大跨径连续箱梁挂篮悬臂施工技术研究

文 / 南通市城市建设工程管理中心 郁超

通过通吕运河钟秀大桥（主桥跨径组合为60m+100m+60m=220m,横断面宽30 m）三跨预应力连续箱梁悬臂挂篮技术原理进行详细系统介绍,并从挂篮建造组装及预压实验、节段梁钢筋砼浇筑、预应力张拉、箱梁合龙施工等方面,阐述大跨径连续箱梁悬臂挂篮工艺的施工作业注意事项和关键技术要点,以为保证悬臂挂篮结构的总体施工质量与工艺水平,进而确保桥梁结构最终质量提供一些参考。

挂篮结构本身作为悬浇作业的施工平台和承载结构,具有结构轻巧、操作保养简单便捷等多项优点，在大跨径连续箱梁工程建设中被广泛应用。其在跨越河道、山谷等施工条件差的桥梁工程中其性价比高、跨越能力优势明显。挂篮施工既能保证施工质量同时又能提高施工的安全性。

悬臂挂篮技术原理

将大跨径连续梁在墩顶处对称的分成多个节段，安装墩顶支座后进行0号段施工，梁墩采取固结措施后对称安挂篮装并进行挂篮荷载试验，1号节段模板、钢筋、混凝土、预应力施工，同步、对称的移动挂篮依次循环施工其余节段，边跨现浇梁段在落地支架上浇筑，边跨合龙梁段采用挂篮法浇筑，中跨合龙梁段在解除梁墩锚固连结措施后进行施工，拆除挂篮进行桥面系施工。桥墩两侧梁段挂篮施工应对称、平衡（平衡偏差不得大于设计要求），每个节段梁体必须在完成预应力束张拉施工后方能进行下一段梁体的施工。

悬臂挂篮的组成

本工程施工采用的菱形挂蓝布置如下：

主桁架

菱形主桁架主要由主桁片、前横梁、后横梁等组成，主桁是挂篮的主要承重结构，本工程菱形挂篮共2片主桁，分别布置于箱梁腹板处。

底篮平台

其构造由内外四个承重部分共同构成,分别做为底纵梁、横梁、底模、模板下承横梁。

悬吊系统

主要由底篮前悬吊、后悬吊、模板悬吊三部分组成，其作用是完成对底篮平台的垂直吊挂。在本工程结构设计中，前悬吊杆主要用来承担前梁段混凝土现浇荷载，同时能够利用液压千斤顶完成对挂篮的升降行走的有效合理控制操作。

行走及锚固体系

行走轮体系由滑轨、承压枕及垫梁等构件组合而成；后锚固体系由锚固横梁、竖向精扎螺纹钢筋和连接锚筋组成，当挂篮走行到预定位置，挂篮尾部利用竖向精扎螺纹钢筋穿过箱梁顶板锚固在箱梁顶板上。

模板系统

由外侧模、内模、底模组合而成。内、外模板系统均通过走行梁悬吊于挂篮上前横梁和已浇箱梁顶板预留孔上。挂篮外模一般采用钢模板。

挂篮施工图设计时，要尽量依据自身实际的情况选择较为合理先进的承载结构，从而可以确保整个底篮平台工程的经济合理性，设计时其自重与所悬浇梁段混凝土重量比一般不超过0.5。

挂篮拼装

挂篮构件验收

应加强对挂篮各构件的选材、加工、制作的检查，确认其是否符合设计图纸、技术规范、规程的要求，重点检查检测主要杆件焊接及螺栓连接处，确保强度、刚度符合要求。

挂篮试拼装

挂篮制作加工完成后须现场进行组拼，以便全面检查其安装质量并进行模拟荷载试验。模拟时按挂篮受力最不利的节段进行等效加载，测定分级加载时各级荷载作用下挂篮挠值和杆件内力。绘制挂篮的荷载—挠度曲线图，根据曲线图查出各节段混凝土施工时将产生的挠度，将为大桥的线型控制提供了有力保障。

挂篮安装

挂篮构件通过试拼检测验收后，将各部件材料运至施工现场由专业持证人员安装作业。

挂篮预压试验

1.挂篮预压试验目的

拼装作业完成后，应对挂篮进行等效加载预压，以检验挂篮的实际承载能力及检验挂篮加工质量是否可靠安全，并获得相应的弹性变形和非弹性变形的数值。施工时通过预压全面消除挂篮产生的非弹性变形，在梁段施工预拱度设置时应充分考虑弹性变形量的影响。

