马 宏 浩

(中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266000)



重载铁路连续梁挂篮悬臂施工控制

马 宏 浩

(中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266000)

结合工程实例，从0号段、悬浇段、合龙段三方面，阐述了重载铁路连续梁挂篮悬臂的施工技术，探讨了各施工环节的质量控制措施，为同类工程的施工积累了经验。

重载铁路，挂篮，悬臂段，合龙段

0 引言

山西中南部铁路通道横贯晋豫鲁三省，全长1 260 km，连接我国东西部的重要煤炭资源运输通道，是世界上第一条按30 t重载铁路标准建设的铁路。本文介绍的是线路中的“上跨博莱高速公路特大桥”1-(48 m+80 m+48 m)双线连续箱梁，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，采用悬臂灌注法施工，其中，主要介绍“80 m段”的施工控制。

1 “0号段”施工

1.1 支架施工

支架采用钢管桩及型钢托架。承台施工时，在其顶部预埋钢板，墩身施工完毕后，焊接安装钢管桩及型钢支架，下端与承台预埋件连接，托架采用塔吊安装。

1.2 临时支座安装

该重载铁路桥梁墩柱设计与箱梁体间为非刚性结构，为避免悬灌梁施工时前后梁段荷载不平衡产生倾斜，且不使永久支座过早受力，在悬灌梁施工过程中设置临时支座，将梁固结在桥墩上，使梁具有一定的抗弯能力。永久支座和临时支座在“0号段”模板支立之前安装完毕，且临时支座较永久支座高3 mm～5 mm。

1.3 托架预压控制

在模板施工前，为保证托架结构安全，以及托架预拱度的计算，应对托架进行预压。通过预压可以取得托架的弹性变形值和非弹性变形值，并与托架理论变形值比较，检验托架结构安全。预压荷载采用沙袋预压，为托架上方混凝土重量的1.2倍～1.3倍。预压结束后对数据进行分析，得出托架的预拱度，并调整模板标高。

1.4 预应力摩阻损失测试

根据以往经验，预应力摩阻损失是后张预应力混凝土梁的预应力损失的主要部分之一。本桥在预应力施工前，根据其具体施工条件进行预应力摩阻测试，包括管道摩阻、锚口摩阻、喇叭口摩阻三部分。

1.4.1 管道摩阻损失测试

为保证该重载铁路连续梁测试数据的准确，使用压力传感器测取张拉端和被张拉端的压力，不再使用以往千斤顶油表读取数据的方法，同时，在传感器外采用约束垫板的测试工艺，保证了所测数据能准确反映管道部分的摩阻影响。经试验实测得管道局部偏差影响系数k=0.003 4，摩擦系数μ=0.256，设计值k=0.003，μ=0.26。

1.4.2 锚口及喇叭口摩阻损失测试

考虑到测试方便和准确测试所确定的内容，在地面上制作了其尺寸为4.0 m×0.8 m×0.8 m的混凝土长方体，锚口和锚垫板摩阻损失试验具体测试步骤如下：

1)两端同时充油，油表读数值均保持4 MPa，然后将甲端封闭作为被动端，乙端作为主动端，张拉至控制吨位。设乙端压力传感器读数为P1时，甲端压力传感器的相应读数为P2，则锚口和锚垫板摩阻损失为：ΔP=P1-P2；以张拉力的百分率表示的锚口和锚垫板摩阻损失为：η=(ΔP÷P1)×100%；2)乙端封闭，甲端张拉，同样按上述方法进行三次，取ΔP和η的平均值；3)两次的ΔP和η平均值，再予以平均，即为测定值。经试验实测YJM15-7锚具，YJM15-14锚具和YJM15-17锚具的锚口及喇叭口预应力损失分别为6.45%，6.57%和6.34%，设计值为6%。

