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1、悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁桥施工工法新疆昆仑路港工程公司 谭翔一、前言连续梁桥结构体系具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养 护简单、抗震能力强等优点。预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式是箱梁截面；采用预应力混凝土连续箱梁，可使跨越能力大大增强。主要的施工方法里，悬臂浇筑最为广泛，1953 年悬臂浇筑法问世以来，预应力混凝土连续箱梁桥施工有了飞跃发展，本工法重点论述了悬臂浇筑施工过程中的经验和做法。二、工法特点悬臂浇筑法施工预应力混凝土连续箱梁桥具有以下特点：（1）预应力混凝土连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的结构受力与成桥后的结构受力较为接近，施工时的预应力筋
2、张拉既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋。（2）作为无支架施工，有利于通航河流、深山峡谷、城市立交等的建桥，不影响 桥下净空和交通。（3）有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂蓝结构简单、成本低廉，逐段浇筑混凝土无需大型吊装设备。（4）有利于施工作业，加快施工进度。每个节段施工（包括立模、钢筋绑扎、管道定位、混凝土浇筑、 预应力张 拉、管道压浆等）均在挂蓝内进行，挂 蓝可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时每墩至少有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，各作业面互不干扰，施工作业快。（5）有利于变截面箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁体设计成变截面箱梁，使
3、预应力混凝土连续梁桥结构形式更加丰富多彩，能设计出更多轻巧、飘逸、美观的桥梁。三、适用范围本工法适用于公路大跨度预应力混凝土连续箱梁桥施工，下部为需考虑桥下净空和交通保障的通航河流、深山峡谷、城市立交等，目前一般在 40m 到 150m 范围内。四、工艺原理悬臂浇筑法又叫无支架平衡伸臂法、挂蓝法、吊蓝法，它是以已经完成的墩顶段（通常称“0 号块” ）为起点，通 过悬吊的挂蓝从立模、浇筑混凝土、张拉预应力钢筋，逐段对称地向两侧跨中合拢，形成整桥。五、施工工艺1、总体施工方案 主梁悬灌挂 蓝 采 用 菱 形 挂 蓝 ，施 工 程 序 为 ：挂 蓝 安 装 挂 蓝 预 压 、测 试 调整 标 高 、
4、中 线 外 模 就 位 绑 扎 钢 筋 及 预 应 力 管 道 布 置 内 模 就 位 浇 注 混 凝 土 混 凝 土 等 强 预 应 力 张 拉 及 压 浆 ，移 动 挂 蓝 进 行 下 一 循环 。挂 蓝 安 装 主 要 靠 塔 式 吊 机 。每 梁 段 模 板 就 位 按 线 型 控 制 数 据 调 整 ，混 凝 土 灌 注 “T”构 两 侧 对 称 进 行 ，混 凝 土 上 料 以 输 送 泵 为 主 ，主 塔 吊 配合 ，其 它 材 料 用 塔 吊 ，人 员 上 下 用 工 业 电 梯 ，挂 蓝 拆 除 用 梁 顶 面 设 置 的扒 杆 吊 ，预 应 力 张 拉 按 规 范 严 格
5、施 工 ，悬 灌 中 梁 体 线 型 控 制 和 应 力 监 控委 托 专 业 单 位 实 施 。合拢 段施工合拢段严格按照设计顺序进行，用吊架法施工，吊架重量控制在20t 以内，施工前先进行两梁段固结，采用体内固结方法，浇注时间选一天中低温、恒温控制在 1015，混凝土、钢筋等材料运输同标准段施工。预应 力施工梁部设计纵、竖向预应力，预应力下料在地面专门设置下料台座，按施工顺序下料、编号、存放，上料用塔吊， 纵向预应力孔道采用外径 91mm 的 PT-PLUS 塑料圆形波纹管，并采用真空辅助压浆工艺。纵向较长的孔道应设三通或多通管以利压浆，长束的穿束有专用的通孔、引束工具。张拉顺 序及吨位严
