基于单侧悬臂挂篮技术的大跨径连续桥梁施工方法

吕宏亮

摘要：由于大跨径连续桥梁施工环境复杂、作业难度较高，难以保证施工安全和质量，文章提出基于单侧悬臂挂篮技术的大跨径连续桥梁施工方法，并依托某大跨径连续桥梁工程，分别从挂篮形式的确定、施工参数的获取、挂篮安装、悬臂浇筑方面对单侧悬臂挂篮技术做深入分析。施工监测结果表明，单侧悬臂挂篮施工对梁体挠度变形的影响较小，该大跨径连续桥梁施工质量良好。

关键词：单侧悬臂挂篮技术；大跨径连续桥梁；桥梁施工；施工方法

中图分类号：U448.21+5 A 46 152 3

0 引言

21世纪以来，我国大力推进基础设施建设项目的发展，其中桥梁建造项目取得迅猛发展。我国桥梁工程在施工技术的控制、建造材料和结构类型等方面积累了相当丰富的经验，尤其是预应力混凝土桥梁的诞生，彻底改变了传统的桥梁施工方法，不仅大大节约了建桥材料与资金，而且可以加快施工工期。大跨径连续混凝土桥梁施工技术的应用，开启了我国现代化桥梁发展的新时代，促进了桥梁结构更加完善。大跨径连续混凝土桥梁具有外形尺寸小、桥下净空大等优势，桥墩和主梁之间固结，可以省去支座，由于这些特点，在桥墩混凝土因外界温度等因素发生收缩徐变时，会对主梁产生较大影响，所以桥梁悬臂施工至关重要。然而，大跨径连续桥梁工程的施工工艺复杂，技术难度相对较大，在施工过程中存在一定风险，所以进一步探究大跨径连续桥梁悬臂施工技术对推动我国桥梁发展具有重要意义。

1 工程概况

本文主要依托某市新建铁路线工程中的大跨径连续桥梁项目，主桥为分离式的上下行两幅箱梁。根据设计方案要求，主桥箱梁为50号预应力钢筋混凝土结构，纵向梁高由根部向跨中成抛物线变化，最大宽度为12.8 m。在该大跨径连续桥梁施工中，需要先进行T梁施工，然后结合悬臂施工组成桥梁整体结构，本文主要针对桥梁施工中的悬臂挂篮技术进行详细介绍。

2 单侧悬臂挂篮施工技术

2.1 确定挂篮形式

由于大跨径连续桥梁施工对单侧悬臂挂篮技术水平的要求较高，所以挂篮形式的选择至关重要［1］。根据挂篮构造类型，可以将挂篮分为桁架式与斜拉式，其中，斜拉式挂篮结构更为简单，操作灵活方便，桁架式挂篮稳定性与平衡性更好。图1、图2所示为常用挂篮形式构造图。

由图1、图2可知，桁架式挂篮，就是在桥梁的上部结构构造一个自身荷载较小的桁架，这种挂篮可以根据自身锚固或压重来协调稳定性能的问题，而且通过桁架的向外延伸可以在一定程度上加快大跨径连续桥梁的施工速度；斜拉式挂篮［2］是从桁架式挂篮结构进化而来的，这种挂篮的上部一般采用斜拉杆来取代桁架结构传递荷载，且配有轴承的钢轮，使挂篮系统行走更加方便。这种挂篮形式不仅操作简便，还具有重量轻的特点。该工程结合大跨径连续桥梁施工的实际情况，综合考虑到挂篮重量、施工拆卸等多方面因素，最终决定采用三角斜拉式挂篮来进行本次大跨径连续桥梁施工。由于在大跨径连续桥梁施工中，悬臂各块段混凝土为浇筑形式，所以要求单侧挂篮的刚度足够，避免在挂篮安装过程中因结构内部受力而出现变形现象。

2.2 获取施工参数

在大跨径连续桥梁悬臂挂篮施工之前，需要对相应的施工参数进行确定。挂篮结构与材料参数需要结合实际的大跨径连续桥梁施工设计图纸进行确定，本文不详细赘述。除挂篮结构与材料参数之外，最重要的就是荷载参数的确定［3］，根据我国公路桥梁设计相关标准规范要求可知，荷载参数对大跨径连续桥梁的稳定性具有重要影响。按照单侧悬臂挂篮施工技术规范，本次施工中选定的挂篮荷载参数与系数如表1所示。

如表1所示，挂篮施工中结构自重等荷载需要根据实际的大跨径连续桥梁施工现场来确定，而风荷载则需要根据风压值来获取，风压值的计算公式如式（1）所示：

P=0.025v2（1）

式中：P——大跨径连续桥梁施工现场基本风压；

v——施工现场基本风速。

在进行单侧悬臂挂篮施工过程中，需要结合施工现场的实际情况与布载原则，对表1中几种荷载类型进行组合计算，进而确保单侧悬臂挂篮结构的稳定。

2.3 挂篮安装施工

在确定了挂篮形式与施工参数之后，开始进行挂篮安装施工［4］。施工前需要充分了解大跨径连续桥梁施工背景，对悬臂挂篮设计图纸全面掌握，确保每一个作业环节都能达到悬臂挂篮对稳定性与可靠性的要求。在做好准备工作之后，通过枕木对大跨径连续桥梁两侧腹板的高度差进行调节，确保挂篮处于水平状态，并将安装前支腿的轨道与安装后行走的轨道铺设在施工现场。然后利用塔吊机开始挂篮安装施工，安装时由下至上按顺序进行，在第一节挂篮安装成功之后，要及时进行连接，并严格控制挂篮行走轨道的拼接方向与大跨径连续桥梁拱轴线方向一致，这样可以避免挂篮在后续行走过程中，出现轨道划船错位等状况而造成工程事故。利用倒链葫芦将挂钩临时固定在大跨径桥梁箱梁端面处，并将两端挂钩和横梁连接在一起，紧固挂钩的螺栓确保不会发生松动现象。安装挂篮底模平台时，利用塔吊将底模吊装至固定位置后，通过钢丝绳套在横梁上，再利用倒链葫芦将其拖拉到位后进行固定。安装三角桁架时，同样使用塔吊机结合倒链葫芦进行拖拉，保证三角桁架安装到位后，及时使用紧固螺栓将其固定，避免发生坠落，三角桁架安装示意图如图3所示。