2 悬浇段施工

2.1 挂篮结构形式

根据该重载铁路连续梁的受力分析，考虑到悬浇段的最大梁段重量及其施工荷载，按最不利荷载设计，经相关计算和验算后，采用自锚平衡式三角形挂篮。根据对本桥挂篮的设计和加工，该连续梁使用的挂篮由主桁架、底模平台、模板系统、悬吊系统、锚固系统及走行系统等六大部分组成。该重载铁路连续梁施工挂篮的立面及侧面分别如图1和图2所示。

2.2 挂篮的试拼、安装及预压

2.2.1 挂篮试拼

该重载铁路连续梁施工所用挂篮数量为2套4个，挂篮在上墩安装前先在地面试拼，以验证挂篮各部尺寸是否正确无误，拼装精度是否符合要求。

2.2.2 挂篮安装

挂篮试拼合格后，以及墩顶“0号段”完成并达到要求，预应力施作及压浆完成后，采用塔吊进行挂篮吊装。墩两侧的挂篮对称同步安装，严格按设计要求控制不均衡荷载。

挂篮拼装程序：走行系统→三角形桁架→锚固系统→底模板→外侧模。

2.2.3 挂篮预压

挂篮主桁架和底篮安装完成后即可进行预压，以消除结构的非弹性变形，并量测弹性变形。挂篮预压采用护桩上预埋的连接在挂篮底篮纵梁上的φ15.24钢绞线进行分级张拉预压。两腹板下方各均匀布置5根钢绞线，两腹板间共布置6根钢绞线，一套挂篮共16根钢绞线。

挂篮预压重量以“1号梁段”腹板、底板及混凝土重量的1.2倍为计算依据，并平均分配到16根钢绞线上。腹板和底板的模板自重荷载：33.5 m2×100 kg/m2+29.4 m2×80 kg/m2=5 702 kg=57.02 kN；混凝土自重荷载：123.606 m3×2.6 t/m3×1.05×1.1=371.19 t=3 711.9 kN，其中1.05为混凝土超载系数；1.1为冲击系数。每根钢绞线的最大张拉力为：F=1.2×(3 711.9+57.02)/16=282.67 kN。

采用4台液压千斤顶按0，0.5，0.8，1.0，1.2分级同步对称进行张拉预压，各级张拉力分别为0 kN，141.33 kN，226.13 kN，282.67 kN，339.20 kN。

每级施压前后均进行了变形观测，并记录，且各级施压之间均稳压一定时间，使各杆件充分变形。钢绞线张拉力达到最大张拉力并稳压后进行卸载，卸载也按分级同步对称进行，每级卸载后均进行了变形观测，并记录。

2.3 悬臂灌注法施工

2.3.1 悬臂段立模标高控制

在该重载铁路连续梁悬灌施工前，根据施工方案、工艺和工期的要求，模拟施工过程，收集整理有关数据，运行线型控制软件，计算梁体在受自重、施工荷载、预应力张拉及预应力损失、混凝土收缩及徐变、体系转换等因素影响下而产生的内力和变形，定出各梁段的施工立模标高。

2.3.2 钢筋及波纹管道施工控制

根据本连续梁悬臂灌注的施工工艺，其钢筋及波纹管道的安装顺序如下：先安装底板端头模，绑扎底板、腹板钢筋，并安装竖向预应力筋、底板波纹管道；待内模前移到位后绑扎顶板底层钢筋，安装顶板预应力管道，绑扎顶板上层钢筋，安装顶板预埋件。在安装过程中，出现预应力管道位置与构造钢筋位置矛盾时，选择移动构造钢筋的位置。

2.3.3 悬臂灌注混凝土施工控制

在本桥箱梁混凝土的施工控制中，为了使后浇混凝土不引起先浇混凝土的开裂，采用一次浇筑成型，并严格按照底板混凝土凝固以前全部浇筑完毕，达到了挂篮的变形全部发生在混凝土塑性状态之间的目的，避免了裂纹的产生。

2.4 预应力施工

2.4.1 张拉

按照设计及施工规范要求，在梁段混凝土强度和弹性模量达到设计要求的指标时，先用预应力拉伸机单根预张拉后，再用4台千斤顶两端对称张拉。在张拉施工控制中，以张拉吨位控制为主、伸长量校核为辅的控制原则。

