摘要：目前，由于桥梁挂篮悬臂施工技术有其优异的特点,在大跨径桥梁施工中得到广泛的推广及应用，既施工方便，又节省大量的建设成本费用。结合工作实践，对大跨径桥梁挂篮悬臂施工的关键工序控制、要点及线性控制进行分析与探究。
关键词：挂篮悬臂施工；线性控制；施工案例
引言：目前，道桥成为城市建设的主要枢纽工程，尤其是大型道路桥梁也越来越普及，道路桥梁行业对新技术的要求也提高到前所未有的高度。当前大跨经挂篮施工技术成为主流的施工技术。挂蓝悬臂浇筑施工，便用机械设备少，避免搭设大量满堂支架，最大限度减少交通阻断，便于在水深、流量大的河道和交通量大的立交桥中施工，施工受限制的因素少，施工跨度大，经济效益高。本文就大跨径桥梁挂蓝施工技术进行了研究探讨，共同行交流共勉。
1、大跨经桥梁挂篮悬臂施工关键工序的控制要点
1.1制作挂篮
通常情况下，挂篮主要是按照设计图在加工厂制作完成的，在加工制作中，应确保其结构、尺寸、材质等满足设计和质量标准要求。在制作完成后，还应对挂篮的构件等进行超声波焊缝检测，减少挂篮的非弹性变形。在挂篮安装完成后，并使用吊车等设备将预压实物吊装就位。使用砂袋对挂篮进行实物堆载预压。
根据分析挂篮在施工1#节段时，受力最大即主桁架在1#段施工时受最大力，挂篮预压值取荷载值的1.2倍。同时请第三方监控单位布设测量点，并对测点标高做好详细记录，以观察桁架下沉值。预压过程中，加载第一级为设计值的60%，第二级为设计值100%，加载到设计值的100%时候，测出弹性变形及沉降观测值为立模提供依据。最后一级为设计值的120%。每一级预压完毕由测量人员再次对支架上布置的变形观测点进行高程测量并进行详细记录。每隔两个小时测一次标高，待相邻变形值差几乎为零时，即预压完成，并做好详细记录，卸载时按照堆载的相反工序卸载，且都要测量测点标高并做好记录。根据自120%F开始卸压至0的记录绘制挂篮主桁架端节点受力弹性变形图，为后期挂篮悬浇施工模板高程的确定提供依据。测取挂篮自身的弹性变形和非弹性弯形值，供悬灌梁段立模时参考。
1.2现场安装
在安装之前，要先对钢枕和滑轨位置准确调整，同时应采用锚固筋加以固定，之后要在滑道上安装前组阻滑板与后钩板，以及主桁片与连接的x型杆件等。 在桥梁悬臂挂篮施工中，如果采用的为新挂蓝，则需要对主桁架等构件进行单独的预压试验，从而确保其性能满足施工要求，避免非弹性变形引发安全事故。除此之外，在挂篮安装完成后还要进行荷载试验，通常情况下，荷载应为最大节段重量的1.0-1.5倍。在荷载试验的过程中，应全面分析和记录挂篮的加载状况及变形状况等，确定合理的立模标高，保证箱梁线性符合设计要求。 预压试验 完成之后，符合设计及安全要求，开始进行底模板系统、结构钢筋、预应力套管、侧模板系统的安装，最后再安装内模板。实际安装完成以后，对照设计检查，满足设计要求，对锚固的可靠性进行严格审查。
1.3挂篮行走及移位
张拉、压浆完成后，侧模拆除时间根据随梁养护试块强度以及梁体表面与环境温差确定，一般梁体强度大于设计强度的75%且梁体表面与环境温度差值小于15℃方可拆除挂篮内、外侧模。底模落架应在为施工节段张拉压浆完成后拆除。
张拉压浆完成，底模落架后，进行挂篮走行施工。挂篮走行前须做好以下准备工作：铺设前进轨道；拆落内、外模及底模；安装内外模架走行滚轮并拆除走行梁后吊杆；安装走行牵引倒链然后移动挂蓝，重复前项工作，进行下段梁的施工。
1.4混凝土的浇注
