橋梁懸臂掛藍施工技術控制

常春峰

摘要：現(xiàn)代社會隨著橋梁施工技術的跨越式發(fā)展，大跨度橋梁施工日益增多，懸臂施工成為現(xiàn)代大跨度橋梁建造的主要施工方法。為確保橋梁結構合攏精度、成橋線形和運營一定時間后能達到設計所要求的標高，施工時預測上部結構在每一施工階段的撓度，并根據(jù)實時監(jiān)測值來分析、指導施工過程中每個階段的施工，就非常重要。

關鍵詞：橋梁施工；懸臂；線形；預測

1線型控制的基本原理

線形控制的基本原理是：根據(jù)計算提供的梁體各截面最終撓度變化值來設置施工預留拱度，據(jù)此調(diào)整每段模板安裝時的前緣標高。影響撓度的相關因素較多，主要如下：①梁段混凝土的自重；②掛籃及梁上其他施工荷載；③已張拉的預應力筋的預應力；④合攏時釋放的臨時錨固支座的力（連續(xù)鋼構無需設置臨時錨固）；⑤混凝土彈性壓縮、收縮、徐變、預應力筋松弛、孔道摩阻應力損失等因素；⑥大自然的溫度、濕度及風荷載等因素的作用引起的變形；⑦橋墩變形、基礎沉降、施工誤差等。根據(jù)上述各種影響撓度的因素，由設計計算出理論的預留拱度值，供施工時參考，因影響的因素較多和復雜，施工時要根據(jù)實際施工情況作出相應的調(diào)整。

2懸臂澆筑施工

懸臂澆筑是在橋墩兩側對稱逐段澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預應力束，移動掛籃，繼續(xù)澆筑下一梁段（如圖 1）。梁節(jié)段長度與梁段自重、掛籃重、平衡配重及施工恒載密切相關，一般每個節(jié)段的長度為 3 ～ 4.5m。懸臂澆筑施工中的主要設備是掛籃，因橋墩根部塊的重量較大，且為了滿足拼裝和支承掛籃要求的起步長度，經(jīng)常先用托架澆筑第一梁段。、

2.1托架

依據(jù)墩身高度、承臺形式和地形條件，分別利用墩身、承臺或地面設立支承托架。托架可采用萬能桿件拼制，它的高度和長度應視掛籃施工的需要和現(xiàn)澆段的長度而定，橫橋向的寬度一般比箱梁底寬出 1.5 ～ 2.0 m，以便于設立箱梁腹板的外側模板。托架頂面與箱梁底面在橋縱向的線形應保持一致。常用的施工托架有兩種：一是斜撐式；二是斜拉式。為了消除托架在澆注梁段混凝土產(chǎn)生的變形，常用堆載法、水箱法對托架進行預壓，獲取沉降和變形數(shù)據(jù)。

2.2掛籃

托架上施工幾個梁段達到掛籃起步長度后，拼裝對接掛籃，待其到一定長度之后，再將對接掛籃分開，形成兩個獨立的掛籃向跨中逐段推進，新澆梁段達到設計強度后張拉預應力束與前一梁段連成一體。掛籃的構造一般由主桁、懸吊系統(tǒng)、平衡重及錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、張拉平臺及底模架組成。掛籃按構造形式可分為桁架式（包括平弦無平衡式、菱形式等）、斜拉式（包括三角斜拉式和預應力斜拉式）、型鋼式及混合式四種；按抗傾覆平衡方式可分為壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種。

2.3懸澆施工工藝

用掛籃懸臂澆筑施工，除 0號塊等少數(shù)梁段用托架施工外，其余利用掛籃施工。每個梁段的混凝土宜一次澆筑，其循環(huán)作業(yè)工序為：掛籃前移、模板就位加固、鋼筋綁扎及管道安裝、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)生、張拉壓漿，施工周期一般為 1周左右，其施工工藝流程通常見圖 2。

