预应力混凝土连续梁桥挂篮施工控制方法研究

陶云德

（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001）

1 项目简介

本研究以某桥梁工程为例，对该工程的连续梁桥挂篮施工控制方法展开探究。该工程建设结构为变截面连续箱梁，中跨108m，边跨65.5m，跨径规格239m。其中，跨中高度为2.9m，中墩梁高度为6.3m。桥梁结构中以中央分隔带作为中心，采用对称布设方式，中央分隔带左侧和右侧结构、规格均相同。如表1所示为主梁一半结构布设方案。

表1 主桥结构

按照表1中的结构及规格部署，计算总桥梁的断面规格为33m。另外，主桥采用单箱单室断面布设，梁箱的全宽规格为15.8m。桥梁结构中，采用直腹式布设腹板，厚度为500mm。为了提高桥梁结构稳定性，中墩支点位置加厚500mm，即存储厚度规格为1000mm，底板处的中跨合拢段厚度设置为300mm，同样中墩支点位置加厚，规格为800mm，两端墩支点位置加厚，规格为700mm，顶板厚度设置为280mm，悬臂两端高度设置为225mm，根部高度设置为550mm。

本桥梁工程施工期间，采用膺架施工方法，完成边跨现浇筑，浇段长度为10.45m；采用悬臂吊架施工方法，完成合拢段施工，长度为2m。其他桥梁结构采用挂篮悬臂施工方法，分段施工，严格控制施工质量。

2 连续梁桥挂篮结构

当前应用较多的梁桥挂篮形式有4 种，分别是菱形式、平行桁架式、三角形式、斜拉式。本工程采用的挂篮形式为菱形式，该形式挂篮结构主要由6部分组成，分别是锚固系统、行走系统、主承重系统、内外模系统、底模系统、悬吊系统。

3 连续梁桥挂篮施工

3.1 施工流程

挂篮拼装作为挂篮结构搭建的重要组成部分，施工流程的合理性对施工质量的影响较大。完整桥梁中墩0#施工任务后，开始安排挂篮安装施工任务。如图1所示为挂篮安装施工主要流程。

图1 挂篮安装施工主要流程

（1）轨道安装：采用中心对称方法，在0#处布设行走轨道。以桥面竖向钢筋作为固定位置，将轨道锚固定在其上方。为了加强结构稳定性，在轨道下方布设5 个锚固点，固定彼此之间的间距为50cm。

（2）主桁系统安装：按照图纸设计方案，组装部件形成单片菱形桁架，而后采用吊装方法运送到设定位置。另外，利用扁担梁锚固定挂篮尾部，使其与墩稳定连接。其中，使用到的连接材料包括预埋后锚钢筋、预应力钢筋。

（3）悬吊系统安装：利用销轴连接竖杆耳板与中门架，同样利用销轴连接竖杆两侧耳板与侧面吊架。位于上弦杆连接板与前横梁的连接，选取螺栓作为连接材料建立连接。与此同时，可采用焊接工艺，加强护栏斜撑的结构稳定性。完成上述安装任务后，安装护栏，同时在桥梁表面上铺装平台木板，形成完整的悬吊系统。

（4）底篮系统安装：按照底篮结构设计方案，安装组成部件，主要包括底模板、前托梁操作平台、前托梁、平台梁、后托梁操作平台、底纵梁。利用10t 倒链吊挂后托梁，使用2根链条施工。其中，前吊杆与底托系统前托梁销轴连接，后吊杆与底托系统后托梁销轴连接，其他结构均按照部署方案连接。

（5）模板系统安装：将外侧模吊梁与模板组合到一起吊装，选取直径为32mm 的精扎螺纹钢作为吊装工具，使用数量3 根，用于外侧模提吊扁担梁。选取直径为32mm 的精扎螺纹钢2 根，作为扁担梁固定工具，与前横梁连接。接下来，绑扎腹板钢筋、内模等底筋，按照挂篮结构安装。

3.2 挂篮预压

挂篮预加载试压作为挂篮投入使用前的关键步骤，通过检验实际承载能力，判断当前挂篮结构性能，以此判断工况最不利情况下挂篮的安全性能是否达到工程安全标准，以非弹性变形量和弹性变形量作为测试标准，对梁结构的浇筑质量安全性加以判断。

关于挂篮预压环节中的加载值确定方案为：以安全系数、挂篮承载力作为分析指标，在最大荷载基础上扩大1.2 倍，作为荷载试压拟定值。

关于加载程序的设计为：本设计方案采用堆载预压方法，开发预压荷载程序。其中，荷载按照计算受力的100%进行有效控制，将其分为4 个等级，分别为25%荷载、50%荷载、75%荷载、100%荷载，利用沙袋逐级堆载。

3.3 挂篮行走

对桥梁的各个节段采取预应力张拉处理，而后进行压浆，待两项施工环节结束后，拆除提吊杆。然后，根据挂篮结构设计方案，测量位于前横梁上的千斤顶高度，将其与标准参数进行比较，计算高度差，根据差值计算结果调节高度，从而使得混凝土表面的内模、底模、外侧模得以脱离。继续拆除后锚钢筋，向底盘滑轨施加倾覆力。检查各个节段混凝土浇筑情况，如果达到施工标准，则在其上方铺设新轨道，采用焊接工艺，与原轨道连接到一起。

