叶双双

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

根据中国国家铁路集团有限公司公布的数据，截至2019年底，全国铁路营业里程逾139 000 km，其中高铁35 000 km。目前，我国各地的高铁建设如火如荼。但高铁建设里程长、沿线地形复杂多变，跨越河流、深谷、公路或既有建（构）筑物等情况更是十分常见。这给高铁建设人员带来了新的技术挑战。

当高铁建设中需跨越障碍物时，连续梁桥是经常采用的形式。目前，国内的高铁连续梁桥大都采用悬臂现浇的形式，相关学者的研究文献也较多。许志强等[1]以青岛益佳码头大桥预应力混凝土连续梁为例，介绍了现浇悬臂施工桥梁设计采用的规范以及主要技术标准，阐述了悬臂施工桥梁的结构形式及特点；谢明志等[2]以某特大跨度连续梁为研究背景，基于有限元数值模拟，依托实测数据，采用Midas/Civil有限元软件进行了线形参数敏感性研究；马文娟[3]以准池铁路的前窑子水库大桥（58＋3×96＋58）m有砟轨道混凝土连续梁为案例，介绍了大跨连续梁悬灌改支架现浇的设计方法；杜学进等[4]结合工程实例，对连续梁悬臂施工边跨现浇支架进行了优化设计，确定了荷载分布，建立了受力分析模型，并对其强度、刚度和稳定性进行了检算。上述文献均偏向理论设计与研究，涉及具体工程施工中的控制技术尚不多见[5]。

基于此，本文以某特大桥的双跨80 m连续梁主跨为例，介绍高铁连续梁桥悬臂现浇施工中的线形控制技术，以为类似工程施工提供借鉴。

1 工程概况

某特大桥位于浙江省金华市，线路沿既有铁路沪昆线行走，沿途经过义亭镇、孝顺镇，桥梁全长9 793.850 m。桥梁的起讫里程为DK131＋093.21—DK140＋886.95，其中桥墩共303个，桥台2座，悬臂现浇连续梁4联，支架现浇连续梁5联，门式墩6个。该桥梁的DK137＋793.955—DK138＋051.555里程处设计为1座（48.75＋2×80＋48.75） m连续梁，桥墩编号为212#—216#。该连续梁桥墩高20～22 m，主跨分别跨越孝顺镇桐源溪和主干道荷园街（图1）。

图1 背景工程连续梁桥施工现场

2 大跨连续梁线形影响因素分析

高铁建设对于桥梁结构的线形控制精度要求高，尤其是要控制好悬臂法施工连续梁的梁面高程、平整度、合龙口相对高差和轴线，确保合龙后的梁体整体线形达到设计和规范要求，从而尽可能减少后期无砟轨道施工时梁面处理的费用。为此，项目部组织相关技术人员和有关专家，以“头脑风暴”的形式，采用鱼刺图分析法，对连续梁线形的相关影响因素进行了全面分析（图2）。

图2 连续梁线形的影响因素分析

经分析，确认影响连续梁整体线形质量的主要因素有以下5个：挂篮锚固系统安装、挂篮预拱度设置、测量控制网精度、预应力管道施工、合龙段施工。

在分析总结的5个主要控制因素中，测量控制网精度与预应力管道施工这2个因素的控制相对较为容易，本文不做介绍。因此，挂篮锚固系统安装、挂篮预拱度设置以及合龙段施工即成为保证本工程连续梁线形的重中之重。

3 大跨连续梁线形控制技术难点分析

通过分析挂篮锚固系统安装、挂篮预拱度设置及合龙段施工这3个关键工序的工艺可知，它们共同存在的技术难题主要表现为测量过程控制与挠度控制，具体分析如下：

1）悬臂法施工连续梁的线形控制测量工作量大，精度要求高。本工程连续梁桥设计为变截面连续梁，梁高按二次抛物线变化。因此，施工过程中在每一次挂篮调整时都应当进行测量定位，并保证测量精度，以避免测量误差的积累。

2）桁架结构挂篮前移时采用主桁接长方式，每阶段挂篮挠度的计算和控制要求高。本工程主梁沿纵向共分73个梁段，包括0#现浇段、1#—11#悬浇段、边跨现浇段，以及边跨合龙段和中跨合龙段，悬浇梁段最大质量达123.5 t。因此，在每个梁段的挂篮悬臂浇筑时，必须考虑相应的挠度问题，即必须设置合理的预拱度以抵消混凝土浇筑后的下沉效应。

