职称论文
摘要：结合某大桥主桥施工实例，介绍了挂篮悬臂施工技术要点，包括挂篮设计，挂篮安装，拉腹杆、压腹杆及上旋杆施工，挂篮前移，合龙施工等。指出为保证施工安全和质量，必须加强梁段张拉锚固及其与墩身连接的质量控制，确保挂篮悬臂施工的顺利进行。
关键词：预应力; 混凝土桥梁; 悬臂施工;
1 悬臂施工技术简介
悬臂施工包括悬臂拼装和悬臂浇筑两种，悬臂拼装技术先预制梁体节段，并按从桥墩两侧至中间的次序进行节段块件的对称安装，通过预应力筋张拉不断接长悬臂，直至合龙；悬臂灌注技术则通过挂篮的迁移进行桥墩两侧混凝土逐段对称灌注，达设计强度后进行预应力筋张拉，并通过机具和模板的移动不断接长悬臂，直至合龙[1]。本文以具体桥梁工程为例，进行悬臂浇筑施工技术应用的探讨。
2 工程概况
某大桥起止桩号K25+143—K26+618，全长1.475km，主桥设计为双塔双索面三跨预应力混凝土斜拉桥，且为全漂浮体系，左右两幅分开，半幅桥面为110m+270m+110m的跨径组合设计，桥面宽35.5m，主梁按照单箱单室大悬臂变截面连续箱梁结构设计，梁高呈圆曲线变动，箱梁顶宽13.0m，底宽5.0～5.5m。本桥梁工程设计行车荷载为汽车-超20级，挂车-120，桥梁主桥采用前支点挂篮悬臂浇筑施工技术。
3 预应力混凝土桥梁工程悬臂施工技术要点
3.1 挂篮构成
本桥梁工程主桥挂篮混凝土承载重量按310t设计，挂篮整体构造主要包括承载平台、牵引体系、行走体系、定位系统、锚固及模板系统、预埋件和操作平台等部分，在进行挂篮构造设计过程中必须将结构的安全性和实用性充分考虑在内，本桥梁主桥工程挂篮和模板自重130.5t。
挂篮结构的主体部分是承载平台，本桥梁挂篮承载平台包括悬浇荷载支承和模板平面钢架等部分，在两侧主纵梁的前端开槽，承力面也设置于主纵梁。
牵索系统主要包括张拉体系、斜拉索冷铸锚及连接器等部分，该系统在挂篮悬浇施工过程中主要发挥连接斜拉索与挂篮并形成前支点的重要作用，结束悬浇施工后分离挂篮与斜拉索，并转换索力。借助撑角将张拉千斤顶固定于垫块总成，并能确保通过调整前支点的空间位置而使垫块总成能沿主纵梁端部导轨自由滑动和锁定[2]。
由牵引机构、行走反滚轮等构成的行走系统发挥着挂篮空载迁移的重要功能，本桥梁工程通过2根精轧螺纹钢筋使2台千斤顶同步牵引挂腿下部行走滑靴，进而实现带动挂篮前移的目的，在挂篮移动的过程中行走滑靴滑动于主梁顶面滑轨，在行走滑靴滑动及挂篮前移过程中所产生的前倾力的平衡主要依靠行走反滚轮完成。
定位系统主要包括前锚杆系列、止推和顶升机构等，定位系统主要发挥挂篮浇筑前的定位作用。通过前锚杆系统将挂篮提升到设计高度，挂篮前部竖向标高的调整主要通过设置于主纵梁尾部的顶升机构完成，止推机构是斜拉索张拉力水平分力的主要承受机构。
本桥梁工程挂篮锚固系统由4组设置于主纵梁之上并发挥承载平台施工荷载传递至已浇筑梁段作用的前锚杆，和2组设置于主纵梁尾部以发挥挂篮斜拉索张拉后倾力平衡作用的后锚杆构成。
挂篮悬臂模板系统主要包括横隔板底模、主肋侧模、底模、顶模拱架、支撑等部分，其中横隔板侧模主要由铰接实现其与承载平台的连接，侧模则通过对拉螺杆连接。可调撑杆将前端顶模支撑于承载平台，中间顶模通过拱架支撑，拱架铰接固定于主纵梁滑轨。
3.2 挂篮设计
本桥梁工程挂篮悬浇节段设计长度为5.5m，沿主桥宽度向分节段浇筑，最后3.0m悬臂板的浇筑应滞后一个节段，按照悬臂浇筑施工分段长度最大值确定挂篮长度，并根据桥宽和箱梁截面形式布置挂篮横断面。若桥梁横截面只有一个箱，则全截面按照一个挂篮施工；若桥梁横截面属于多箱结构，则应采用几个挂篮施工。本工程挂篮质量和梁段混凝土质量比控制在0.3～0.5范围内，最大不能超出0.7，挂篮允许最大变形应不超过20mm，挂篮行走过程中的抗倾覆安全系数、自锚固系统安全系数及水平限位安全系数均为2.0[3]。