为了提高挂篮行走过程中结构稳定性，本施工方案利用滑梁吊点扣架进行稳固，将其安装在顶板预留孔位置。挂篮行走过程中，将平移、匀速前行、同步作业作为操控标准，对菱形桁架移动加以控制。其中，涉及到的操控方法有两种，包括经纬仪定线、划线吊垂球，选择其中一种即可。通过实时检测箱梁轴线、挂篮中线在挂篮行走过程中产生的偏差，及时发现作业问题，第一时间利用千斤顶纠正偏差。考虑到挂篮行走过程中可能出现安全问题，所以本施工方案利用钢丝绳，将竖向蹬筋与挂篮尾部连接到一起，当挂篮向前移动的距离越来越大时，蹬筋与挂篮尾部连接处逐渐放松。与此同时，内模系统、主构架、外侧模、底模均向前移动，检测到其达到待浇筑节段处，停止前移。

当挂篮达到设定位置时，开始后锚固定施工。利用反扣轮转移倾覆力，使其转入后锚钢筋，而后按照施工设计方案安装底模后吊杆，测量高度参数和位置参数数值，与标准数值进行比较，适当调节。

4 混凝土连续梁桥挂篮施工控制

为了提高挂篮施工质量，本研究从多个施工要点出发，根据多年施工经验，提出一些施工控制方法，希望对此类型工程的施工控制方案设计有所帮助。

4.1 模板安装与钢筋绑扎

关于模板安装施工控制，选取吊架作为施工工具，将内模盖在梁体顶板上，通过设置拉杆，实现内模与外模之间的连接。考虑到混凝土材料前后浇筑连接处可能出现漏浆问题，因而对接缝进行加密处理。本工程选择泡沫作为加密材料，将其填塞在缝隙处，利用拉杆和吊带，向泡沫施加压力，使其得以更加密实，从而降低缝隙漏浆可能性。

关于钢筋绑扎施工控制，严格按照设定的施工工序开展任务，从而避免施工技术问题引发的挂篮施工质量影响。第1 步，布设底板处的钢筋，按照施工图纸搭建预应力管道。第2 步，创建隔板钢筋体系和腹板钢筋体系，与预应力管道建立连接，利用钢筋混凝土材料施工。第3 步，绑扎顶板钢筋，与预应力管道建立连接。施工期间，严格控制钢筋连接牢固性，从而保证挂篮钢筋结构得以形成整体。其中，顶板处和底板处的钢筋与腹板钢筋的连接牢固性是检测的重要指标，通过实时检测，保证施工质量。另外，以桥梁连续性作为施工控制标准，以部署在梁段之间的纵向钢筋作为控制对象，采取绑扎拦截方式控制结构连续性。

4.2 混凝土浇筑

施工顺序、施工工艺、参数控制作为混凝土浇筑质量控制的重要指标，施工过程中必须对这些指标加以施工控制。

（1）混凝土浇筑的施工顺序为：以顶板作为首个浇筑部位，待其浇筑结束后，开始对腹板进行混凝土浇筑，最后的浇筑位置是顶板。需要强调的是，整个浇筑过程均以挂篮中心作为基准，保持两端对称。

（2）混凝土施工工艺的控制。以挂篮前端作为浇筑起点，而后向后方延展，直至完成后端的浇筑。另外，顶板处混凝土的浇筑，必须是以两侧作为起点，以中央作为终点，采用推进式施工工艺浇筑，避免裂缝的产生。

（3）浇筑参数的控制。以设定值作为标准，控制同一T构两侧浇筑量，通过计算差值加以判断，要求偏差控制在8t以内。

4.3 预应力与应力控制

梁体施工期间，沿着竖向、横向、纵向均设置预应力，以此控制梁体结构。关于张拉程序控制方案的设计，以精扎螺纹钢、钢绞线作为控制对象，控制方案如表2所示。

表2 张拉程序控制

表2中，σ0代表张拉初应力，σk代表张拉控制应力。通常情况下，σ0取值10%σk。

为了加强施工控制，本工程还对张拉方式进行了限定。其中，张拉方式的限定方案为：利用两端同步控制方法，沿着竖向、纵向分别控制钢束预应力、钢筋预应力。该项操作期间控制左侧与右侧的对称关系，并且加强施工工艺的管理，控制不平衡束在1 束以下。另外，采用沿着纵向交错的单端张拉方式，控制沿着横向的预应力钢束。

关于应力的控制，可采用节段变形监测的方式，获取各个梁段施工期间产生的截面应力等参数数值，经过分析调整下一段施工方案，以此控制应力。

4.4 梁体合拢段控制

由于梁体合拢期间容易产生体系转换问题，所以本工程采用边跨合拢施工模式，待结构相同转换结束后，开启中跨合拢施工任务。另外，控制合拢段混凝土凝固温度，要求其处于升温阶段，所以选择当前气温最低时刻作为混凝土浇筑时间，在此期间还需要完成锁定型钢焊接。

4.5 平面线性与标高控制

针对平面线性控制，通过布设加载试验，对挂篮的扰度值、承载能力数值进行检测，同时经过模拟测试，获取非弹性变量和弹性变量，对这些数值是否达到标准进行判断。如果未达到标准，以偏差计算结果作为线性调整依据。

针对标高控制，通过设定预拱度限定标高，综合考虑不同荷载作用工况下的扰度变化情况，计算模板高度与标高差值，要求差值必须在误差允许范围之内，否则适当调节模板高度。

5 结语

本文围绕连续桥梁结构的挂篮施工控制方法展开探究，通过分析挂篮结构特点，提出挂篮施工流程、预压及行走施工方案。针对挂篮施工期间可能遇到的问题，给予模板安装与钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力与应力控制、梁体合拢段控制、平面线性与标高控制5 个方面的施工控制。希望通过本文的研究，可以为挂篮施工工艺优化提供一定参考依据。