浅谈大跨径预应力混凝土桥梁施工技术
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摘 要：文章介绍了大跨径预应力混凝土桥梁施工常用的几种施工方法，并对其进行了简要的比较。对使用最多的悬臂法施工进行了较详细的介绍和探讨。对指导大跨径预应力混凝土桥梁施工有一定的指导意义。
关键词：悬臂法，挂篮，合拢段
我国现在大跨径预应力桥梁主要采用的施工方法是非常丰富的：（一）有支架就地浇注施工仍运用于预应力混凝土连续梁桥；（二）悬臂施工中的平衡浇注和悬臂拼装法；（三）逐孔施工法；（四）顶推施工法；（五）转体施工法等。
大跨径预应力混凝土连续刚构桥由于跨度大，通常采用悬臂浇筑法施工。
一、悬臂浇筑法施工特点
悬臂施工法是利用已建成的桥墩沿桥跨方向对称施工，其施工的必要条件是：施工中需要墩与梁固结，桥墩要承受施工产生的不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增长，梁内出现的负弯矩不断增大，对梁上缘需逐段施加预应力，使其与完成的梁段连成整体。其总体施工特点为：桥下无需搭设支架，对深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下是最优的施工方案；工艺简单，施工设备少；多桥孔可同时施工，施工速度快；悬臂施工时使跨中正弯矩移到支点负弯矩，大大提高桥梁的跨越能力，节省施工费用，降低工程造价等。此施工方法由早期的T型钢构，后来又被推广应用于连续梁、连续刚构、斜腿刚架、斜拉桥及拱桥等。连续刚构桥和斜腿刚架桥采用悬臂施工，都存在施工中的力学体系转换问题，所以施工中应及时调整所施加的预应力，并考虑体系转换及其它因素引起的次内力。
悬臂施工是由两个相邻的桥墩同时向两侧分段进行，水平推进，直到跨中合拢，各整段用预应力紧密连成整体。它通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。悬臂浇筑法在发展中国家应用较为普遍，其特点是适当性强；工程造价一般比悬拼法节省；运输、起吊设备要求低；全部为湿接头，施工质量及控制易保证；工期较长、劳动力用量多。悬臂拼装法广泛应用于发达国家，其特点为工业化生产及机械化程度高，比悬浇施工速度快；工期短、劳动力用量少，高强混凝土质量容易保证，但接头处易造成预应力损失，施工控制要求高；工程造价一般比悬浇法高。所以我国的刚构桥一般采用悬臂浇筑法施工。
二、托架与挂篮
悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力束，移动挂篮继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关，一般每个节段的长度为3～4m，特大桥为6m左右。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮，因桥墩根部块的重量较大，且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度，经常先用托架浇筑第一梁段。
根据墩身高度、承台形式和地形条件设立支架托架，其高度和长度应由施工挂篮的需要和现浇段长度决定，横桥向宽度一般比箱梁底宽出1.5～2.0m，以便立箱梁边肋的外侧模板，托架顶面应与箱梁底面在桥纵向的线形保持一致。为了消除托架在浇筑梁段混凝土是产生的变形，常用千斤顶法、水箱法对托架预加变形。
托架上施工最初几个梁段达到挂篮起步长度后，拼装对接挂篮悬浇到一定长度后，再将对接挂篮承重梁分开，形成两个独立的挂篮向墩的两侧逐段推进，新浇梁段达到设计强度后张拉预应力束筋与前一梁段连成一体。完成一个梁段后，挂篮可前移一个梁段，循环悬臂浇完所有梁段。