6、格按设计要求控制，预应力张拉对梁体内力影响很大，应坚持对称同步施工的原则。2、施工方法1）挂蓝结构设计（1）挂蓝选择挂蓝是施工梁段的承重结构，又是施工梁段的作业（悬浇，张拉等）现场，挂 蓝设计应按其悬灌所承受的最大重量及施工荷载等，按最不利荷载设计加工。我单位近年施工的几座公路桥梁，其梁部结构形式，桥面 宽度、高度均与本桥设计相似、相近，我单位在杜家河特大桥上均采用菱形挂蓝，该形式的挂蓝具有节点少、变形小、质量轻、结构完善，施工灵活和适应性强的优点，根据我单位多年施工经验，拟选用自锚平衡式菱形挂蓝。（2）主要技术性能根 据 本 桥 连 续 刚 构 梁 设 计 分 段 长 度 ，梁 段 重 量
7、、外 形 尺 寸 、断 面 形式 等 因 素 ，同 时 考 虑 施 工 荷 载 和 其 原 期 使 用 性 ，确 定 该 菱 形 挂 蓝 的 技 术参 数 及 性 能 。同时安装两套挂蓝，前后端作业面开阔，便于混凝土的灌注，本桥 所采用的挂蓝具有接点少、刚度大、变形小、质量轻，结构完善，施工灵活和适应性强，拆模方便，就位准确，便于调整等优点，挂蓝选材采用便于购置的普通型钢和易于加工的工艺设计。（3）挂蓝的结构形式菱形挂蓝由菱形桁架、提吊系统，走行及锚固系统共四大部分组成。菱形桁架是挂蓝的主要承重结构，桁架由型钢加工而成，分两片立于箱梁腹板位置，其间用角钢组成平面连接系，每片桁架均用槽钢组焊而成
8、，槽钢大小待挂蓝详细工艺设计确定，节点处用 20结点板和 M30 螺栓 联接，前上节点处和前上横梁联结，前上横梁由两根工字钢组焊而成桁架结构，上设 10 个吊点，其中 4 个吊点外侧模，2个吊内模，4 个吊底模架。提吊系 统a、前吊带前吊带的作用是将悬臂灌注的底板、腹板及顶板混凝土及底模板重量传至桁架上。前吊带由 20032 和 20020 两种 16Mn 钢板用 60钢销组合而成。前吊带下端与底模架前横梁销接，上端吊在前上横梁上，每组吊带用 2 个 32t 螺旋千斤顶及扁担梁调节底模标高。b、后吊带后吊带的作用是将底模模板荷载传至已成箱梁底板。后吊带可用 20032 的 16Mn 钢带 加工
9、而成。上部 设置若干调节孔，以适应梁板厚度的变化，下端与底模后横梁焊接，上端穿过箱梁底板（预留孔），每个吊带 2 个螺旋千斤顶及扁担支撑在已成箱梁的底板上。模板系 统箱梁外侧模外框架由槽钢与角钢组焊而成，模板围带可用槽钢，模板采用大块钢框和竹胶板组装而成，可根据梁段的高度和长度变化随时接长（高）和拆卸。外侧模支承在外模走行梁上，后段通过吊杆悬吊在 已灌好的箱梁顶 板（在灌注顶板时设预留孔），后吊杆与走行梁间设后吊架，后吊架上装有滚动轴承，挂蓝行走时，外侧模走行梁与外侧模一起沿后吊带向前滑行。内模由内模桁架、竖带、斜支承以及组合钢模等组成。内模安置在由内模桁架、竖带和斜支承组成的内模框架上，内模
10、框架支承在内模走行架上，走行梁前端通过倒链悬吊在前上横梁上，后端通过吊杆吊在已灌好的箱梁顶板上（在灌注顶板时设预留孔），后吊杆与行走梁间设有后吊架，后吊架上装有滚动轴承，挂蓝行走时，外侧模走行梁与内模走行梁一起沿吊架滑行。底模直接承受悬浇梁段的施工重力，底模由底模架和底模板组成。底模纵梁可由 2430 号槽钢和角钢组焊成桁架式，底模横梁分前后横梁，可由槽钢制作。底模板采用钢模板，底模宽度应比箱梁底宽少810mm，两外 缘固定 56mm 橡胶条，在灌注 砼时，两侧外模与底模夹紧，以防漏浆，底模架前端连有角钢可组成操作平台， 供梁段张拉及其他操作。走行及 锚固系统a、挂 蓝走行系统在两片桁架下的箱
