对连续箱梁挂篮施工技术的探讨

对连续箱梁挂篮施工技术的探讨

摘要：青弋江特大桥主桥采用挂篮悬臂浇筑施工, 本文着重介绍0、1和2号块、挂篮结构、安装、行走、悬臂浇筑、预应力施工、线形和挠度控制办法、合拢段施工工艺，以供同类桥型在施工中进行参考。

关键词：连续箱梁挂篮施工 1、工程概况

青弋江特大桥全长930m, 采用双幅桥形式, 主桥上部结构为( 70+ 120+ 70) m 预应力混凝土连续箱梁,箱梁采用c50 混凝土, 采用纵、横、竖三向预应力结构。主桥采用挂篮悬臂浇筑施工。 2、主桥连续箱梁0、1和2号块施工 2. 1 临时固结

在主墩承台距墩身中心位置3. 5 m 处设置临时c30 号混凝土立柱支撑来承担施工不平衡弯矩, 在临时支墩顶部与箱梁接触处浇筑2 cm 厚硫磺砂浆, 里面预埋电阻丝, 方便拆除, 同时为了防止临时支撑可能出现拉力的情况, 在墩身两侧设置4 束φ32 精轧螺纹钢筋锚固在箱梁腹板内, 作为抗拉设施。 2. 20、1和2号块施工

箱梁0 、1和2号块施工在承台上搭起钢管支架, 支架由钢管柱、纵向承重梁、横向分配梁、横向联系梁及斜撑组成。管柱为600 mm钢管, 纵向承重梁为i 45a, 横向分配梁为i 28, 并且所有钢管

柱之间用[ 20a 槽钢连接成整体。支架搭好后摸拟箱梁0、1和2号块重量的1. 2 倍进行预压, 消除支架的非弹性变形和计算支架在浇筑过程中结构的弹性变形。箱梁底模,腹板内、外侧模采用组合钢模板, 0、1和2号块混凝土浇筑时分两次浇筑: 0、1号块施工完成后再进行2号块施工。 2. 3 梁段混凝土施工

0号段结构复杂，预埋件、钢筋、三向预应力钢束及其孔道、锚具密集交错，梁面有纵横坡度，端面与待浇段密切相连，我们要精心施工。箱梁系薄壁构件, 布筋密, 波纹管数量多, 波纹管之间的净距小。在材料级配上采用骨料粒径较小、流动性大、和易性好的混凝土配合比, 掺适量外加剂, 使混凝土初凝时间延长。混凝土浇筑顺序为先浇筑底板, 然后浇筑腹板, 最后浇筑顶板、冀板。混凝土振捣采用插入式振动器, 对倒角处、波纹管较密处进行重点振捣, 梁段混凝土采取一次浇筑成型。

3、连续箱梁3 号～18 号块段悬臂浇筑施工

箱梁3 号～18 号块段采用挂篮悬臂浇筑施工, 其中1 号~5号块段2.5 m 长, 6 号～10 号块段3 m 长, 11 号～14 号块段3.5 m 长，15 号～18 号块段3.75 m 长，中间合拢段19 号块2 m长, 其中悬浇最重块段为6号块, 重113. 6 t。 1) 挂篮构造。

大桥箱梁的悬臂施工采用菱形桁架挂篮进行施工, 采用菱形挂

篮施工，结构简单，受力明确，承载力大，施工简便、装拆容易，行走方便。挂篮由主纵桁梁、底篮、悬吊及后锚系统、行走系统、内外模架及内外模板、张拉平台等部分组成。

主线桥挂篮主要技术性能: 最大混凝土浇筑段长: 3.75 m; 最重梁体荷载: 113. 6 t; 每套挂篮( 两个) 重量: 50t; 最大挠度: 20 mm;设备预拼作业功效: 2 d; 混凝土浇筑作业功效: 6 d~7d。 2) 挂篮的内力计算首先要考虑挂篮的自重、模板及支撑架的自重、振动力和冲击力、施工人群荷载、箱梁最重块段混凝土的重量。根据各个荷载组合分别验算挂篮的内力情况和桁架片的竖向位移。 3) 挂篮的安装及预压。