挂篮的构造一般由主桁、悬挂系统、平衡重及锚固系统、行走系统、张拉平台及底模架组成。主桁一般由两片纵梁组成，主桁由万能杆件和型钢组拼，或作成斜拉结构。悬吊系统一般由两端钻有钻孔或两端用车丝扣的圆钢组成，其作用是将底模架和张拉平台自重及其荷载传递的主桁上。平衡重及锚固系统位于主桁的尾部，主要作用是平衡挂篮前移和浇筑混凝土时产生的倾覆力矩，确保高空作业安全。行走系统支承主桁，一般由车轮或四氟乙烯滑板组成，使挂篮沿梁体纵向前移。张拉平台位于梁体前方，作为预应力束筋张拉脚手架。底模架是在挂篮就位后，用于立模板、绑扎钢筋、浇混凝土并养护使用等。
三、悬浇工艺流程
预应力混凝土刚构桥采用悬臂浇筑法施工时，其施工程序大致可分为以下几个步骤：
a．在桥墩处搭设临时支架(或扇形支架)，在支架上现浇少数梁段做为拼装挂篮的场地；
b．拼装挂篮，在挂篮上悬臂浇筑其余各梁段，逐段推进；
c．边孔靠近岸边梁段，在支架上浇筑。
悬臂浇筑的梁段、通常分成每3~4m一段，每一梁段均在挂蓝上浇筑，待新浇梁段混凝土达到要求的强度后张拉预应力钢筋。挂篮支承在己浇筑和张拉的梁段上，每套挂篮由两片或多片纵梁组成，可沿顺桥向移动。
为确保挂篮的施工稳定性，通常是在挂篮后端压重或将挂篮临时锚固在前面己张拉的梁段上。在挂篮设计方面，有的采用重型挂篮，也有的采用轻型挂篮。轻型挂篮是目前悬臂施工中应用最普遍的一种，轻型挂篮重一般约为最重梁段的一半。同时，出现了用模板代替挂篮的方法，即视模板为挂篮的一部分，目的是用以减轻挂篮的自重。国内多采用轻型挂篮，箱梁内模则采用滑模施工，这就大大节约了模板并确保了混凝土的浇筑质量。
每浇一梁段的工艺流程：
①挂篮前移就位；
②安装底模及侧模；
③安装底板与肋板钢筋以及预留管道；
④安装内模；
⑤安装顶板钢筋及预留管道；
⑥浇筑混凝土；
⑦养生；
⑧穿预应力钢束及张拉锚固；
⑨管道压浆。
在正常情况下，每一浇筑梁段的施工周期约为7～10天。有时为加快进度，还专门采取若干辅助措施，如利用多套挂篮同时施工；在混凝土中掺加早强剂和采用蒸气养生等方法，有时还采用箱梁锚固端混凝土事先预制的方法(即预制端块措施)。
四、合拢段施工及其控制
合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序，但应注意的是不同的合拢程序，引起的结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力重分布也不相同，所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力，对此必须在设计和施工中引起足够的重视。
合拢段施工是悬浇施工中的关键，当悬臂长时，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工不断调整外，合拢时需要详细调整。对T构跨中合拢段多采用挂梁连接，合拢段施工中需注意两边挂梁安装加荷的均衡性问题。为了防止墩柱产生过大的不平衡力矩，可采取下列两种措施：配置平衡重；两悬臂梁端部分批交替架梁。对连续刚构桥采用悬臂施工时，跨中合拢段刚性连接、整体合拢，常采用现浇和拼装两种方法施工合拢段。为了控制合拢段的位置，可在合拢段内设置刚性支撑定位，采用超早强水泥，控制合拢温度等措施提高施工质量。
设置刚性支撑锁定措施有：箱梁内外设刚性支撑、外刚性支撑与张拉临时束或仅设内（后外）刚性支撑等锁定措施，并在合拢段施工中注意以下问题。
1）根据合拢段的气温预报情况，测试分析气温与梁温的相互关系，以确定合拢施工时间并为合拢锁定方法提供依据。
2）根据结构情况和梁温的可能变化情况，选择合理的合拢锁定方法并进行必要的合拢力学验算。
3）选择日气温教低，温度变化幅度小时锁定合拢口并浇注合拢段混凝土。
4）合拢口的锁定应迅速、对称地进行，先将外刚性支撑另一端与梁连接，临时预应力束也应随之快速张拉。
参考文献：
[1] 范立础.桥梁工程（上、下）.人民交通出版社.1987.6.
[2] 刘作霖,徐兴玉编著.预应力T型刚构式桥.人民交通出版社.1982.10
[3] 王文涛主编.刚构一连续组合梁桥.人民交通出版社.1997.4
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