3懸臂澆筑施工的撓度控制

3.1預拱度的設置

連續(xù)梁的施工控制中的預拱度，不同的人有不同的理解。若是將連續(xù)梁懸臂施工開始到全橋合龍，完成體系轉換（連續(xù)鋼構沒有體系轉換），看成是一個初步的完成，即當作施工階段；為運營進行的二期鋪裝及之后的多年運營算成是運營階段，那么，使多年運營后全橋線形達到設計線形是我們的目標。為此，在施工中需要設置預拱度。在這里，為上述兩個階段分設預拱度，一個稱為施工預拱度，一個稱為運營預拱度。

施工預拱度應該等于本階段至全橋合龍完成各階段施工對本懸澆梁段立模前端所產(chǎn)生的撓度之和的反號值。其中要包括砼澆筑、預應力筋的張拉所產(chǎn)生的撓度，還要考慮預應力損失、收縮徐變和溫度的影響。運營預拱度理論上應該等于懸澆梁段立模前端處二期恒載撓度、活載撓度（最大撓度與最小撓度之和的平均值）和成橋后多年收縮徐變所產(chǎn)生的撓度之和的反號值。但在實際應用時，一般是取跨中處按該方法所確定的運營預拱度作為最大值，再在該跨內(nèi)其余各點處按拋物線形式分配。

因而，在施工控制之前應反復地校核計算數(shù)據(jù)并與設計數(shù)據(jù)比較從而發(fā)現(xiàn)問題。而在施工控制過程中，也應根據(jù)實測的標高數(shù)據(jù)修正結構分析參數(shù)。

3.2結構預拱度的測量

為正確反應橋梁施工的變位，把梁底標高作為施工控制的目標。每節(jié)段變位監(jiān)測點埋設在箱梁內(nèi)底板兩側，為能正確反應梁底設計標高，埋設測量控制點位為頂在底板上超出底板砼頂面1～2cm的鋼筋頭。掛籃定位標高按梁底待澆節(jié)段的最前沿橫截面上的測點定位，澆完混凝土后，通過測量預埋的鋼筋頭的標高與此時對應的梁底鋼筋高度推算箱梁底面設計標高，就此反饋出來測量數(shù)據(jù)（預拱度測點布置圖 圖3）。

3.3結構的撓度控制

懸臂澆筑每節(jié)段施工的標高控制包括四個關鍵工況掛籃前移定位標高；立模標高確定；混凝土澆筑后控制標高；預應力張拉后標高。

1、掛籃前移定位標高

掛籃前移定位標高由四項內(nèi)容組成：①結構成型的設計標高；②結構施工期的預變位，可根據(jù)結構成型線形反饋計算求得；③活載引起的預拋高；④掛籃體系在節(jié)段混凝土澆筑過程中的變形預拋高。定位標高是控制結構線形的關鍵內(nèi)容，故在掛籃前移的過程中，應保證前吊帶的均勻受力、后吊帶與后錨收緊、控制點定位標高的正確。

2、立模標高的確定

在連續(xù)梁的懸臂施工控制中，最直接反映施工控制成果的就是對于梁段立模預留標高的準確定位。而立模預留標高的準確定位取決于分階段施工累積撓度的計算值，以及掛籃變形值。在橋梁懸臂施工中，掛籃在承受混凝土梁段重量時會發(fā)生彈性變形。由于掛籃變形使底模板前端的標高發(fā)生的變形在掛籃拆除后不能得到恢復，需要在確定主梁梁段的立模標高中預先考慮其變形的影響，以確保主梁線型的完成。在實際應用中，當前施工階段的立模標高應當按照下式計算。

式中 為當前第段待澆筑主梁的底模板前端的立模標高； 為當前第 i段待澆筑主梁的底模板前端的成橋設計標高；

為第i段及后續(xù)所有施工梁段對該點產(chǎn)生的撓度影響值之和，即施工預拱度；

為由于掛籃變形引起的底模板前端的撓度值；

為二期恒載及成橋 t年后由收縮徐變和運營所產(chǎn)生的撓度，即運營預拱度。

3、混凝土澆筑后控制標高

混凝土澆筑后各控制點的標高，主要用于已建結構狀態(tài)的校核，以便修正已建結構標高的計算值和預測待澆節(jié)段的計算參數(shù)、調(diào)整與優(yōu)化成橋線形，得到待澆節(jié)段的施工標高。

