预应力混凝土桥梁悬臂法施工技术综述样本

预应力混凝土桥梁悬臂法施工技术综述【摘要】：随着国内经济发展和综合国力增强，国内建筑设备、建筑技术、建筑材料均有了飞速发展，国内桥梁事业发展也迎来了史无前例高峰期。由于持续梁桥行车平稳舒服及跨越能力大长处，预应力混凝土持续梁桥己成为国内预应力混凝土大跨径桥梁重要桥型之一，悬臂施工也成为当代大跨度桥梁建造重要施工办法。本文旨在总结既有预应力混凝土桥梁悬臂施工法技术特点，继续推广这种施工办法优势所在，并结合实例探讨其中局限性以及有待改进地方。在理论和实践中不断摸索，为攻克桥梁施工中遇到难题提出自己微薄看法。【核心词】：预应力混凝土持续梁挂篮悬臂浇筑悬臂拼装一、预应力混凝土持续梁桥概述：预应力混凝土持续梁桥，由于地形适应性强，设计、施工技术成熟，跨越能力大，造价合理，近年来被广泛采用。它具备构造受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平稳舒服、养护简易、造型简洁美观等长处。预应力混凝土持续梁桥是一种典型梁式构造体系，在50年代前，预应力混凝土持续梁虽是一种常被采用构造体系，但跨度均在百米如下，当时重要采用满堂支架施工，费工费时，限制了它发展。50年代后期，由于应用了老式钢桥悬臂施工拼装办法，并加以改进与发展，及逐跨架设法与顶推法应用，使持续梁桥废弃了昂贵满堂支架施工办法，代之以经济有效高度机械化施工办法，从而使持续梁桥方案获得新竞争力。二十世纪八十年代，特别是九十年代以来，随着高速公路交通迅速发展，持续梁桥在行车平稳舒服及跨越能力大上获得了新竞争力，在桥梁界得到了迅速推广。国内预应力混凝土持续梁桥在70年代初次应用于都市桥梁工程，几十年来，发展极为迅速，已成为国内预应力混凝土大跨径桥梁重要桥型之一，并己掌握各种先进施工办法，如采用悬臂浇筑兰州黄河大桥，沙阳汉江桥等;采用顶推法施工包头黄河大桥、柳州柳江大桥;采用大型块件浮吊拼装容奇大桥、沙口大桥以及采用移动模架法，由国内关于单位承担施工任务伊拉克摩萨尔四号桥、科威特巴比延河桥。当前国内最大跨度预应力混凝土持续梁桥是江苏省南京市长江第二大桥北汉桥，主孔跨径165m，支座吨位达65000kN。悬臂施工预应力混凝土持续梁桥在60--150m范畴内具备很强生命力和很大竞争力。普通在150m三、悬臂法施工分类悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸对称、逐节悬臂接长施工办法。预应力混凝土桥梁采用悬臂施工法，是从钢桥悬臂拼装法发展而来。当代悬臂施工法，最早重要用于修建预应力混凝土T型刚构桥，后又被推广应用于修建预应力混凝土悬臂梁桥、持续梁桥、斜拉桥和拱桥等。悬臂施工法普通分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类（见下图）。依照资料记录，国内外1952年以来100m以上大跨径混凝土桥梁中，采用悬臂浇筑施工者占80％左右，采用悬臂拼装施工者占7％左右。图1--悬臂拼装法图2–悬臂浇筑法1、悬臂浇筑法悬臂浇筑法又称挂篮法（见下图）。在墩柱两侧常采用托架支撑，浇筑一定长度梁段，称为起步长度。以此节段为起点，通过挂篮前移，对称地向两侧跨中逐段浇筑混凝土，并施加预应力，如此循环作业，每个节段普通2－6m。国内已建成大跨度预应力混凝土持续体系桥梁，大多数都采用这种办法施工。如钱塘江二桥、虎门大桥副航道桥混凝土刚构桥等施工中都采用了悬臂浇筑法。图3—挂篮法合拢段施工时（见下图）普通由两个挂篮向一种挂篮过渡，因此先拆除一种挂篮，用另一种挂篮走行跨过合拢段子至另一端悬臂施工梁段上，形成合拢段施工支架。合拢段长度普通采用1.5－2.0m，宜在低温合拢。应采用暂时锁定办法，张拉某些预应力筋，浇筑合拢段混凝土，待合拢段混凝土达到设计强度后，张拉别的预应力筋，最后再拆除锁定装装置。

