桥梁悬臂现浇挂篮施工技术分析

王韶霞

(山西路桥第六工程有限公司,山西 晋中 030600)

1 项目背景

某桥梁项目的全线长度为503.7 m，主跨采用的是预应力混凝土连续钢构箱梁(跨径为65 m+80 m+110 m+80 m+65 m)，桥面宽度时12.5 m，从桥中心位置构建宽度为0.5 m的分隔带，箱梁底部宽度为8.0 m，顶板厚度为12.6 m，悬臂长度为2.5 m，最低位置的梁高度接近为3.0 m，最高位置的梁高度接近6.2 m。其中悬浇梁选择的是C50高强混凝土，施工技术为悬臂现浇挂篮施工技术。

2 挂篮结构设计及验算

此项目采用的挂篮是菱形桁架方式，其基本包括主桁架、吊杆系统、行走设备与锚固系统等。挂篮结构重量为自身重量(45 t)+防电设备(11 t)=56 t，满足了基本规范要求。桁架是挂篮结构体系的核心部分，也是结构承重关键部分，桁架式承重主梁的后端和桥梁是以精轧螺纹钢筋的方式连接成为锚杆，同时通过配重横梁把桁架安全锚固于已浇筑成型的箱梁底部，把锚杆的下部提前埋设于精轧螺纹钢筋之上。在挂篮设计阶段必须保证稳定性、安全性，而且具备良好的刚度与强度，选择MIDAS软件实现挂篮结构与重量等参数的模拟，同时根据允许应力方法完成相关性能计算，例如杆件受力状态、空载行走平稳性以及混凝土浇筑倾覆现象等[1]。此外，合理设计底篮纵梁、挂篮横梁以及挂篮吊杆等关键部位结构，然后验算其性能是否可以符合要求。通过采用MIDAS软件验算得出，挂篮各项性能都符合规范要求。

2.1 确定设计参数

根据桥梁项目设计情况挂篮重量按照G=56 t，而混凝土重量G混凝土=135 t；施工阶段人员以及材料等堆放形成的荷载取值为260 kg/m2；插入式振捣棒对水平模板形成的荷载值为200 kg/m2；挂篮空载行走状态下的冲击系数为1.35；混凝土浇筑状态下冲击系数为1.1；坑倾覆安全系数确定为1.5；胀模系数取值为1.05。此外，A3钢材容许应力[σ]=170 MPa，[τ]=100 MPa；弹性模量取值E=210 GPa。

2.2 荷载组合

具体荷载组合方案如表1所示。

表1 荷载组合方案

表1中，方案I计算的是主承重系统强度与稳定性；方案II计算的是系统刚度；方案III计算的是挂篮行走条件下的稳定性。

2.3 验算结果

通过计算确定如下：①挂篮基于行走条件下抗倾覆安全系数是K0=1.53，其符合设计规定的基本要求(即≥1.5)；②挂篮基于空载条件下抗倾覆安全系数是Ks=1.6其符合设计规定基本要求(即≥1.5)[2]。针对挂篮不同条件下的不利状态实施计算，得出的结果表明挂篮所有性能指标满足设计规定基本要求。

3 施工技术

该桥梁项目中悬臂现浇挂篮施工流程如图1所示。

图1 桥梁悬臂现浇施工流程

3.1 挂篮拼装

此桥梁项目中墩顶0#块是悬臂现浇挂篮施工的重点，其直接影响桥梁结构的安全性与稳定性。待0#块托架浇筑施工结束之后，紧接着就要实施挂篮结构拼装，同时由此梁端中心段朝向两侧的顺序实施对称式装配。

1)安装行走钢板。把0#梁段腹板表面上的泥土等杂质彻底清理，保证表面干净、整洁，紧接着实施砂浆找平处理，同时在砂浆上规范铺设钢板(必须保证钢板厚度与宽度等指标符合工程要求)，最后准确测量箱梁中心线、主桁中线与轨道端头等重要部位[3]。

2)吊装菱形桁架。从项目施工现场划定安全区域，以吊车的方式把菱形桁架吊放在前后支座上，同时保证紧密连接。然后从桁架后端进行精轧螺纹钢筋和扁担梁的规范安装，确保其与箱梁顶板稳定锚固，也能够提升桁架结构的稳定性。