在三角桁架连接到位后，通过人工拖拉的形式，将抗剪柱、滑轮安装在一起，然后穿过下弦杆将挂篮底模平台拼接在一起，全部挂篮结构安装结束。在整个挂篮结构安装施工过程中，需要注意每一个构件都要及时紧固到位，避免因构件坠落导致的工程事故。

2.4 悬臂浇筑施工

在单侧悬臂挂篮施工过程中，悬臂浇筑施工是整个工程的重点部分，不仅影响着整个施工进度，而且对大跨径连续桥梁施工质量有着重要影响［5］。在利用单侧悬臂挂篮技术进行悬臂浇筑施工时，主要采用泵送的方式来完成混凝土浇筑工序，所以在进行悬臂浇筑之前，施工人员需要进行全面勘察并分析大跨径连续桥梁施工现场的地形条件与天气状况，选择合适的混凝土材料与合理的施工方案后，即可通过单侧挂篮开始悬臂现浇施工。在悬臂浇筑作业阶段，需要對钢筋和锚杆位置进行监管，合格后才可以开始混凝土浇筑。与此同时，施工人员还需加强对钢筋网的控制，如果钢筋网连接不符合施工要求，有可能会造成管道上浮等问题。悬臂浇筑施工也需要按照混凝土块的顺序开展作业，这样可以确保悬臂标高的设计精度，这也是大跨径连续桥梁安全施工的关键。浇筑过程中，使用普通钢筋混凝土即可满足悬臂施工强度标准，确保悬臂混凝土块浇筑施工一次完成，避免出现裂缝等质量问题，如果在悬臂浇筑施工过程中发现任何问题，需要及时进行返工处理，防止悬臂后续使用期间出现断裂等状况。只有如此，才能确保单侧悬臂挂篮技术的稳定性与可靠性，达到大跨径连续桥梁施工标准要求。

3 施工监测

该工程采用的单侧悬臂挂篮技术，施工过程中极易受温度等外界因素的影响，导致桥梁整体施工质量难以控制，所以本文将通过对桥梁挠度的监测来判断本次施工质量。结合以往的施工监控经验和该大跨径连续桥梁的实际情况，进行挠度监测测点的布置，如图4所示。

如图4所示，本文在大跨径连续桥的每一个悬臂混凝土浇筑梁上均布设了4个监测点，桥墩承台顶设对角观测点，这样可以监测整个施工过程中的桥梁挠度数据。在挠度监测期间，需要严格遵循设计图纸中的每一个步骤，对桥梁悬臂的各混凝土结块浇筑阶段、预应力钢筋张拉阶段以及挂篮前移阶段所引起的梁段挠度变化进行全面监测。在大跨径连续桥梁施工过程中，挠度监测时间需要严格固定在每日的8：00-9：00，从而避免因温度变化造成的监测数据误差。理论情况下，大跨径连续桥梁梁体刚度较大，单侧悬臂挂篮施工所引起的梁段挠度变形较小，但是在实际施工中，受温度变化等外界因素的影响，往往使得梁段挠度变形实测值大于理论变形值，所以本文通过实测值与理论值对比的方法，来判断本次单侧悬臂挂篮施工中挠度变形值是否符合工程需求，监测结果如图5～7所示。

根据图5～7可知单侧悬臂挂篮施工中梁段挠度变形实测值与理论计算值之间的误差，结果如表2所示。

由表2可知，在本次大跨径连续桥梁单侧悬臂挂篮施工过程中，无论是因为悬臂浇筑、张拉预应力钢束，还是因为挂篮前移，所引起的梁段挠度变形的实测值与理论值之间的绝对误差均＜0.5 mm，主要来源于测量误差，所以单侧悬臂挂篮施工对梁体挠度的影响满足桥梁结构变化原理，本次大跨径连续桥梁施工符合预期。

4 结语

随着国家对交通基础建设的大力投资，我国道路桥梁修建施工技术取得高速发展。本文主要以某城市铁路新线建设项目中的大跨径连续桥梁项目为研究背景，对单侧悬臂挂篮技术进行了深入研究，主要从挂篮选型、施工过程等方面进行了详细分析。未来建议从单侧悬臂挂篮受力的角度出发，对三角挂篮各个构件的安全性能进行详细探讨，以此提升单侧悬臂挂篮技术在大跨徑连续桥梁施工中的可操作性。

参考文献

［1］朱良清，杨 艳，陈裕波.大跨度不对称连续刚构桥悬臂施工技术研究［J］.科技通报，2022，38（8）：96-102.

［2］舒宏生，侯润锋，刘新华，等.波形钢腹板PC组合箱梁桥同步异位悬臂施工新型挂篮设计研究［J］.施工技术（中英文），2022，51（5）：57-61.

［3］左少华.清溪西路桥异步挂篮设计及施工关键技术［J］.世界桥梁，2022，50（2）：44-50.

［4］尚 锟.三角托架结合挂篮一体化设计施工墩顶0号和1号块关键技术研究［J］.公路，2022，67（1）：166-173.

［5］司义德，袁堂涛.中央索面斜拉桥前支点复合式挂篮施工技术［J］.施工技术，2021，50（5）：90-93.

收稿日期：2023-08-25