特大桥梁悬臂现浇连续梁施工技术分析

2021-04-10

工程技术研究 2021年5期

广东省佛山公路集团有限公司，广东佛山 528000

1 悬臂现浇连续梁施工技术概述

悬臂现浇连续梁施工技术是以墩顶梁段即零号块为中心，然后以一对能行走的挂篮向两侧对称逐段施工的方式。悬臂现浇法最开始是在钢桥上应用，后来经过改良慢慢发展到现浇混凝土施工中。悬臂现浇连续梁的施工方法属于典型的自架设节段施工工艺，主要设备是挂篮，挂篮作为施工作业平台，立模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、施加预应力和孔道压浆都在其上进行。在挂篮上将梁段分段浇筑，浇筑养护强度达到设计要求后进行预应力钢筋张拉，然后进行孔道压浆，完成一段施工后，两侧挂篮对称向前移动一个节段，进行下一个节段的施工，循序渐进地完成悬臂梁段浇筑[1]。

随着悬臂现浇连续梁施工技术的改进和完善，该技术应用越来越广泛，对于一些跨越河流或者不适宜采用满堂支架法施工的桥梁适用性较强，当前我国悬臂现浇技术已经取得了很大的进步。首先，悬臂施工所使用的挂篮重量逐渐减轻，承载能力逐渐提高，安装变得更加简便易操作，其抗倾覆能力、自锚固系统的安全性也得到完善。其次，混凝土、钢束等材料不断升级，不断有新的产品研发出来，如一些新型高强度的混凝土，一方面提高了承载能力，另一方面降低了材料用量，节约了材料费用。并且，高强度低松弛钢束的应用和钢束布置方式的改进，能有效降低预应力的损失和提高安全应力储备，同时简化了布置形式，施工操作更加简便，提高了施工效率。最后，预应力张拉和孔道压浆技术也逐渐采用计算机控制，利用计算机智能控制能更加准确地掌握和控制实时张拉应力和伸长量，孔道压浆的设备也在不断改进，真空辅助循环压浆能够保证管道浆液的密实性，保护管道内的预应力筋。目前很多工程也开始使用BIM技术，特大桥梁悬臂现浇连续梁利用BIM模拟施工过程，能及时发现问题并进行调整，从而有效提高施工效率，避免经济损失。

2 悬臂现浇连续梁施工要点

2.1 零号块施工技术

零号块和边孔梁段通常采用支架法施工，零号块一般采用满堂支架、三角托架和钢管支架法。在浇筑完成并养护达到设计强度后，应该将零号块梁体和桥墩进行临时固结，防止在悬臂浇筑施工过程中两侧存在不平衡导致倾覆，临时固结可以抵抗其产生的不平衡力矩，永久支座也不会过早开始受力，保证悬臂浇筑施工的安全和稳定[2]。临时固结比较常用的形式为体内固结、体外固结、体内固结+体外支撑、体内固结+体外固结，当体内固结法不足以抵抗最大不平衡力矩时，可采取体外固结的方式，当不便采用体外固结方式时再采用体内固结+体外支撑组合模式。体内固结+体外固结的模式采用相对较少，这种方式可以减少体外固结的材料数量，能够节省材料和工期[3]。

2.2 挂篮的安装与预压

在特大桥梁悬臂浇筑施工中，已经基本不采用贝雷梁挂篮，一般选择三角挂篮或菱形挂篮，菱形挂篮一般更加安全可靠和便于施工操作。挂篮在零号块上进行对称安装，菱形挂篮包括菱形桁架、悬吊系统、行走系统、模板系统。安装完成后，应该确保挂篮能够通过底部滑道移动。

挂篮预压是为了消除弹性变形和拼装间隙等非弹性变形，测试挂篮的变形值，验证挂篮的承载能力，检验各个构件的强度、挠度是否达到设计要求，确保各个锚固点的安全可靠，保证挂篮在施工中的安全稳定性[4]。挂篮预压一般采用分级加载的方法进行，加载顺序一般从支座向跨中方向进行，当满载后保持24h，在末级加载两次变形的差值不超过2mm时，可以开始逐级对称卸载。

2.3 钢筋模板安装

模板通常是工厂定制，正式安装前应先进行模板试拼，封头齿板加工以试拼的结果为依据。在浇筑前先还需要进行梁体钢筋的绑扎、铺设预应力管道等，管道应进行临时封堵，防止浇筑混凝土时有杂物进入，拼装应该严格按照设计要求进行，钢筋、模板、管道安装完成后应该进行自检，然后通知监理检查合格后才可以进行下一道工序施工。