作为桥梁挂篮悬臂施工的重要内容，浇筑混凝土时，对其坍落度与入模温度有严格的要求，（塌落度控制在180mm±20mm）冬季浇注温度不低于5度且有保温措施，夏季浇筑不高于35度，夏季多选择夜间浇注（10-15度为宜）。必须确保施工两边浇筑的均匀性，防止浇筑不均匀现象的出现。在施工过程中必须进行实时的现场记录，如对挂蓝标高的变化情况进行记录，浇筑量的差值等。 防止不均匀受力挂篮出现锚固脱落，或局部变形、下沉。（见示意图1）
1.5挂篮的拆除
相关梁段施工完成后，要进行挂篮的拆除，一般要先将底篮放在地面上，然后将主桁架及挂篮的上部构件相应对称的缩退至安全范围内再行拆除。
1.6合拢段施工
在合拢段施工中，浇筑合拢段混凝土必须选择在低温时进行，并重视振捣或浇筑后的养护工作，避免裂缝在混凝土结构中出现。确保梁体与混凝土之间连接的质量，保证桥梁的整体强度与稳定性。合拢段采用吊架施工，平衡水箱进行平衡，重量为合拢段梁体重量和施工人员重量之和。而后，即可对待合拢两端梁体进行临时锁定施工，将底模架及内外侧模对称吊在合拢段两端的梁段上，而后即可进行钢筋绑扎、混凝土浇筑施工。边施工边对平衡配重进行调整，当混凝土强度达到设计强度的100%，弹性模量达到90%，龄期7天以上后进行底板预应力束张拉调整梁体内力完成桥梁体系转换。
（1）边跨合拢段
边跨合拢段模板由底模、外侧模、内模等几部分组成。
①底模:采用8#槽钢加6mm厚面板的定型钢模板，模板直接支撑在支架平台方木上。
②外侧模：外侧模利用现浇段模板，顺桥向长度为3 m。腹板及翼缘板部分一次支立并调整至正确位置。外模框架作为翼缘板施工时的支架。
③内模：内模用组合钢模板，内模设有内模框架。
（2）中跨合拢段
边跨合拢后，将中跨端挂篮主桁架即桥面杆件、轨道等全部拆除。对于下部模板体系，中跨合拢段两端悬臂端也作相关拆除，仅留有1套挂篮底模架、1套长2.5m的内模架和1套长度为2.25m的外模架作为中跨合拢段的施工吊架。将上述模板部件在中跨合拢段两端悬臂梁段对称吊挂，确保合拢施工时合拢段混凝土重量在两悬臂端同比例分配，使得两端梁变形同步，减小剪力差。
2、关于桥梁挂篮悬臂施工线性控制
2.1线性控制相关参数的测定
桥梁挂蓝悬臂施工质量的线性控制，其相关参数的测定主要是对测定挂蓝变形值、混凝土容重、混凝土弹性模量及预应力损失等。首先，测定挂蓝变形值。对挂蓝变形值进行精确计算难度较大，必须利用试验进行测定，通常情况下测定试验为挂篮荷载试验，完成安装挂篮作业后，试验要选用反压加载的方式进行，并进行分级加载，对各级荷载下的变形值进行准确测定，进而得出荷载和挠度之间的关系曲线。其次，测定混凝土容重与弹性模量，通过试验测定混凝土容重及弹性模量。主要对在不同龄期混凝土的弹性模量E值进行测定，取7、14、28天作为龄期，最终得出随着时间的改变混凝土弹性模量也会随之改变。再次，测定预应力损失。预应力钢绞线的管道摩阻损失就是桥梁预应力损失的主要因素，钢绞线具体管道摩阻损失主要选用电阻应变仪器进行测定，进而对比其损失的设计值是否与具体损失值相符合，以此对施工导致的悬臂挠度进行准确计算。
2.2计算施工预拱度
施工预拱度作为桥梁挂蓝施工质量的重要依据，必须对其进行精确计算。但施工过程中很难对桥梁悬臂箱梁的预拱度进行有效控制，为提高其质量，必须加大控制力度，对每个节快浇筑前、浇筑后、张拉后挠度点都要认真测量，对比图纸设计预留拱度，严格遵循施工现场的具体施工状况，选用专业的数据，对其进行科学、有效地计算，以符合设计要求。
2.3悬臂箱梁施工挠度控制
