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摘 要:本文主要针对钢筋混凝土拱桥挂篮悬臂浇筑的施工技术展开了探讨，通过结合具体的工程实例，从结构特点、结构计算和施工控制及注意事项等方面对施工作了详细阐述，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词:钢筋混凝土拱桥；挂篮悬臂；浇筑施工
0 引言
随着我国交通事业的蓬勃发展，桥梁悬臂浇筑施工技术也得到了广泛的应用，有效推动了我国交通事业的发展。挂篮悬臂浇筑施工是指在桥墩两侧设置一个工作平台，利用平台分段向悬臂浇筑混凝土和水泥等梁体。在实际的钢筋混凝土拱桥施工中，我们需要认真做好挂篮悬臂浇筑施工，以确保整体的工程施工质量。
1 工程概况
某大桥全长327.595m，分左、右幅。主桥为钢筋混凝土箱形拱桥，净跨径180m，净矢高32m，净矢跨比1/5.625，拱轴系数1.756，为等高截面悬链线拱，拱圈横向宽7.5m，高3.3m。整个拱箱分29个节段施工，其中两岸各设一个拱脚现浇段，拱顶设一个吊架浇筑合龙段，拱圈2～14号节段采用挂篮进行浇筑，其中2号节段长度最大，为7.579m，3号节段质量最大，为221.5t。
2 施工方案
挂篮悬臂法浇筑拱桥，其技术特点有点类似于斜拉桥主梁挂篮悬浇施工，但区别在于拱桥挂篮是在弧形结构上施工，此外，斜拉桥的扣锚索结构是作为永久结构使用，而拱桥的扣锚索仅是临时施工结构，施工过程索力不断变化，且成桥后拉索都要拆除，对拱圈结构内力、线型要求更高。
拱圈两岸设置一个现浇段，完成现浇段施工后再进行挂篮安装，再由挂篮逐节段由两边向跨中合龙，如图1所示。
3.2 挂篮结构功能
3.2.1 挂篮结构形式选择
国内挂篮形式多样，承重桁架是影响挂篮自重最大的因素，挂篮的承重桁架形式主要有平行弦、弓弦式、菱形、三角形式、斜拉式等。受均布荷载最优的悬臂梁形式是三角形结构，对于斜拉式因刚度比较差，所以三角形的主桁结构是最优选择。
挂篮主桁结构确定仅是第1步，其次是确定挂篮承重形式，合理选择承重形式能最大限度地减少挂篮的锚固质量。
(1)上承式与下承式选择
挂篮主桁在悬浇节段顶面上的称为上承式，承重结构在悬浇节段底面的称为下承式，上、下支撑方式关系到挂篮的重心高低，重心高低决定了挂篮的行走及工作是否平稳。三角形挂篮的支撑方式主要为上承式，但上承式主要用于T形刚构桥、连续梁桥和斜拉桥，对于拱桥悬浇，存在变角度机构复杂和重心高影响移动等。经过比较，采用主桁布置在拱箱下部的下承式。实践证明下承式挂篮适合在拱圈上施工及行走。
(2)自锚式承重结构
由于节段混凝土质量大，承重结构避免常规挂腿受力，采用锚固系统的精轧螺纹钢受力，挂腿仅在挂篮空载时(在此主要是挂篮行走)受力。锚固结构作用在已浇筑的混凝土节段上，对于挂篮，相当于中支点作用。考虑到拱圈弧形结构，锚固系统中的锚固箱体设计为球铰，解决了拱圈弧形角度对挂篮锚固结构受力的影响。挂篮后支点为顶升千斤顶(行走时为后滑轮)，主要平衡由悬臂端节段质量对中支点产生的弯矩作用。
3.2.2 挂篮主要结构工作原理
(1)承重主桁
承重主桁是挂篮支撑模板体系和悬浇荷载的主体结构。承重主桁的主要受力结构由2榀倒三角主桁构成，2榀倒三角主桁之间设置了前、中、后横梁进行连接，保证了结构的受力稳定，中横梁上设置了耳板连接锚固系统。在主桁中间设置了挂腿，挂腿是主顶系统调整挂篮姿态时的主要受力结构，同时也是挂篮行走时支撑挂篮自重的主要受力构件。为减小结构自重，结构主体除挂腿外其余部件均采用焊接双拼工字形断面，材质采用Q345材料。
(2)行走系统
行走系统的功能是实现挂篮空载前移功能，行走系统主要由行走轨道、履带式小坦克及液压千斤顶组成。液压结构与履带小坦克的组合提高了行走的机动性，履带式结构与轨道接触宽度17cm，使行走更平稳。如图3所示。
(5)模板系统