4 大跨连续梁线形控制施工对策

4.1 挂篮锚固系统安装质量控制

4.1.1 根据悬臂块段最大荷载选择后锚及前吊杆体系

本工程连续梁的最大荷载位于4#段，节段体积为47 m3。据此，经过安全验算，挂篮结构布置如下：前上横梁设计为双拼36a#工字钢，前下横梁设计为双拼28a#工字钢。后上横梁共设置3组，其中1组设计为通长的双拼36a#工字钢，并以4根φ32 mm精轧螺纹钢锚固，剩余的另外2组作为安全储备，采用单根长度2 m的双拼25a#工字钢。后下横梁则设计为双拼32a#工字钢，同时，侧模滑道与内模滑道分别设计为双拼36a#工字钢、双拼25a#工字钢。侧模设计为型钢桁片结构，底模为已加工好的定型钢模，底板部位底纵梁设计为单根25a#工字钢，挂篮吊杆均设计为双螺帽的φ32 mm精轧螺纹钢，并在使用过程中以牛毛毡包裹，防止机械碰撞或点焊打火。主桁片利用箱梁竖向预应力束进行锚固。挂篮结构布置如图3所示。

图3 挂篮侧面结构示意（挂篮解体后）

4.1.2 确定锚杆锚固力及受力控制

在挂篮作业过程中，后锚起着决定性作用，后锚锚力不足将导致挂篮主桁前倾，轻则使梁体线形偏离设计值，重者有可能导致挂篮主桁倾覆。因此，应根据最大块段荷载验算后锚锚固力，并在挂篮预压前按照锚固力采用油顶进行张拉，得出精轧钢伸长量。其余后锚采用双32 t千斤顶锚固，并以此伸长量校验后锚锚固力。挂篮预压时可验证后锚锚固力是否足够。在后续悬臂段施工时严格按照此方式进行后锚锚固。

4.2 挂篮预拱度设置与控制

4.2.1 进行挂篮预压，得出非弹性、弹性变形值

挂篮拼装后，采用砂袋分3次进行加载，施加荷载分别为梁段施工总荷载的60%、100%、120%。预压时在两端前横梁上各布置4个观测点，每级加载完毕1 h后进行支架的变形观测（图4）。对100%荷载预压数值进行分析，得出此荷载下挂篮的非弹性、弹性变形值，并作为预拱度设置的依据。

图4 挂篮预压断面示意

4.2.2 根据挂篮预压变形值设置预拱度

挂篮体系前移采用主桁接长，横梁带动底模、侧模滑移的方式，因此每段挂篮均存在非弹性、弹性变形。非弹性变形按挂篮预压值进行设置，弹性变形则按块段荷载采用类比法计算得出。

4.3 合龙段施工

合龙段施工的关键是劲性骨架和混凝土施工时间的选择、配重的计算与加载以及卸载控制，这些因素直接影响连续梁合龙后的整体线形。因此，为达到最好的连续梁线形控制效果，合龙段劲性骨架及混凝土施工选择在一天中气温最低的时段进行，并根据实际荷载情况对配重进行准确计算，同时，加载及卸载要与混凝土浇筑保持同步。

具体工序如下：

1）已浇筑混凝土侧挂篮前移，安装、固定。

2）在一天中气温最低的时段安装中跨合龙段刚性骨架。刚性骨架采用4根双拼40a#工字钢。工字钢必须与预埋螺杆安装牢固（图5）。

图5 合龙段施工示意

3）张拉临时预应力钢束各2根。

4）按顺序依次进行钢筋及模板施工：绑扎合龙段底板、腹板钢筋，定位底板、腹板预应力钢束波纹管→合龙段底板、腹板钢绞线穿束→安装箱室内侧模及横隔梁侧模→绑扎顶板钢筋及定位顶板预应力钢束波纹管→顶板钢绞线穿束。

5）在一天中气温最低的时段浇筑合龙段混凝土，同时卸载合龙段两侧砂袋配重。

6）解除中墩支座锁定，张拉并锚固相应的预应力钢束，同时补拉临时预应力钢束到设计值。

7）拆除合龙段挂篮体系。

5 实施效果

目前，本工程特大桥（48.85＋2×80＋48.75） m连续梁已顺利合龙。经过现场测量检查验收，各项线形质量控制技术指标均达到设计及规范要求。连续梁悬臂法施工期间，未发生一例机械吊装、人员伤亡事故，在保证安全的前提下，实现了预期的连续梁线形控制效果。

6 结语

连续梁结构形式作为工程中最常见的特殊孔跨之一，在高速铁路的桥梁施工中经常出现，应用也较为广泛。本文结合工程实践，对双跨80 m连续梁的线形控制影响因素进行了全面分析，总结了工程施工中桥梁线形控制的关键工序，并最终取得了预期的线形控制效果。

当下，大跨混凝土连续梁大多采用悬臂现浇的传统工艺。该工艺技术应用较为成熟，质量有较好的保证，但工期较长，成本也相对较高。而近些年，预制装配式工艺在房建、市政高架等领域取得了长足的发展，相关的技术标准与管理规范已逐步形成应用框架。因此，大跨混凝土连续梁若采用节段预制、现场拼装的装配式工艺，则较传统工艺可节约大量的工期与成本，且质量也有保证。相信在未来，预制装配化工艺也将是高速铁路中大跨混凝土连续梁发展的重要方向。