3)吊装前上横梁。需要提前把前吊杆与后吊带牢固栓接在底模托梁之上，然后以整体吊装方式进行底模系统吊装。

4)装配外侧模滑梁。从0#梁外模框架之内，根据设计方案内容要求插入外模滑梁，然后在指定位置安装吊架与吊杆，缓慢、匀速、稳定地吊起外模。待挂篮拼装施工结束之后，采用全站仪设备对挂篮中线进行合理调整，一直到中心位置符合规定要求。同时选择水准仪抄平精准调节其标高，然后结合设计要求建立预拱度。

3.2 挂篮预压

在挂篮拼装施工完成之后，紧接着就要实施预压，一般预压压力应控制为挂篮自重1.2倍，以免挂篮发生非弹性变形，并通过测量与计算确定挂篮弹性变形值，然后合理设置模板预压值，把箱梁标高调整至相应位置。在挂篮预压阶段主要选择砂袋方式实施预压，而砂袋必须从特定区域进行集中配装，通过运输车运到项目施工现场，然后采用吊车方式把砂袋吊放到模板指定部位，由此就完成了挂篮预压。

3.3 钢筋工程

底板上、下层钢筋网片焊接施工阶段，需要以“马凳筋”的方式垫起，同时严格控制上、下层钢筋间隔距离，保证焊接稳定、牢固。从钢筋骨架中设置预应力筋成孔管道，采取措施进行固定处理。以定位网筋安装为例，应提前确定钢绞线中心位置，然后按照规范要求进行安装。此外，预应力制孔中混凝土浇筑必须严格控制振捣棒与波纹管等的接触，同时波纹管禁止以电焊或是气割方式进行制作。接头凿毛处理阶段也不能选择金属类工具进行敲击。在钢筋绑扎稳定、牢固之后，紧接着进行管道安装，然后根据规范要求仔细检查管道安装质量，以提升管道的稳定性与安全性。

3.4 混凝土工程

箱梁混凝土浇筑施工以悬臂内端为起点，将根部和前段混凝土进行相连，采用两端对称浇筑施工方式，且必须采取措施全面保护预应力管道，针对管道内部的残渣等清理干净。此外，混凝土浇筑施工需要对施工荷载进行合理控制，尽可能保证两端的荷载处在平衡状态[4]。而混凝土振捣施工时必须贯彻“快插慢拔”的基本原则，直至振捣无明显沉降、气泡且表面平坦泛浆为止。

3.5 预应力施工

预应力施工效果直接影响桥梁结构的安全性与稳定性，所以混凝土强度必须≥设计强度要求的90%，同时混凝土龄期≥7 d，然后才可以正式实施钢束张拉。以箱梁纵向预应力钢束的张拉为例，需要保证横截面处于对称状态，同根纵向钢束张拉阶段应确保两端同步张拉。

3.6 孔道压浆

此项目中孔道压浆采用的是真空辅助压浆方法，主要材料使用的是水泥浆(需要掺入适量微膨胀剂)。在孔道压浆之前，必须把锚具附近孔洞以及可能出现冒浆的间隙实施封堵处理，以有效控制冒浆问题。水泥浆的搅拌时间应≥2 min，待浆液稠度表现均匀即可停止搅拌。以曲线孔道与竖向孔道压浆施工为例，选择的压入点主要是最低位置的压浆孔，选择的排出孔是最高位孔，待上、下孔浆液稠度一致，然后将出浆阀关闭并立即停止注浆。在孔道压浆施工结束48 h之后，需要认真、仔细检查注浆孔与出浆孔的浆液变化情况，若是未能达到规范要求则必须实施补浆。

4 总 结

本文结合桥梁项目实际情况，简要分析了挂篮结构设计及验算，同时重点研究了悬臂现浇挂篮施工技术，主要包含了挂篮拼装、挂篮预压、钢筋工程、混凝土工程、预应力施工以及孔道压浆等。实践表明，此桥梁项目采用悬臂现浇挂篮技术，保证了桥梁施工安全及质量，也为类似项目施工提供了借鉴。

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