2.加载方法

根据恒载1.1倍+施工荷载对挂篮的作用力采用模拟加载方法两端对称进行逐级加载，共分3级加载（60%、80%、100%）。

悬臂挂篮施工技术的具体分析

悬臂段钢筋及预埋件施工

悬臂段钢筋施工应严格按照有关技术规范及设计图纸的要求进行。受力钢筋布设位置、规格、数量及箍筋间距须重点控制以符合设计要求，在锚具位置必须设置螺旋弹簧钢筋，起弯位置的预应力处要用钢筋补强，预埋件位置要准确。为确保钢筋保护层厚度，使箱梁混凝土更加美观，应增加同等级砼垫块。除边跨与中跨合龙段两端的节段施工时需埋置劲性骨架预埋件外，其余梁段施工时注意埋置以下几种预埋件：排水孔预埋、护栏钢筋预埋、挂篮安装预留孔等。

悬臂段混凝土浇筑

各梁段悬浇过程中必须保证“对称平衡”，两侧悬浇混凝土的实际不平衡偏载应严格控制在设计要求的范围内。悬浇混凝土须应全断面一次浇筑完成，浇筑顺序应自悬臂远端开始向已完成梁段渐进分层浇筑。

1.底板混凝土施工

底板中波纹管布设较密，混凝土厚度80～30cm，为确保底板浇筑混凝土致密通常以振动功率较大的插入式振捣器进行振捣，与底板相连的腹板腋下的混凝土质量应严格控制。

2.腹板混凝土施工

腹板1号节段高度较高，厚度也较厚，加之腹板内预应力管道、钢筋密布，混凝土的入模成为施工中的一项重要技术问题。要先浇筑端部再浇筑根部，应加强振捣控制避免多振漏振，以确砼振捣密实。直接倾卸混凝土时自由倾落高度严格应控制在2m以内，否则须采取溜管（槽）、串筒灯设施下落，以防止混凝土产生离析。腹板混凝土宜30cm厚分层振捣，以避免层厚过大需通过较长时间振捣才能密实混凝土而导致模板发生变形损坏，同时需防止层厚过大混凝土中气泡不易排出，混凝土表面出现气孔影响外观质量。

3.顶板混凝土施工

顶板厚度为28cm，采用不分层施工。混凝土的振捣可分块进行。根据具体情况，可启用4只振捣器，待表面翻浆流平、无气泡上翻即属振实。最后用插入式振捣器在整个箱梁顶板上振捣平整，停留一段时间约 1～3h，收水后，在予以抹平，根据实际情况，做到多次抹光多次收水，杜绝产生收缩裂纹；混凝土浇筑时应避免波纹管被碰瘪、移位。为防止混凝土的“搁空”现象，还可以用扁铲将混凝土塞入管道下方。箱梁混凝土振捣时，凡是模板及外露锚具都安排专人敲打，保证振捣密实。

预应力张拉及压浆

预应力张拉采用智能张拉系统，预应力钢束张拉顺序按照“先纵向后横向、先长束后短束、横断面上对称张拉”的原则进行，通过应力控制张拉以伸长量进行校核，纵向钢束锚下张拉控制应力均采用0.75fpk。张拉时预应力筋应严格控制滑丝、断丝现象，每个断面断丝总量不得大于该断面总数的1%，每束钢绞线滑丝、断丝数量不得多于1丝，否则应更换或采取其他补救措施。端头多余预应力筋须采用砂轮锯进行切断，严禁采用电弧烧割，以免损伤锚具及梁端砼。本工程采用金属波纹管、真空辅助压浆工艺，压浆一般在张拉24小时之内完成压浆。

箱梁合龙

箱梁合龙是全桥受力状况和线形控制最关键的工序。因此，合龙施工前应对两端悬臂梁段的轴线、高程和梁长受温度影响的偏移值进行观测，并应根据实际观测数值进行合龙的施工计算，以便确定合龙时间及合龙程序，并对合龙温度和工艺都必须严格控制。全桥箱梁合龙程序为先两边跨合龙，再中跨合龙，应对称的进行施工。合龙时，宜采取相应措施合龙口将两测的悬臂端予以临时刚性连接后再浇筑合龙段混凝土。合龙前在合龙口两侧的已浇混凝土顶面进行水箱等重压载，并于混凝土浇筑过程中同步等重卸载以使悬臂端挠度保持相对稳定；合龙段的混凝土宜在一天中气温稳定且最低的时段进行浇筑，混凝土浇筑后应确保不少于14天覆盖洒水养护。

预应力混凝土连续梁悬臂浇筑合龙后须尽快拆除墩梁临时固结装置，使梁坐落于永久支座上，并按高程调整支座高度及反力，使体系转换达到设计要求。

结语

悬臂挂篮架技术在大跨径连续箱梁的施工中得以广泛应用，一方面可以保证大跨径连续箱梁的施工质量，另一方面可以提高桥梁施工的安全性。