挂篮设计荷载大小与模板重量、振动器及振动力、施工人员荷载、千斤顶及油泵重量等有关。本桥梁工程主桥包括侧模、内模、底模、端模等在内的模板平均重0.8～1.3k Pa，模板梁振动力为振动器自重的4～5倍，挂篮悬臂施工人员荷载计为2k Pa。严格按照设计图进行挂篮部件几何尺寸的确定及制作，不得随意变更设计，如遇特殊情况必须调整设计尺寸、加工工艺及使用材料的，必须经监理工程师批准后方可变更。
3.3 挂篮安装
本桥梁工程斜拉挂篮采用贝雷架拼装，待拼装后通过缆索将斜拉挂篮移动至预定位置，并在下弦杆节点位置锚固，进行底模模板高程控制。将模板支立于挂篮平台，并进行下弦杆和中横梁钢筋绑扎，在进行混凝土浇筑前将4根Ⅰ40型钢预埋在下弦杆底部，主要用于本节段预应力钢绞线安装及下节段挂篮施工的限位器。
挂篮安装完毕采用“水箱加载法”进行加载试验，即主要通过不同静力试验荷载作用下挂篮变形程度的测量，判断其结构工作状态参数是否与设计值相符，并成功消除挂篮主桁及吊带等结构的非弹性变形，进行荷载作用下挂篮前端不同块段可能的竖向位移的测量。
3.4 拉腹杆、压腹杆及上旋杆施工
待下弦杆和下节点混凝土实际强度达设计强度值的80%，将碗扣支架搭设于下弦杆并立模分两段进行拉腹杆混凝土的浇筑。考虑到浇筑和振捣施工的便捷性，应在拉腹杆顶面侧模处开窗。将腹杆顶面和节段节点连接处设为导斗，以增强连接处的密实度。
拉腹杆混凝土实际强度达设计值的85%后，进行其预应力钢束张拉与压浆，此后搭设支架并进行压腹杆混凝土浇筑。为增强压腹杆结构的稳定性，应在混凝土浇筑前连接其支架与临近拉腹杆。
在相邻上节点预埋工字钢，其上焊接2根长12m的Ⅰ40型钢，间距控制在40cm，焊接的主要目的在于增强工字钢强度并控制下挠，将方木竹胶板铺设在2根工字钢上，并进行钢筋和波纹管的绑扎。当上弦杆混凝土实际强度达设计值的85%后，进行同根上弦杆上2根预应力钢束的张拉，并防止上弦杆出现拉偏失稳。
本工程挂篮悬臂结构混凝土灌注循环施工时间控制要求见表1。
表1 混凝土灌注循环施工时间
3.5 挂篮前移
待完成上弦杆张拉压浆后，拆除全部支架、斜拉吊杆和后吊杆，再通过缆索吊机将上横梁、吊杆等调运至下一节点并按设计位置安放，最后通过4个缆索吊钩进行挂篮起吊并前移至下一施工节段。本工程采用液压千斤顶顶推方式实现挂篮行走，挂篮后锚主要通过竖向预应力筋完成，并确保连接可靠。
3.6 合龙施工
合龙施工在悬臂浇筑施工质量控制方面十分重要，本桥梁工程合龙段应采用“边跨-中跨”的施工次序，挂篮底部支撑由边跨合龙段挂篮端所搭设的支架充当，将中跨合龙段悬吊在浇筑好的下弦杆预埋孔位置，并实现对整桥的连接。通过4根精轧螺纹钢连接前后吊点，并施加设计配重。
为保证合龙段施工质量，应选用早强、高强、微膨胀混凝土，确保混凝土尽快达到设计强度，为减小混凝土因温差影响而出现的收缩变形，应加强浇筑时间的选择与控制，最好安排在当天平均气温差最小时段进行混凝土浇筑施工。按照设计要求和数量牢固焊接传递内应力作用的预埋型钢，并连接合龙段两头T构，待达设计强度后结束预应力张拉并拆除挂篮。
4 结语
综上所述，预应力混凝土连续桥梁悬臂浇筑施工技术在桥梁建设中较为常用，该技术施工过程较为复杂，工序较繁琐，有一定的专业性，且施工过程中各道工序都对桥梁结构的施工质量存在重要影响，施工过程中也因外部环境、施工人员、施工材料、施工管理等因素而使施工质量控制难度增大。为此，必须加强各项技术参数的准确测量和施工过程控制，尽可能消除各类风险因素，提高施工水平。
参考文献
[1] 范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，1988.
[2] 李超.大跨度预应力混凝土桥梁悬臂节段箱梁挂篮施工技术[J].价值工程，2020,39(16):167-168.
[3] 冯小东.大跨径桥梁悬臂施工及质量控制要点[J].科技创新与应用，2019(23):143-144.