在托架上对称完成0、1号及2号块梁体，并实施纵横竖向预应力筋张拉后，拆除2号块外侧50cm底模拼装的临时支架，要保留0及1号块支撑，增强悬浇过程中梁体稳定性。再在主梁上对称拼装挂篮。主要施工程序如下：箱梁顶面进行水平及中线测量放样--安装自锚纵梁——拼装挂篮纵横桁梁、底篮、模板——安装主纵桁梁和支点——安装主横行桁梁——安装前后吊杆和带千斤顶的横梁——主纵桁梁加锚并调整纵桁梁和横桁梁位置——吊挂两侧底篮——调整底篮高程——安装外侧顶模——调整模板尺寸及标高——绑扎钢筋、设置预应力管道，安装端模及堵头模板——浇筑混凝土。挂篮拼装好后, 应先进行试运行操作,即加载试验, 加载试验模拟6 号箱梁荷载重量（用砂代替混凝土加载）的1. 2 倍分五级

加载, 分别为25%g ，50%g, 75%g, 100%g, 120%g。 加载前和每次加载后, 需测量的数据如下:

a. 底篮前后横梁跨中挠度; b. 底篮前后横梁各吊点处挠度; c.上桁架主桁架纵梁前吊点处挠度, 上前横梁跨中挠度、主桁架纵梁后锚处标高。

4) 挂篮行走及定位。

前一梁段梁体浇筑完成并实施纵向预应力筋张拉压浆后，在已浇梁段上对称铺设挂篮自锚纵梁，该纵梁由2cm厚钢板组焊而成，定位在预留竖向预应力筋上（未张拉），并将其固定。顶起主桁梁，挂篮的前支点与走行纵梁之间铺设多根小圆钢，以减小挂篮带重前移时的摩阻力，挂篮的后支点通过专用的夹轮将挂篮的尾端反扣在走行纵梁上，防止挂篮带重前移时倾覆。挂篮行走之前，应将内、外模板与梁段砼彻底分离，并落在能随挂篮一起滑动的钢梁之上。两端采用2台5t手拉葫芦对称慢速牵引，到位后用经纬仪和水准仪定位。

5) 挂篮悬浇施工。

挂篮行走就位, 调整底模板、翼板标高、轴线位置。绑扎箱梁底板、腹板钢筋, 安装预应力束管道及竖向预应力筋。就位内模,绑扎箱梁顶板、翼板钢筋, 安装定位顶板纵向预应力束管道和横向预应力束。浇筑箱梁混凝土, 为了保证t 构两侧受力平衡, 混凝土浇筑时, 用两台混凝土泵送机对称浇筑。浇筑结束后马上进行预应

力管道清洗, 混凝土成型后适时覆盖洒水养生7 d。 6) 箱梁预应力施工。

张拉时混凝土强度不低于设计标号的90%。穿束前孔道内应畅通, 无水分及杂物。

张拉时先腹板后底板, 先高处后低处, 先长束后短束, 先横向后纵向, 左右对称的原则。横向预应力采用一端张拉, 张拉时交替进行, 纵向预应力两端张拉。竖向预应力采用二次张拉工艺。施加预应力采用张拉吨位与伸长量进行双控的办法, 当张拉到设计吨位时, 实际伸长量与理论伸长量的误差不应大于±6%, 超过此规定者, 应查找原因进行调整。张拉时要严格控制预应力筋的断丝、滑丝、回缩现象。该桥采用真空辅助压浆工艺,压浆前, 先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气, 使孔道的真空度达到负压0. 08 mpa 左右, 然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力。由于孔道内只有极少数空气, 浆体中很难形成气泡; 同时由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差, 大大提高了孔道内浆体的饱满和密实度。而且在水泥浆中,降低水灰比, 添加专用的外加剂, 从而减少浆体的离析、析水和干硬收缩, 同时提高浆体的强度。水泥浆在压注过程中应不断搅动和连续进行,当出口冒出的水泥浆稠度与压注的浆体稠度一致时维持10s后停止并封闭。