（1）布置挠度测点。在桥梁挂蓝悬臂线性挠度测量中主要选用的仪器为水准仪。预制箱梁时，将3个高程测点布设在每个悬浇段与接缝距离10厘米的箱梁顶面进行布置。选用短钢筋进行测点制作，将其底部与钢筋笼一起进行焊接，磨圆顶部将混凝土顶面露出，高度设为1.5厘米到2.5厘米之间，并选用红漆将其标注出来。
（2）建立、复测控制网。将高程控制点通过水准仪与经纬仪向墩顶桥段顶面进行引导，必须将2个以上的基准点布置在每个墩顶上，测量后必须对基准点进行准确校对，此点作为施工过程中的基准，并对其进行有效标记。施工时 以此点为控制，根据预先设计的施工控制值，测量出梁顶施工的高程，控制满足梁的挠度变形及预留拱度设计要求。
3、大跨径桥梁施工中挂蓝技术案例
某大桥全长1.77公里，其中桥梁工程长490.32米，桥梁宽度27m，大桥设计洪水频率为1/100，设计汽车荷载采用公路Ⅰ级。大桥上部采用变截面预应力混凝土连续箱梁，箱梁根部高度7m，跨中梁高2.8m，桥跨布置为（65m+3×117m+65m），基础采用大直径钻孔灌注桩群桩基础，桩径1.8m，桥墩采用实体墩，设置破冰体，桥台采用桩基接盖梁桥台。左右幅分离，箱梁设计为C55预应力砼，本文结合该工程浅显的实际情况谈一谈挂篮施工技术。
4.1 箱梁0#块施工箱梁0#块支架采用钢管桩与墩身预埋牛腿为主要支撑点，内顶模支架直接采用型钢支架，底模落架及内顶模支架均采用钢楔落架，顶上铺大块钢模，钢筋和模板经过验收合格后开始浇筑砼，一次浇筑成型。
4.2 挂篮悬臂施工， 0#块施工完毕，待砼强度达到设计的90%以上，在其顶上拼装挂篮，悬臂对称的浇筑各个块段，挂篮是悬臂浇筑施工的主要设备，它可以沿轨道行走，支撑在已完成的梁段上，用以进行下一梁段的施工，通俗一点好比一个人挑担子，但是这根扁担越挑越长。
4.3 体系转换合拢段张拉、压浆完成后，可解除临时锁定，进行连续梁的体系转换工作。
4.4 临时支座设置、永久支座安装①由于球形钢支座不能承受悬臂浇注施工中的不平衡力，所以必须设置临时固结支座，临时固结支座采用C55砼浇筑，配合￠32 的临时锚固钢筋使用，体系转换完成后，拆除临时固结支座；②球形钢支座安装。安装时，支座中心要和主梁的中心线平行，支座钢垫的四角高差不得大于1mm，准确定出下钢盆地脚螺栓位置，用环氧树脂把地脚螺锚固。
4.5 总结挂篮悬臂浇注的主体程序为 0#梁块施工→墩梁固结→挂篮拼装→阶段浇筑→次边跨合拢→边跨合拢→解除临时固结→主跨合拢。
（1）挂篮的结构形式：三角形挂篮的主体结构分为：主桁结构，底篮结构、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统等组成。
（2）挂篮特点：①三角形挂篮外形美观，构造简单，构件受力性能好；②操作方便，移动灵活，移动时，一般3-4 小时左右就可以就位；③作业面大，便于钢筋及预应力管道安装，大大地加快了施工进度，缩短梁段的施工循环周期，周转次的周期平均为10天；④挂篮刚度大，变形小，调整完毕后对砼浇筑时高程影响小。
（3）挂篮拼装。主要利用各墩塔吊和1 台25T 轮胎吊联合完成作业，挂篮结构的拼装结构顺序为：测量放样、轨道安装、主桁系统，底篮系统和模板系统，先在0#块段上测量放出箱梁中线，然后突出每侧轨道的位置，以便轨道底箱梁顶面砂浆调平层的施工，精确调平层水平度，待强度达到要求后安装轨道，两侧轨道顶面的高差不超过2mm，再安装主桁结构，底篮系统可以在浮船上整体拼装好后，通过起吊系统整体吊装就位，也可分体安装，最后安装模板系统。