4、預應力張拉后標高

預應力張拉后結構控制標高的測量，目的在于獲得與利用實測結構參數(shù)反饋計算值的差異，從而了解預加力值是否發(fā)生偏差、預應力的線形模擬是否恰當、預應力損失是否估計得正確以及決定是否修改預加力的理論值。

4 懸臂澆注過程監(jiān)測手段及測點布置

4.1線形測量

1、撓度測量

（1）撓度測點布置：采用水準儀測量撓度。箱梁預制時，在每個懸澆段距接縫10cm 處箱梁頂面布置 3個高程測點。測點采用短鋼筋制作，底部焊于鋼筋籠上，頂部磨圓露出混凝土頂面1.5～ 2.5 c m，采用紅油漆標記。測點位置見 圖4。

（2）控制網(wǎng)的建立與復測：利用水準儀及經(jīng)緯儀把高程控制點引至墩頂梁段頂面上，標上明顯標記并保護好。在以后的施工期間以此點為基準，作為其它水準測量的后視點，得出所測梁頂?shù)母叱?。每一墩頂至少應布置兩個基準點，每次測量時首先應進行基準點之間的相互校核。對于這些基準點，將與施工部門一起每隔一個月復測一次。

（3）測量時間：撓度測量在溫度相對恒定、沒有日照影響的情況下進行（一般在夜間 20：00～ 清晨 7：00之間，隨季節(jié)調(diào)整）。

2、主梁軸線偏移測量

用鋼尺找出前端梁段的中線并做標記，采用坐標測量計算出節(jié)段端部偏移。將全站儀架在墩頂梁面中心，后視另一墩頂梁面中心，測出節(jié)段中心所作標記處坐標，用所測坐標計算節(jié)段中心偏位。

3、墩頂沉降測量

墩頂沉降測量采用全站儀在一側岸邊設置兩個測站，在每個墩的頂部中間設置一個固定測點，測出墩頂測點的三維坐標，以便得到墩頂標高值。每一測量工況下的沉降為測讀值與初始值的差。初始值為橋墩剛建成后在氣溫恒定、無日照影響時自由狀態(tài)下的測讀值。

4.2 應力測量

1、應力測量儀器

應力測量的儀器擬采用鋼弦式傳感器，以適應室外長期監(jiān)測。鋼弦傳感器是一種間接測量儀器，其測試原理是通過測試兩端固定鋼弦的頻率，通過事先標定的鋼弦頻率與其應變的關系值得到混凝土的應變，再根據(jù)混凝土彈性模量換算出混凝土應力。

2、應力測量測點布置

對于主梁，以測量主梁沿橋縱向應變?yōu)橹?，再測量截面的頂、底板布置應力測點（見圖 4）。

5結論

在橋梁懸臂施工中，確保橋梁成橋的線形狀態(tài)符合橋梁設計線形的要求，是保證橋梁處于合理的受力狀態(tài)、橋梁運營的安全以及橋梁外觀線形優(yōu)美的關鍵，這也是難點所在。因此，就是要對結構的各施工階段的結構變形和受理狀態(tài)進行合理的計算分析，為施工預拱度的準確預報作理論依據(jù)。同時在施工過程中，精確控制線形變化，施工監(jiān)測相結合來提高工程質量，特別注意以下幾點：

1、由于掛籃變形使主梁的標高發(fā)生的變形在掛籃拆除后不能得到恢復，因此必須先做荷載試驗，獲取掛籃加荷的試驗曲線以進行準確預測。

2、在預拱度的設置和立模標高的確定上，將施工預拱度、運營預拱度和掛籃變形分開計算，概念清晰，使用方便。

3、懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工中已完成梁段的誤差幾乎無法調(diào)整，必須合理制定施工步驟，使每個步驟的變形量減小，這樣即使某個施工步驟產(chǎn)生誤差，該誤差在總體變形中所占比例就較小。

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