4、箱梁悬臂施工测量办法和挠度控制

4. 1 标高确定

挂篮定位标高= 设计标高+ 施工预抛高+ 运营预抛高+ 挂篮变形抛高。

其中, 设计标高为设计图纸上提供的标高; 施工预抛高: 施工该节段后至成桥时, 该节段发生的竖向变形值的负数; 运营预抛高: 成桥后, 由于活载或者徐变作用, 使该节段产生竖向变形值的负数; 挂篮变形抛高: 浇筑该节段混凝土, 挂篮产生的竖向变形值的负数。

立模标高的修正, 由于挂篮定位时,存在不可预见的因素, 通常由日照温度和临时荷载产生, 使得定位值出现临时偏差, 特别是温差和悬臂较大时, 偏差更容易产生。因此必须修正立模标高。修正量可根据悬臂端每节段的临时变形曲线,判断悬臂端浇筑块的变化趋势。一般可用抛物线的回归方程求得。笔者和东南大学一起对温差影响做过研究，且提出与其不一样的观点并最后得到证实。也得到何承庆专家的肯定。 4. 2 观测方法

悬臂箱梁的挠度观测采用水准测量方法, 周期性地对预埋在悬臂中每一块箱梁的监测点进行监测, 在不同施工状态下同各监测点标高的变化就代表了该块箱梁在这一施工过程中的挠度变形。每一个箱梁段的施工, 可分为三个阶段, 即移动挂篮阶段、浇筑混凝

土阶段和张拉预应力阶段。以三个阶段作为挠度观测的周期, 即每施工一个梁段, 应在挂篮移动前后、浇筑混凝土前后和张拉预应力前后, 对已施工箱梁上的监测点（一般每梁段左中右各一点）观测一次, 其标高的变化就代表了该点所在的箱梁在不同施工阶段的挠度变形全过程。这种观测程序称为三阶段五或六次挠度观测法。每次重点测量从悬臂端往墩中心方向的5~6 个断面。挠度观测安排在清晨6: 30～8: 00 时间段内观测, 并记录空气温度和箱内温度。 5、合拢段施工

合拢段施工的顺序是先合拢两个边孔，用劲性刚梁焊接18#块及现浇段，然后张拉临时束，安装钢筋、预应力孔道及模板，选择一天最低气温时浇注砼。当砼达到90%时，进行张拉并解除临时束、压浆。边孔合拢施工完毕后，进行：①主墩处0#、1#、2#支撑的支架拆除；②临时支座及固接的解除，后进行主孔合拢。主孔合拢工作：是将主孔两端梁体用劲性刚梁焊接锁定，张拉边孔临时预应力钢束，再进行钢筋模板等安装及砼施工，砼浇筑速度宜快不宜慢，且尽量在当天气温低时快速进行，并记录当时的气温，以便将来安装伸缩缝时调整缝隙宽度。砼拌制时应适量掺加膨胀剂，防止砼收缩产生裂缝。待主孔合拢砼强度满足要求时，张拉主孔合拢段的剩余预应力钢束并压浆。即完成了合拢段的施工。

在箱梁合拢段施工前, 应对箱梁顶面标高及轴线进行联测,并连续观测气温变化及梁体相对标高的变化和轴线偏移量, 观测合

拢段在温度影响下的梁体长度变化, 以便采取措施控制箱梁施工标高, 使箱梁合拢标高控制在设计范围内。必须清除t 构上不必要的施工荷载, 使t 构上的施工荷载应处于相对平衡状态, 合拢时也必须对称同步进行, 避免在合拢段端部造成相对变形, 产生“ 剪力差”变化, 影响产生次内力和合拢精度。合拢施工时, 不宜引起该段施工的附加应力, 因此, 在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载, 使其变形相等, 避免合拢段产生竖向应力。合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级( 达到c55 号) , 并要求早强, 采用微膨胀聚丙烯纤维混凝土。 6、结束语

在挂篮悬臂施工中,具有受力明确、整体刚度大、变形小、使用机具设备少、拼装快、施工精度易控制等特点。重复操作有利于提高工作效率和保证施工质量;避免搭设大量支架,便在水深、流量大的河道上和交通量大的立交桥中使用,条件不受,经济效益高。