模板系统由外模系统和内模系统组成。外模系统由底模、侧模和顶模组成。为了在施工中尽量减小与拱曲线的误差，底模设计时满足挂篮模板最大以折带曲长度≤3.5m，并在底模上设置固定的调整量。
内模受横隔板的影响，无法做成大块模板整体随挂篮前移，只能设计成小块模板方便装拆。为考虑到交界墩内模与拱圈内模的通用，以及拱圈内箱室不同尺寸的通用，内模设计的最大尺寸为1m×1m，方便拆卸及搬运，同时每个截面留出10cm空隙用木方填满，以防止混凝土挤紧内模而无法拆除。
3.2.3 挂篮悬臂施工控制关键技术
(1)1号节段“斜拉支架”为三角托架与精轧螺纹钢扣索共同受力，保证精轧螺纹钢筋连接接头质量，混凝土浇筑过程中监控好墩柱偏位、墩底拉应力以及三角托架的变形。
(2)挂篮采用倒三角桁架挂篮，挂篮安装就位后标高与设计标高差值≥35cm，则通过锚固系统调整挂篮标高；反之则采用后下横梁反力千斤顶调整。施工过程中主要控制好挂腿支撑点、锚固系统的锚固螺栓变形、止推装置、后下横梁反力支撑点等重要部位。挂篮通过挂腿上的履带式小坦克行走，注意挂篮前移过程中两边主桁速度需一致，防止挂篮扭曲。
(3)悬浇节段浇筑前，应仔细检查挂篮的锚固系统、止推装置、穿扣索的预埋钢管以及沉降观测点等。
(4)拱圈轴线为悬链线，每一节段的模板弧线均不相同，施工时模板采取以直代曲的方式，底模为1m/节，接头处通过调节螺杆使接头位置满足设计线型要求，侧模采取“下小上大”的设计方式，尽量缩小模板间的拼缝，不可避免的模板缝隙采用泡沫胶堵缝。
(5)混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土罐车运输到场，输送泵泵送入模，混凝土坍落度为16～20cm，初凝时间为10h，确保混凝土的和易性。混凝土浇筑过程中保证混凝土的连续性，避免施工冷缝。由于拱圈弧度较大，且拱箱内模为全封闭式，拱箱顶设置压模，为解决混凝土浇筑困难，施工时纵向每隔1m左右在3条腹板位置开孔，便于混凝土入模，在内箱底板每隔1m左右设置振捣孔，确保混凝土施工质量。
4 挂篮行走关键技术准备
4.1 行走前期工作
(1)行走轨道安装 轨道长12m，轨道上设置销轴孔，按50cm间距布置。轨道前端通过挡块扣在已浇筑混凝土节段悬臂端边缘截面上，可防止轨道下滑，同时轨道通过锚梁固定，防止轨道晃动，使行走过程轨道稳定、安全(每个节段轨道前移可通过卷扬机牵引至下一个节段)。
(2)模板拆除 拆除全部顶模板，然后通过侧模支撑拉杆旋动使侧模脱离，拉杆同时作用，平行脱离侧模并保证侧面距离混凝土边缘40cm以上，保证挂篮行走时侧模不会刮花混凝土面。
(3)主顶千斤顶受力，拆除锚固系统 拆除锚固系统精轧螺纹钢和分配梁，两侧同时进行。然后通过主顶千斤顶下放挂篮，使底模脱离混凝土，同时保证小坦克坐在轨道上受力即可。
(4)挂篮的行走液压千斤顶后支座用销轴锁定，保证挂篮不会下滑，此时就可以拆除挂篮的止推机构。
(5)顶升千斤顶回油，后滑轮贴在混凝土面受力，保持行走状态。后滑轮布置在挂篮主桁后支点，仅在挂篮行走时作用。挂篮行走时，由于挂篮自重影响，悬臂端质量大，后滑轮作为后支点作用于拱圈底面混凝土上，保证挂篮的稳定，同时滑轮结构起到减小摩擦作用，便于挂篮行走。
4.2 挂篮行走过程
通过销轴锁住千斤顶后支座，液压千斤顶顶推挂篮向前滑行，每行走一个卡销的位置(50cm)就锁住千斤顶前支座即固定小坦克，通过行走千斤顶回油，把后支座往前跟进一个行程再锁定。如此反复操作，完成行走。具体操作步骤如下。
(1)后支座锁定，千斤顶顶推挂篮前行
后支座布置在轨道上，采用抱箍的形式，可以在轨道上前后滑行。后支座上设置有插销孔，挂篮行走时，用销轴锁定在轨道上，相当于后支撑作用。千斤顶通过顶住后支座前推挂篮爬行。
(2)锁定前支座，提升后支座到下一个阶段
前支座设置在挂篮的挂腿上，与千斤顶通过销轴连接。前支座上设置有履带小坦克，挂篮行走时，前支座在轨道上滑行，可以减小滑行摩擦，并且履带式的结构设计使行走更稳定、可靠。同样，与后支座一样，前支座抱箍在轨道上，并设置有插销孔，挂篮完成一个行程的行走时，需要锁定前支座才能将后支座向前拉动。