图4--合拢段施工从国内已建成大跨度预应力混凝土持续梁桥实践来看，大某些采用悬臂浇筑法施工，通过大量工程实践，施工工艺在不断革新，施工质量在不断地提高，如悬臂浇筑作业循环周期在不断缩短；施工效率和混凝土整体质量在不断提高；在施工机具，挂篮设备，现浇技术等方面获得了较大发展和相称水平，重要体当前如下方面：（1）挂篮形式多样，构造设计更趋合理，挂篮重量不断减轻。挂篮构造形式采用有型钢式，架式，斜拉式和混合式等。桁架式涉及撑架式，弓弦式等各种构造形式；斜拉式又分为三角斜拉式和预应力斜拉式。挂篮自重与节段混凝土重量比值已由1～2降至0.3～0.5。挂篮重量减轻，不但减少了挂篮所需要材料和设备，节约了制造、运送、安装、拆卸费用，并且可使桥梁设计变得更为经济合理。挂篮设备可进一步向定型化、规格化、系列化发展。悬臂浇筑施工法所用其她设备如预应力工艺设备，挂篮走行和固定装置等，国内均有配套系列产品可供选用。（2）分段浇筑工艺日臻成熟。普通分段长度为2～5m，梁高5～8m，梁段作业循环周期普通在7天左右，对于3～5跨预应力混凝土桥上部构造，在1～2跨对悬臂单元同步作业状况下，可以做到不跨年度施工。2、悬臂拼装法悬臂拼装法是将预制好节段，用支承在已建成悬臂上专门悬拼吊机，悬吊于梁位上逐段拼装，一种节段张拉锚固后，在拼装下一节段。普通一段以2－5m为宜。按照起重吊装方式不同分为：浮吊悬拼、牵引滑轮组悬拼、持续千斤顶悬拼、缆索起重机（缆吊）悬拼及移动支架悬拼。悬拼核心是梁调运与拼装，梁体节段预制是悬拼基本。悬臂拼装施工工序重要涉及梁体节段预制、移位、存储、运送；梁段起吊拼装；悬拼梁体体系转换；合拢段施工。下图为悬臂拼装预制箱梁施工现场。预制节段悬臂拼装，可采用不同办法：如水上浮吊、悬臂吊机、持续桁架、缆索起重机等进行拼装。其中持续桁架悬拼施工，可分移动式和固定式两种。下图所示为移动式持续桁架吊机，桁架长度不不大于桥最大跨径，支承在已拼装完毕梁段和待拼墩顶上，由吊车在桁架上移运节段进行悬臂拼装。悬臂拼装法特点是:因混凝土块件都在预制场中制作，故有助于其质量管理;梁块制作可与下部构造施工同步进行，因而可争取工期加快施工进度，块件安装后，收缩，徐变对变形和应力影响小;但也必要要有块件存储场及用于梁块搬运及架设大型机械设备。此外，基准梁块安装精度规定也十分高。选用此种施工办法时，必要注意研究如下问题:悬臂架桥机(挂篮)强度和挠度，上升力控制及支点强度，移动时及架设施工进行时安全性，架设中产生不平衡反力解决。四、梁桥悬臂法施工特点1、悬臂施工法长处：（1）、预应力混凝土持续梁桥构造受力状态有助于悬臂施工，即悬臂施工时受力与成桥后构造受力较为接近。施工时预应力筋张拉既是施工时暂时需要，又是成桥后构造受力筋；（2）、作为无支架施工，有助于通航河流建桥、有助于深山峡谷之间建桥、有助于都市立交建桥，不妨碍桥下净空，不影响桥下交通；（3）、有助于节约施工费用，减少工程造价。由于挂篮构造简朴，成本低廉，逐段浇筑混凝土无需大型吊装设备；(4)、有助于施工作业，加快施工进度。每个节段施工（涉及立模，钢筋绑扎，管道定位混凝土浇注，预应力张拉，管道压浆等）均在挂篮内进行，挂篮可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工持续性，同步每墩至少有两个工作面平行作业，几种墩可同步施工，各作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保证；(5)、有助于变高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁体设计成变高度梁，可使预应力混凝土持续梁桥构造布置呈千姿百态，能设计出各种轻巧、飘逸、美观桥梁。2、悬臂施工法也存在某些问题，在设计和施工时需要特别注意：（1）要保证施工中安全性和稳定性。由于在节段施工中容易浮现偏载或因风力而产生不平衡弯矩，因而，在施工中往往除将桥墩暂时固结外，尚有在桥墩或墩旁加设暂时支撑，以承受不平衡弯矩，必要保证施工中双悬臂体系稳定性；（2）要切实保证悬臂浇筑混凝土时浇筑质量。由于悬臂浇筑施工法高空作业工作量大，工作面小，施工周期受混凝土养生，脱模限制，节段循环作业中遗留有内部接缝等，因而必要从设计和施工全面考虑保证节段混凝土现浇质量；（3）要严格控制梁体几何位置。悬臂浇筑施工法虽然要比悬臂拼装法容易控制变形，由于逐段浇筑施工可以逐节段调节挂篮标高，但是由于逐段浇筑混凝土龄期不同，混凝土徐变和收缩而产生变形和次内力是复杂，合拢时需进行体系转换，因而必要精心设计，精细施工。五、悬臂法施工流程（图见电脑桌面）以及课本168页补充：合拢段施工中其他事项

