接杆按图纸预先拼焊好后，在箱梁两端对应预埋件上就位和焊接，张拉临时预应力钢束，形成顶压抗拉的近于刚性的接头。边跨合龙与中跨合龙挠度控制严格按施工监控要求进行。劲性骨架布置如图2所示。

图2 合龙段劲性骨架平面布置示意

4）主梁合龙段施工影响因素较多且复杂，在混凝土强度增长过程中，将承受纵向两侧已浇筑节段的拉压作用，应尽可能缩短合龙段混凝土浇筑时间。为尽量减少温度对混凝土浇筑的影响，中跨合龙段施工考虑在温度相对较低且变化小的时段进行，原则上浇筑的混凝土需处于升温受压状态下终凝形成强度，避免出现拉应力造成混凝土开裂。本工程施工时处于冬季，并于凌晨进行合龙段浇筑，在相关监测数据保证下实现顺利合龙具体各步实施安排如下：当天23:00开始锁定劲性骨架，锁定应尽快完成；当天24∶00～次日6:00进行混凝土浇筑，混凝土浇筑应在次日6:00前结束；混凝土浇筑后，应做好养护工作。混凝土养护期间，对主梁进行覆盖并洒水，降低梁体温度。

4 大桥施工监测情况

挂篮悬臂浇筑阶段主要对悬臂根部A1～A4截面的正应力进行监测，监测数据证明，实测值和理论值发展趋势基本相同，张拉阶段应力实测值与理论值较为接近，主梁控制截面应力在允许范围之内[4]。监测布置如图3所示。

图3 应力监测截面布置

5 结语

当梁桥采用挂篮法悬臂浇筑施工时，在合龙段完成前后受力体系会进行转换。为保证施工的安全稳定，先进行两侧边跨的合龙，边跨合龙完成后及时进行相关预应力束张拉工作，以满足由于边跨合龙后梁体某些部位的弯矩方向变化。中跨合龙前做好平衡压重及两悬臂端的劲性骨架连接固定，合龙段混凝土的温度控制十分重要，一般选择凌晨进行浇筑工作，此时处于由低温逐渐升温的状态，有利于避免拉应力的出现引起混凝土开裂。合龙工作完成后整个梁体就处于设计的连续梁工况下，需及时进行预应力束的张拉工作，确保应力、弯矩情况满足设计要求。

通过本次张家港大桥预应力混凝土连续箱梁的施工，可以看出，挂篮法悬臂浇筑施工必须严格控制合龙段等关键工序，以保证成桥后的受力状态满足设计要求，达到最佳的受力结构状态，保证桥梁使用寿命。