2.4.2 孔道压浆

首先采用真空泵抽吸预应力管道中的空气,使孔道达到负压0.1 MPa左右的真空度，然后在孔道的另一侧再用压浆机以不小于0.7 MPa的正压力将水泥浆压入预应力孔道，以提高孔道压浆的饱满度，减少气泡影响。

3 合龙段施工

3.1 支架系统

边跨及中跨合龙段选择单只挂篮前伸合龙，底模和侧模系统直接利用挂篮底侧模系统。先合龙两个边跨再合龙中跨。

3.2 合龙段锁定

本重载铁路连续梁的合龙段临时锁定控制中，边跨合龙段临时锁定采用“外劲性骨架+临时张拉钢束”方案，中跨合龙段临时锁定采用“内劲性骨架+临时张拉钢束”方案。在此着重介绍边跨合龙段锁定施工控制。

3.2.1 劲性骨架计算

1)Ng=NGμ，其中，Ng为合龙段劲性骨架所受摩擦力;NG为边跨现浇段自重;μ为模板与混凝土摩擦系数，取0.15，则Ng=NGμ=0.15×254×10=381 kN；

2)边跨合龙段劲性骨架采用HW250×250×9×14 H型钢,每个合龙段设置4根,每根长3 m，则每根H型钢劲性骨架所受应力σ=N/A=381 000 N/(4×8 998 mm2)=10.58 MPa；

3)材料参数Q235钢：[σ]=205 MPa，[τ]=110 MPa，E=2.06×105MPa；所以，安全系数为205÷10.58=19.8，满足要求。

3.2.2 临时钢束张拉控制

在连续梁边跨合龙段劲性骨架焊接锁定完成后，立即进行临时钢束的张拉。本边跨合龙段选择临时张拉2T13和2S16纵向预应力束。根据“3.2.1劲性骨架计算”中得出最大摩擦力为381 kN,故每束钢绞线张拉到381/4=95.25 kN即可，施工时对四束钢绞线临时各张拉到9.525 t的力，待合龙段混凝土强度达到设计要求后,再将临时钢束2T13和2S16张拉至设计吨位。

3.3 边墩支座约束的解除

按照连续梁设计要求，边跨合龙段临时锁定后，立即解除边墩上下支座板临时锚板约束。

3.4 边跨合龙段混凝土的浇筑

该重载铁路连续梁的边跨合龙段混凝土浇筑施工，选择在当天温度最低且浇筑完毕后温度缓慢上升的时候进行，采用微膨胀混凝土，且混凝土强度等级提高一级。边跨合龙段混凝土浇筑后，严防施工扰动，采用土工布覆盖洒水养护。

4 结语

本文不仅从0号段、悬浇段以及合龙段的施工过程做了介绍，还分别对“0号段施工”中的“预应力摩阻损失测试”、“悬浇段施工”中的“挂篮预压”以及“合龙段施工”中的“边跨合龙段临时锁定”等相关计算进行了分析，为今后相关重载铁路连续梁的挂篮施工控制积累了经验。

[1] TB 10002.3—2005，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].

[2] 铁建设[2010]241号,铁路混凝土工程施工技术指南[S].

Cantilever construction control of continuous beam suspended basket of heavily loaded railway

Ma Honghao

(ChinaRailway20thBureauGroup4thEngineeringCo.,Ltd,Qingdao266000,China)

Combining with engineering examples, starting from three aspects of No.0 section, suspended-basket-grouting segment and closure segment, the paper illustrates cantilever construction technologies of continuous beam suspended basket of heavily loaded railway, and explores construction quality control measures, which has accumulated experience for similar engineering construction.

heavily loaded railway, suspended basket, cantilever, closure segment

1009-6825(2016)26-0170-03

2014-11-14

马宏浩(1984- )，男，工程师

U448.214

A