①、为减少额外工作，合拢段外模、底模和内模均可由挂篮模板改制而成，底模及外模安装加固办法与挂篮模板相似。

②、每个合拢段都设4个体外支撑(顶板2个，底板2个)，普通用型钢，其型号依照受力计算拟定。顶板支撑布置要考虑避免与竖向预应力筋产生冲突。安装支撑时，先将其一端焊牢，另一端加楔稍稍打紧，待合拢段暂时钢绞线束张拉前再将楔子打紧，并在楔子与支撑、楔子与预埋钢板间施以点焊。焊接支撑时，要采用温控办法，避免烧伤混凝土。

③、合拢段混凝土灌注完毕后养生期间，要做好合龙段降温工作。惯用降温办法有：梁顶面洒水降温，梁侧喷水降温，箱梁内洒水及通风降温。

④、混凝土达到强度后尽快进行合龙段预应力束张拉。

⑤、若合拢时气温与设计相差较大，要提前与设计单位联系拟定方案。桥面系及附属工程施工

(1)、桥面铺装施工：桥面铺装前先用高压水冲洗干净，然后测量桥面高程，布设桥面钢筋，准备桥面砼铺装。铺装时要在规范容许温度内施工。桥面铺装按设计规定分联施工，每联一次铺完。浇筑时严格控制标高，并在桥梁全宽范畴内同步摊铺。砼由机械摊铺、人工配合，振动梁压实，整平板整平，真空吸水后镘平，并做好二次收浆及桥面拉毛工作。桥面铺装时，先预留伸缩缝处预留槽，待桥面砼现浇施工完毕后，再施工伸缩缝；

砼桥面铺装完毕后，及时覆盖养护。桥面铺装砼达到设计强度后，施做防水层，以便铺装沥青砼面层。

(2)、砼防撞护栏：采用现浇，模板采用整体钢模，模板要有足够强度[和光滑表面，以保证砼表面光洁、棱角分明。防撞护栏模板内侧若用砂浆塞缝，拆模后必要所有挫除干净。在墩顶护栏处必要伸缩缝隙。

(3)桥头搭板施工：搭板采用现浇，为防止接近台背搭板和路基脱空，要采用有效办法严格控制台背回填土密实度。六、悬臂法施工实例1、南京长江第二大桥北汊大桥南京长江第二大桥是国家批准“九五”重点建设项目，位于南京长江大桥下游11km处，全长21.337km，由南、北汉大桥和南岸、八卦洲及北岸引线构成。其中，南汊大桥主跨为628m，是继日本多多罗大桥、法国诺曼底大桥之后，名列中华人民共和国第一、世界第三位大跨径箱梁斜拉桥；北汉大桥主跨为3×165m预应力混凝土持续梁桥，在同类桥型中居国内领先。南京长江第二大桥北汊大桥主桥上部构造为90+3*l65+90（m）五跨预应力混凝土持续箱梁。依照设计规定，施工办法采用了悬臂灌筑施工工艺，然后通过合龙及体系转换成为持续梁。