2.4 悬臂现浇

在进行悬臂混凝土浇筑施工前，应对挂篮、预应力筋管道、钢筋、模板等预埋件进行隐蔽工程验收，同时还需要对混凝土的材料、配合比、坍落度、施工设备和混凝土接缝处理情况进行全面检查，经有关方验收确认后可以进行混凝土浇筑工作。悬臂浇筑混凝土应保持两侧平衡、对称进行，两侧实测的不平衡偏差必须控制在块段重量的20%以下。浇筑顺序应从悬臂的前端开始，然后与后端混凝土进行连接处理。挂篮的自重与梁段混凝土的质量比值不得超过0.7，一般控制在0.3～0.5。混凝土浇筑完成后及时进行养护，根据梁体的体积和温度等因素综合考虑，选择合适的方法进行养护。

2.5 预应力张拉

在混凝土强度达到设计要求后，进行预应力张拉工作，在悬臂浇筑的连续梁中，腹板和顶板的纵向预应力筋一般按照左右、上下对称的张拉顺序进行，当设计有特殊要求时，则按照设计要求进行张拉。张拉完成后必须立即进行孔道压浆，压浆材料通常采用水泥浆液，强度一般不得小于30MPa。当预应力筋孔道属于多跨连续且有连接器时，宜张拉完成一段马上进行该段的混凝土浇筑。压浆后操作人员从检查孔观察密实度，如有问题应及时进行处理。压浆后及时进行锚具封锚，封锚的混凝土强度不得低于梁体结构的80%。

2.6 合龙段施工

悬臂浇筑现浇连续梁施工的合龙顺序由边跨到次跨到中跨，合龙应该按照设计要求，将两个悬臂段的合龙口进行临时连接，并放松其中一个侧墩的临时锚固，也可以将其中一侧改成活动支座。合龙前应施加压重维持悬臂端的平衡和保持稳定的挠度，当浇筑合龙段的混凝土时，边浇筑边撤除压重。合龙段的混凝土强度应比梁段提高一级，以便尽快进行预应力张拉。

3 特大桥梁悬臂现浇连续梁施工控制措施

特大桥梁悬臂对称浇筑混凝土后，后续工序还有各个桥跨的合龙以及完成桥梁体系的转换，整个施工过程的工序比较复杂，桥体主梁的内力和标高都随着各阶段的施工进展处于一个不断变化的状态中。为了保证桥梁施工的安全、主梁轴线的平面偏差、合龙操作时两个悬臂端的挠度符合设计和施工要求，必须在施工全过程进行监测与控制。一般采用仪器进行施工监测，通常会在主梁预先埋设一些传感器和布置沉降观测点，借助仪器收集和记录数据变化，然后利用软件程序进行数据处理分析，并将实际值与设计值对比进行偏差分析，指导悬臂浇筑施工。

在特大桥梁悬臂现浇连续梁施工中，通过监测和控制使桥跨结构的线形尽可能地接近或者达到理想中的线形，确保桥梁截面控制应力在施工全过程都处于安全限值范围内，保证施工的安全和稳定，这也是桥梁后续投入运营的基本保障。在悬臂现浇连续梁施工中，主要的监控项目是梁体线形、梁体应力。

3.1 梁体的线形控制

桥梁的线形控制分为竖向线形控制和平面线形控制两个方面，竖向线形控制一般采取的方法是在每一阶段的连续梁的顶板上方布置监控测量的控制点，通过在施工中监测这些控制点的标高，实现对大跨度桥梁竖向的线形控制，把控其曲线的走向，当超出规定范围及时采取措施进行调整。平面线形控制则是控制桥梁的轴线在水平方向的位置，保证其与设计平曲线相同。

3.2 梁体的应力控制

桥梁结构的应力状态严重影响施工安全和施工质量，一般需要预先在梁体内埋设传感器等设备来测定和检测器实际的应力状态，仅靠观察无法从桥梁外观得知其受力情况。施工中应该及时采集和记录好相关数据，密切关注数据的走向，将实际数据与理论值比对，保证差值在限制范围内。

3.3 挂篮变形量的控制

挂篮作为一个行走的施工平台，在施工过程中承受着钢筋、模板、混凝土、设备、人员等荷载，在这些荷载作用下会使挂篮发生变形，而新浇筑的连续梁节段也会跟着挂篮的变形而发生变形。因此在挂篮安装后必须进行预压，其目的是取得挂篮的荷载与弹性变形的关系曲线，为后续悬臂浇筑混凝土中的挂篮变形取值提供基础数据。挂篮施工前面几个节段的变形量取值，对主梁的线形控制起到了主导作用。在采用挂篮悬臂浇筑法施工时，施工的安全性是首要的，当施工中检测到的数据与理论值有较大的偏差时，应该引起警觉，从不同方面进行分析，找到问题所在，采取相应的纠偏措施，避免出现安全隐患。