11、梁顶面铺设两根轨道（轨道用钢板组焊），轨道锚固在梁体的竖向预应力筋上，主桁前端设有前支座，沿轨道滑行（支座与轨道间垫四氟乙烯滑板），主桁后端设有后支座，后支座用反扣轮沿轨道下缘滚动，不需加平衡重，用两个 5t 手动葫芦牵引，挂蓝即可前移。轨道分节长度按梁段长度制作。b、锚固系统挂蓝的锚固是借用箱梁的竖向预应力钢筋把轨道锚固在已成箱体上，通过 后锚扁担梁把菱形桁架后节点锚固在轨道上的。需锚固的竖向预应力筋根数应通过计算确定。2)挂 蓝 制作、试验、拼装(1)挂蓝 制作本桥所用挂蓝数量 4 个，为保证施工安全和施工质量，除挂蓝设计要有较大的安全系数外，挂蓝的加工制作也应选择质量过关的专业工厂。对底
12、模前后横梁上的吊带、菱形桁架等重要部位的焊接质量，必须逐一进行探伤检查并加载试验，合格后方可出厂。(2)挂蓝试验（压）由于本桥墩身较高，挂蓝数量较大，检验挂蓝性能和安全程度的试压试验安排在地面上进行，未经试压的挂蓝不得吊装上墩进行悬灌施工。通过试压消除结构的非弹性变形。试压可采用在桥位附近（或在工厂）试验台加压法进行。示意图见表菱形挂蓝试验台试压示意图，现场可利用在承台中预埋拉力筋锚住主行梁后端，前端按最大施工荷载计算加载，并记录千斤顶逐级加压变形情况，测定出挂蓝弹性和非弹性变形参数，作为控制悬浇高程的依据，同时应对挂蓝主要受力构件进行布点，测定在不同受力状态下的构件的应力、应变情况，以确保悬
13、灌施工安全。菱形挂蓝试验台试压示意图14 23 356注：1-压力表、千斤顶；2-拉杆； 3-预埋钢筋；4-观测点；5-承台；6- 桩。（3）挂蓝拼装安装时应注意墩两侧的挂蓝应对称同步安装，按设计要求控制不均衡荷载。其安装顺序见挂蓝安装施工工艺框图。挂蓝安装施工工艺框图3）悬浇施工（1）菱形挂蓝的工作原理解除挂蓝与梁段的锚固系统，并解除底模与底板的后锚系统，菱形桁架在牵引系统（倒链）牵引下向前移动到待浇位置，底模与外侧模随菱形桁架同步滑移到待浇梁段位置，利用梁顶竖向预应力筋锚固菱形桁架，同时将底模后端锚固于已浇梁段位置，利用梁顶竖向预应力筋锚固菱形桁架同时将底模后端锚固于已浇梁段底部，调整底模
14、前端拼装挂蓝纵横桁架、底蓝 模板安装主纵桁架和支点安装主横桁架安装前后吊杆（吊带）和带千斤顶的横梁吊挂两侧底蓝试压、消除挂蓝非弹 性变形并记录弹性变形数据调整底蓝高程安装外侧模、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 头浇注混凝土标高至设计位置，并调整两侧模就位，绑扎底、腹板钢筋并安装预应力管道，支立并调整内模就位后，绑扎顶板钢筋并安装预应力管道后，进行梁段砼现浇施工，待砼达到设计强度后，张拉预应力筋并压浆后，拆除模板，重复以上工序，如此循环推进，直至完成全部梁段施工。(2)悬浇 施工工程流程悬浇施工工艺流程见悬臂灌注施工工艺框图。(3)挂蓝 的前移待已浇灌梁段砼强度和
15、弹性模量达到设计要求指标后，对纵向预应力筋张拉并压浆后，铺设垫梁和轨道。轨道锚固后，放松底模架前后吊带并将底模架后横梁用 2 个 10t 倒链悬 挂在外模走行梁上；拆除后吊带与底模架的联接，先放松所有后吊杆再放松前吊带，用 2 台 5t倒链牵引前支座使菱形桁架带动底模侧模前移就位后，安装底模后吊带，将底模吊起。解除外模走行梁吊带前移至预留孔，调整立模标高进行下一循环施工。（4）挂蓝底模、侧模标高、位置控制当挂蓝安装完成后，即可进行模板标高及中线调整。模板控制标高=设计标高 +施工预留拱度。设计标高由设计 院提供。施工预留拱度由设计院提供的理论预留拱度结合现场挂蓝试压测试数值（如弹性变形值）等因
16、素，通过编制的线形控制软件计算而得。（5）绑扎钢筋、安装波纹管道钢筋按要求下料弯制，成型后挂牌分类堆放，需要钢筋时利用塔吊。 悬臂灌注施工工艺框图装至挂蓝位置，人工绑扎。直径大于 20mm 钢筋及箱梁纵向 16mm 钢安装挂蓝挂蓝预压及测试标高、中线调 整及其外模就位绑扎底板、腹板 钢筋安 装 底 板 纵 向 及 竖 向 波 纹 管 、预 埋浇注底板及部分砼腹板内模就位绑扎顶板钢筋安装顶板纵向波纹管、预 埋件浇筑剩余腹板及顶板砼砼 养 护拆内模、处 理砼连茬面拆内模、外模纵向预应力张拉压浆前移挂蓝就位至下一段进入下一段砼施工循环波纹管、预埋件加工钢 筋 下 料 加 工锚 垫 板 加 工砼 拌 制 、运 输砼 试 件 制 作砼 等 强压 浆 机 具 准 备张 拉 机 具 准 备锚 具 进 货