每个墩设23个悬浇段——5*2.5m＋5*3.0m＋5*3.5m＋8*4.0m。梁段最长4.0m，最大重量156吨。

箱梁横截面：顶板宽15.42m，腹板宽7.5m，梁高由0号块8.8m按二次抛物线渐变至23号块3.0m。

预应力设计为三向预应力：纵向采用27束及25束φj15.24钢绞线；横向采用四束φjl5.24钢绞线；竖向采用φ32精轧螺纹钢筋。张拉控制应为0.75Ryb。

E2标为北汊主桥一半，由中铁第十九工程局施工，依照该桥特点并参照国内外已有各种型式挂篮，选取是菱形桁架式挂篮作为悬臂浇筑重要设备。该挂盘为中铁建集团总公司附属设计院设计，已多次应用于国内持续梁悬臂施工中，但应用在如此大跨桥梁施工中尚属初次。每个T构从2号段开始，对称拼装好挂篮后即进行悬臂灌注施工。其工序为：

1.分片吊装底板及腹板构造钢筋并安放预应力管道。

2.将1号梁段内内模拖出。

3.依照2号梁段高度调节下部模板。

4.在顶板和腹板安装下料串筒位置留洞，在腹板捣固位置，预留位置进行捣固。

5.安装端模板，并与内外模板连结。

6.绑扎顶板钢筋。

7.安放预应力管道、锚板等。

8.对称灌注2号梁段混凝土。

9.混凝土养护。

10.预应力筋张拉。

11.压浆。

12.挂篮行走

13找平梁顶面并铺设钢（木）枕及轨道。

14放松底摸架先后吊带。

15底模架后横梁两侧吊耳与外侧模走行梁之间安装10t倒链，即底摸架悬挂在走行梁上。

16拆除后吊带与底模架连结。

17解除挂篮后端锚固螺杆。

18轨道顶面安装两个5t倒链（每套挂篮）并标计好前支座位置（支座中心距梁端50cm）。

倒链牵引前支座使挂篮、底摸架、外侧模一起向前移动。移动时挂篮后部应设10t保险倒链。

安装后吊带，将底摸架吊起。

19在2号梁段上安装外侧模走行梁后吊梁，先解除一种1号段上后吊架，移至2号段，再解除另一种后吊杆移至2号段。

20拉出内模，挂篮走行完毕。此工程悬臂施工特点之一就是应用了菱形挂篮。其优缺陷是：1.长处

1）外形美观，构造简朴，杆件受力明确，计算简便。2)作业面开阔，便于构造钢筋分片吊装，混凝土运送车可从0“段直接通过两片析架中间，运至要施工梁段，能加快梁段施工速度。3)无平衡重，移动操作以便，就位精确，走行平稳。外模、底模随析架一次移动到位。移动一次只需2~4小时。4)挂篮自重轻，每套挂篮总重54t。5)析架纵向安装尺寸小，只要有1m2起步长度即可安装两套挂篮。6)挂篮所用材料均为惯用材料，加工制造简朴，普通桥梁工地均可加工。7)挂篮刚度大，弹性变形小，在立模时一次调节标高，避免了挂篮施工过程中底模标高多次调节。8)外模板成功地运用了钢框胶合板模板，既减轻了挂篮自重，又提高了外观质量。2．缺陷及建议修改办法