（4）挂篮加载试验。挂篮加载试验采用“加载法”进行，用吨袋装沙作为试验荷载，按等代荷载的分级逐级递增加载的试验方法，荷载按箱梁最大块段设计重量的1.2 倍进行加载，以消除非弹性变形对梁段的线形影响。
（5）钢筋及预应力管道制作安装。①钢筋根据施工工艺分二次绑扎到位，首先绑扎底板及腹板钢筋，待内膜封顶安装完成后，再绑扎顶板、翼板钢筋，还应注意在绑扎前要有足够的支撑钢筋，保证形成支撑骨架后，再绑扎。②横向预应力采用“#”字形钢筋定位，纵向管道严格按照设计坐标定位，并内置PVC 管（穿预应力束时再拔出），防止漏浆。
（6）砼浇筑。砼浇筑按水平分层进行，每层砼的厚度控制30cm 左右，一对挂篮砼浇筑平衡对称进行。
（7）预应力张拉。1#块箱梁的砼强度达到设计要求后就可以进行预应力张拉，张拉的次序为先下后上，先中间后两侧，先纵向再横向，先较长束后较短束对称进行，张拉程序一般为0→初应力b0→103%bk（持荷5min 锚固）。
（8）孔道压浆。1#块张拉完毕后即进行孔道压浆，采用活塞式压浆泵，最大压力为0.5-0.7Mpa，压浆前对管道进行清洗，并在水泥种掺入适量膨胀剂，方法：第一次压浆有浓浆溢出后，稳压2min隔30min 后进行第二次压浆，以确保管道的压浆饱满。
（9）挂篮前移。拆除后锚系统行走前先检查挂篮的各部分联结情况，检查挂篮的安全网，钢筋及绳索是否与箱梁有挂钩情况，行走时挂篮每个主梁后部设置一个5T 的手拉葫芦控制挂篮行程，采取边行走边松弛的办法，行走时要同步进行，防止脉冲式进行。
（10）边跨的施工。边跨现浇直线段采用在承台顶面和沿河公路基础搭设钢管支架一次性连续浇筑完成，内外模板支架均采用钢管脚手架及型钢支架。
（11）合拢段的施工。箱梁的合拢是控制主桥受力状况和线形的关键工序，因此箱梁的合拢顺序，合拢温度和工艺必须严格控制。箱梁合拢采用“吊篮法”进行施工，吊篮则直接采用挂篮底篮。
（12）劲性骨架的施工。①劲性骨架的作用，在浇筑合拢段砼之前“锁定”合拢段两侧的箱梁，防止合拢段砼在施加应力前开裂；②劲性骨架的“锁定”，按要求施加重压力，在合拢段完成立模，绑扎钢筋及安装预应力管道后，在设计的合拢温度下焊死型钢，并同时用薄钢板填实型钢之间的空隙，然后张拉纵向束，按张拉控制应力的50%即0.5σk 进行“锁定”控制。
5、结束语
综上所述，在桥梁建设中每个施工阶段都存在着必然的联系，如其中一个阶段出现问题，都会对工程的整体质量造成极大的损失。挂篮悬臂施工作为桥梁工程施工的重要组成部分，其施工技术水平的高低将直接影响到桥梁工程的整体质量，为防止任何安全事故出现在桥梁挂篮悬臂施工中，相关部门及施工企业必须根据施工现场的具体情况及当地自然条件、地质等条件，对其施工关键工序进行严格控制，只有这样才能确保公路工程的整体质量。
参考文献
[1] 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）. 北京.人民交通出版社，2004
[2] 公路桥涵施工技术规范（JTG D63-2007）.北京.人民交通出版社，2004
[3] 山西柳林黄河大桥招标文件资料以及施工图设计
论文作者:刘庆连,曾鹏,刘颖馨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：挂篮论文; 悬臂论文; 桥梁论文; 预应力论文; 荷载论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 《基层建设》2017年第29期论文;