4.3 挂篮行走到位
挂篮行走就位后，进行挂篮位置固定和调整:
(1)安装止推机构防止挂篮下滑；
(2)主顶千斤顶顶升挂篮，小坦克脱离轨道，此时行走系统已经不起作用，然后开始安装完成锚固系统，通过主顶千斤顶回油，进行受力体系转换，使挂篮受力由主顶千斤顶转换至锚固系统受力；
(3)顶升千斤顶顶住混凝土面，后滑轮脱离混凝土；
(4)挂篮标高调整通过锚固千斤顶进行挂篮上、下调整，通过止推机构千斤顶可进行挂篮左、右调整。挂篮调整就位后，再完成侧模调整。
5 挂篮施工控制及注意事项
5.1 挂篮安装
在大桥挂篮安装过程中，受环境及吊装能力影响，挂篮只能单根结构吊装、拼装。承重主桁最重杆件为2.9t的挂腿，满足吊装要求。挂篮安装先将主横梁安装就位，通过锚固系统精轧螺纹钢固定，通过止推机构防止主梁下滑，然后再组装其余构件。挂篮安装完成后，通过顶升机构和主顶系统实现标高确定。
5.2 挂篮预压
挂篮预压目的为消除挂篮的非弹性变形和确定弹性变形量，预压采用堆载法，按最重节段(3号段)质量221.5t的1.2倍加载。挂篮设置监测点，位置坐标采用全站仪极坐标法，在挂篮底模上左、中、右布置3个点；挂篮承重主桁应力控制，采用贴应变片监控。监测点在施工过程中持续进行。根据实际预压情况确定倒三角挂篮弹性变形为32mm，非弹性变形为18mm，为立模标高提供了重要的参数。
5.3 挂篮行走
节段混凝土浇筑完成，实现索力张拉后，开始进行挂篮行走。首先拆除锚固系统即精轧螺纹钢拆除，通过主顶系统千斤顶下放挂篮，使小坦克坐在轨道上并受力，同时使主顶千斤顶不受力。行走千斤顶加载受力，使小坦克移动并拆除止推机构。行走千斤顶加载，前推挂篮行走，每走一步通过卡销固定挂篮防止挂篮后退。挂篮行走到位后，安装止推机构，然后通过主顶千斤顶顶升挂篮并安装锚固系统。
5.4 挂篮施工注意事项
(1)精轧螺纹钢施工时防止弯曲变形 预埋孔道的预埋精度控制在20mm以内；挂篮行走到位时，挂篮上的孔道必须与预埋孔道保持一致，可采用止推千斤顶微调确定挂篮位置。
(2)混凝土浇筑时，控制桥中心线两侧的偏载≤10t。
(3)挂篮提升、下放时，主顶系统保证两侧同步进行，在两侧行走主桁上增加刻度并安排专门人员分别在两侧观察；挂篮行走过程中，保证轨道两侧履带小坦克同步前移，轨道锚梁稳固。
4)施工过程中对所有的连接部位进行常态化检查。
6 实施效果
大桥左、右幅拱圈于5月15日合龙，拱圈线型、成拱后拱圈的应力及变形均满足规范及设计要求。
(1)拱圈应力 施工过程中，拱圈混凝土的最大压应力≥－10MPa，最大拉应力1.73MPa(＜1.83MPa)。
(2)扣塔偏位 施工过程中，扣塔的最大偏位为25mm＜30mm。
(3)扣锚索索力 扣锚索索力最大误差为±5%。
(4)拱圈线型 拱圈对称截面高程的最大相对误差为20mm。
(5)拱圈合龙 拱圈合龙段两端高程的最大相对误差为8mm，拱顶段高程误差为6mm。
7 结语
综上所述，在钢筋混凝土拱桥的施工过程中，使用挂篮悬臂浇筑技术能够消除许多以往存在的隐患，因此，我们要做好挂篮悬臂浇筑的施工，以为提高桥梁质量奠定了基础，并推动了桥梁技术的发展。
参考文献:
[1]何伟.钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑挂篮设计及施工技术[J].四川建筑.2011(02).
[2]曾国胜,郭军.大跨径钢筋混凝土拱桥挂篮悬臂浇筑施工技术[J].城市建设理论研究:电子版.2016(10).
论文作者:费海清
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/31
标签：挂篮论文; 拱圈论文; 千斤顶论文; 锚固论文; 混凝土论文; 支座论文; 悬臂论文; 《防护工程》2017年第9期论文;