桥梁悬臂施工工艺

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一、工程简介

张皮沟大桥位于山西省灵石县燕家岭村境内，横跨张皮沟，此沟为典型V型沟谷，沟底宽约45米，地形起伏较大。主桥上部为45+80+45米变截面P.C.连续刚构箱梁，箱梁根部梁高4.2米，高跨比1/19.05，跨中梁高1.8米，高跨比1/44.44，箱梁顶板厚25厘米，底板按二次抛物线变化，除墩顶0号块设两个厚50厘米的横隔板及边跨设厚80厘米的端横隔板外，箱梁其余部位均不设横隔板，采用双向预应力体系。

二、悬臂浇筑施工工艺

悬臂施工法建造预应力混凝土梁桥时，不需要搭设支架，而是直接从已建墩台顶部逐段向跨径方向延伸施工，每延伸一段就施加预应力使与已建成的部分联结为整体。按照梁体的制造方式，悬臂施工法可分为悬臂拼装和悬臂浇筑两类。这里简要介绍一下悬臂浇筑施工工艺。

悬臂浇筑施工系利用悬吊式活动脚手架(简称挂篮)在墩柱两侧对称平衡地浇筑梁段混凝土(一般3-8米)，每浇筑完一段，待混凝土达到设计强度后张拉纵向预应力钢绞线，然后向前移动挂篮，进行下一段施工。

张皮沟大桥上部箱梁悬臂浇筑共分为四个部分，即第一部分0号块施工；第二部分为2~8块梁段悬臂浇筑部分；第三部分为边跨现浇段施工；第四部分为合拢段施工，包括边跨合拢段施工和中跨合拢段施工。

1.0号块施工

0号块是所有梁体中的高度最大、重量最重的一块，且在墩柱顶，不采用挂篮施工。0号快因为体积比较大，里面倒角多，所以分两次浇筑，第一次浇筑到腹板高度1.5米以上。0号块里面分布有纵向预应力钢绞线，横向和竖向的精轧螺纹钢。另外0号块顶板所有纵向预应力钢绞线管道都要通过。因此在浇筑前要仔细检查管道的坐标和质量，以免在0号块误差太大。

2.悬臂浇筑部分施工

悬臂浇筑的部分共有2-8号块，每幅桥总计28块。挂篮作为悬臂浇筑的主要施工设备，钢筋绑扎，孔道安装，混凝土浇筑，钢绞线张拉等工序都要在上边操作，因此在设计时除要经济外，还必须有足够的安全性和灵活性，便于在施工过程中安全的操作。张皮沟大桥的挂篮主桁设计采用国产贝雷片，每片长3米，高1.5米，重270千克。上下横梁采用240工字钢焊接而成。外模采用定型模板，内模采用组合模板。祥见挂篮组装图

挂篮在0号块竖向精轧螺纹钢张拉结束后就可以组装，在挂篮正式使用前要进行预压，检验实际的承载力和安全可靠性，并获得弹性变形的数据和消除挂篮的非弹性变形，为施工控制提供依据。1号块是悬臂浇筑部分的第一阶段，精确的控制挂篮的标高和平面位置，对全桥的控制提供保障。挂篮的标高要考虑以下因素：桥面设计标高；挂篮在不同荷载下的变形值，混凝土变形，包括温度应力变形和后期徐变变形。悬臂浇筑部分的混凝土要一次性浇筑完，避免梁体中部产生竖向裂缝。1号块浇筑后要进行纵向的预应力钢绞线张拉，张拉后即可松动后锚和向前移动挂篮，进行下一段施工，直到悬臂浇筑结束。

3.现浇段施工

张皮沟大桥的过渡墩高33米，如果采用支架施工现浇段比较困难，我们施工采用挂篮做吊架，挂篮的主桁前支点在过渡墩顶。现浇段施工要在5号块施工的同时进行，以保证在8号块施工结束后可以及时进行边跨合拢。

4.合拢段施工

合拢段施工是体系转换的过程，通过合拢段的施工，使桥梁完成体系的转换。首先进行边跨合拢，最后进行中跨合拢。边跨合拢采用吊架施工，待现浇段施工结束后，混凝土强度达到设计强度后即可进行边跨合拢段的施工。中跨合拢段的劲性骨架待边跨混凝土浇筑后，边跨挂篮拆除后才能合拢。中跨合拢段的混凝土浇筑要在一天中的最低温度下进行。应当指出的是，要严格控制合拢程序，否则会与设计的合拢后产生很大的误差，其结构恒载内力也会发生变化，体系转换时由徐变引起的内力重分布也不相同，故采用不同的合拢程序在结构中产生不同的最终恒载内力，对整个结构的竣工后使用产生很大的影响。

三、施工控制

1.挠度控制

施工过程中的挠度计算不仅与力学计算模式的选取有关，而且更重要的是与许多挠度影响的因素有关，这些主要因素包括：施工阶段的一期恒载，即梁体自重和预加应力；施工临时荷载：悬浇的挂篮和模板机具设备重；人群荷载、大自然的温度变化、湿度变化、风荷载；桥墩变位、基础沉降、施工误差等。这些影响因素中，还有许多模糊不定及随机变化的因素的情况，因此，挠度监测十分困难。为了更加精确的控制梁体的挠度变形，每进行一块至少要分六个阶段进行观测，即混凝土浇筑前后、张拉前后、挂篮移动前后，观测已经浇筑的所有梁段，有条件可以每天观测，详细掌握挠度变化，为下一个块体施工提供依据。2.平面位置的控制

在箱梁浇筑前要布设测量监控控制网，控制网的布设，应遵照变形观测能反映结构的实际变形为原则。我们考虑在每墩顶0号块的中心位置安装1个工作基点，工作基点要与附近的导线点形成控制网，并且要定期进行复核，以保证工作基点的误差在合格范围内。

通过我们精心组织施工，严格施工程序，加大监控力度，使得张皮沟大桥左幅的合拢误差都控制在合格范围内。

四、悬臂施工的优缺点

悬臂施工的方法从发明到现在，只不过短短的40多年，之所以能够被广泛地应用，正是因为它具有许多独特的优点。

1.悬臂施工比较适用于大跨径桥梁中，对于跨越河道、沟谷更加适用，而且受地形影响小。

2.悬臂浇筑可以减少吊装等程序，一次成型，简化了桥梁施工程序。

3.悬臂浇筑机械化程度高，减少劳动力投入量。

4.可以适用于多种桥梁类型，如梁式桥、刚架桥、拱桥、斜拉桥等。

5.由于实现机械化和循环重复作业，可改进工艺并提高工程质量，容易实现连接及中跨合拢。

6.淘汰了满堂支架的施工方法，给桥下以较宽敞的净空。

虽然，悬臂施工方法具有许多优点，它同样存在一些缺点：悬臂浇筑必须等所有墩台施工完才能进行，而且在混凝土浇筑后要等强度达到设计强度才能进行下一道工序，这样会延长施工时间；施工监控比较复杂，施工误差再所难免，桥面没有混凝土调平层，块体接触处很容易产生不平整的现象。

张皮沟大桥成功合拢，是大跨度桥梁施工的又一典范。随着悬臂施工技术的进步和完善，施工机械化程度的提高，加上电子计算机辅助进行桥梁结构内力分析计算及施工控制，使悬臂施工法成为现代大跨径桥梁建造的主要施工方法，这也推动了桥梁进一步向高强、轻型、大跨方向发展。