外侧模设计略显单薄，加固时内外模间拉杆数量偏多，不利提高箱梁外观质量。可在下一次设计时增长外侧模桁架刚度，减少拉杆数量。

挂篮横向纠偏无有力办法，如能在前吊带处加设液压式横移设备则会更好。2、富阳富春江大桥富阳富春江特大桥全桥长1679.5m,主桥为68m+2×120m+68m预应力混凝土持续-刚构组合梁构造。大桥上部构造为单箱单室截面,共6车道。桥面全宽33.5m,分上下行两幅,每幅箱梁顶宽为16.35m,底宽为9m,悬臂长度为3.675m。为减轻自重,箱梁顶面做成2%向外侧单向横坡。箱梁顶板厚0.28m,底板厚0.27~0.80m抛物线变化,腹板厚度为0.45~0.65m线性变化。上部箱梁采用悬臂浇注施工办法施工,全桥共6个“T”,每个“T”分为15对箱梁节段,长度分为3.0、3.5和4m三种。本工程采用三角型挂篮,挂篮构造由主桁系统、锚固系统、行走系统、模板系统、悬吊系统等5某些构成。应用三角挂篮优缺陷是：承载力大,重心低,移动稳,施工易控制,但是这种挂篮工作空间小，施工时不便于操作。3、上海奉浦大桥奉浦大桥是黄浦江上第一座大跨度预应力混凝土持续梁桥。全长2201.8米，主桥跨径组合为545.30（85.15＋125＋125＋125＋85.15）米。主桥宽18.6米，设4条车行道；远期在其下游一侧再建一座4车道桥梁。通航净空高28米，能容3000吨油轮通过。主桥采用单箱单室、大悬臂、薄壁箱型断面三向预应力体系。奉浦大桥主桥持续梁施工采用先T后持续办法，即先按T构悬臂浇筑，然后各T构合拢，体系转换后形成持续梁。总体施工方案见下图。其节段划分依照施工设备负荷能力拟定，并考虑模板简朴通用。因而在125米1/2长度内共分17个节段，其中中孔合龙段长2.0米。用于箱梁悬臂浇筑挂篮采用菱形构造方案，挂篮下纵梁运用竖向预应力钢束与混凝土箱梁块件暂时锚固，故不设平衡重；当移动挂篮时，放松下纵梁暂时锚固，挂篮前端采用四氟板装置，挂篮后端则运用反扣轮装置进行挂篮移位，并按设计规定张拉竖向预应力钢索。各梁段施工工艺流程见下图：待合拢段施工后即可拆除挂篮。拆除顺序与安装顺序相反。详细施工工序如下：六、结论预应力混凝土持续梁桥悬臂施工法是当前应在在大跨径桥梁中最为广泛施工工艺，本文以南京长江二桥、富春富春江大桥和上海奉浦大桥施工办法为例，总结了悬臂施工法主旨和大概工序。对于大跨径或长大预应力棍凝土桥梁，应以悬臂施工法为主，这应当是国内长大预应力混凝土桥梁上部构造施工办法发展方向。但若将悬臂施工法中悬臂浇筑和悬臂拼装两种施工办法相比较，后者虽具备能保证预应力混凝土梁质量、混凝土收缩徐变应力小、施工速度快、所需劳力较少、施工机械化限度高等长处，但亦存在梁段之间接缝不易解决、施工精度规定较高，施工机械及施工设备多、造价较高等缺陷。然而，从发展来看，悬臂拼装施工法应是国内大跨径及长大预应力混凝上桥梁上部构造施工办法发展方向。国内过去在修建大跨径及长大预应力混凝土桥梁上部构造时，施工办法以采用悬臂浇筑法居多，随着此后国内施工机械和施工设备发展和完善、桥梁设计和施工技术提高，悬臂拼装施工法采用必将在国内大跨径和长大预应力混凝土桥梁上部构造施工中日益增多。参照文献：[1]饶德宏.预应力混凝土桥梁上部构造施工办法及其选取

.中南公路工程，CentralSouthHighwayEngineering，编辑部邮箱1986年04期

[2]计勖林；赵青山；奉浦大桥箱型持续梁施工技术

'95预应力混凝土持续梁和刚构桥学术会议中华人民共和国土木工程学会-08-03[3]徐志发；王建弘；兰木顺；张玉宝；奉浦大桥主桥持续梁预应力施工工艺

'95预应力混凝土持续梁和刚构桥学术会议中华人民共和国土木工程学会-08-03[4]胡继红；奉浦大桥主桥箱梁悬臂浇筑施工技术

CantileverConstructTechnologyforMainBoxGirderofFengpuBridge西南交通大学；建筑与土木工程-08-16[5]陈明宪；南京长江二桥主跨628m钢箱梁斜拉桥核心施工工艺

中华人民共和国公路学会-07-11[6]王孝平；南京长江二桥北汊主桥悬灌法施工线