基于單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)的大跨徑連續(xù)橋梁施工方法

摘要：由于大跨徑連續(xù)橋梁施工環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)難度較高，難以保證施工安全和質(zhì)量，文章提出基于單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)的大跨徑連續(xù)橋梁施工方法。以某大跨徑連續(xù)橋梁工程為研究對(duì)象，分別從掛籃形式的確定、施工參數(shù)的獲取、掛籃安裝、懸臂澆筑方面對(duì)單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)做深入分析。施工監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，單側(cè)懸臂掛籃施工對(duì)梁體撓度變形的影響較小，驗(yàn)證本次大跨徑連續(xù)橋梁施工質(zhì)量良好。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蝹?cè)懸臂掛籃技術(shù)；大跨徑連續(xù)橋梁；橋梁施工；施工監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U448.21+5" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2024.11.051

文章編號(hào)：1673-4874（2024）11-0172-04

0引言

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)大力推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展，其中橋梁建造項(xiàng)目發(fā)展迅猛。我國(guó)橋梁工程在施工技術(shù)、建造材料、結(jié)構(gòu)類(lèi)型等方面，均積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的誕生，徹底改變了我國(guó)傳統(tǒng)橋梁施工方法，不僅大大節(jié)約了建橋材料與資金，而且可以加快施工工期。大跨徑連續(xù)混凝土橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)現(xiàn)代化橋梁發(fā)展的新時(shí)代，促使我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)更加完善。大跨徑連續(xù)混凝土橋梁具有外形尺寸小、橋下凈空大等優(yōu)勢(shì)，橋墩和主梁之間固結(jié)，可以省去支座。但因此在橋墩混凝土因外界溫度等因素發(fā)生收縮徐變時(shí)，會(huì)對(duì)主梁產(chǎn)生較大影響，所以橋梁懸臂施工至關(guān)重要。然而，大跨徑連續(xù)橋梁工程的施工工藝復(fù)雜，技術(shù)難度相對(duì)較大，在施工過(guò)程中存在一定風(fēng)險(xiǎn)，所以進(jìn)一步探究大跨徑連續(xù)橋梁懸臂施工技術(shù)對(duì)推動(dòng)我國(guó)橋梁發(fā)展具有重要意義。

1工程概況

本文主要依托某市新建鐵路線(xiàn)工程中的大跨徑連續(xù)橋梁項(xiàng)目，主橋?yàn)榉蛛x式的上下行兩幅箱梁。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，主橋箱梁為50#預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，縱向梁高由根部向跨中成拋物線(xiàn)變化，最大寬度為12.8m。在該大跨徑連續(xù)橋梁施工中，首先需要進(jìn)行T梁施工，然后結(jié)合懸臂施工組成橋梁整體結(jié)構(gòu)，本文主要針對(duì)橋梁施工中的懸臂掛籃技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2單側(cè)懸臂掛籃施工技術(shù)

2.1確定掛籃形式

由于大跨徑連續(xù)橋梁施工對(duì)單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)水平的要求較高，所以?huà)旎@形式的選擇至關(guān)重要［1］。根據(jù)掛籃構(gòu)造類(lèi)型，可以將掛籃分為桁架式與斜拉式，其中斜拉式掛籃結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，操作靈活方便，桁架式掛籃穩(wěn)定性與平衡性更好。本文經(jīng)過(guò)整理，繪制如圖1、圖2所示的常用掛籃形式構(gòu)造圖。

由圖1可知，桁架式掛籃就是在橋梁的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造一個(gè)自身荷載較小的桁架，這種掛籃形式可以根據(jù)自身錨固或壓重來(lái)協(xié)調(diào)穩(wěn)定性能的問(wèn)題，而且通過(guò)桁架的向外延伸可以在一定程度上加快大跨徑連續(xù)橋梁的施工速度。由圖2可知，斜拉式掛籃［2］是從桁架式掛籃結(jié)構(gòu)進(jìn)化而來(lái)，這種掛籃結(jié)構(gòu)的上部一般采用斜拉桿來(lái)取代桁架結(jié)構(gòu)傳遞荷載，且配有軸承的鋼輪，使掛籃系統(tǒng)行走更加方便，而且這種掛籃形式具有操作簡(jiǎn)便和掛籃重量輕等特點(diǎn)。本文結(jié)合大跨徑連續(xù)橋梁施工的實(shí)際情況，綜合考慮到掛籃重量、施工拆卸等多方面因素，最終決定采用三角斜拉式掛籃來(lái)進(jìn)行本次大跨徑連續(xù)橋梁施工。由于在大跨徑連續(xù)橋梁施工中，懸臂各塊段混凝土為澆筑形式，所以要求單側(cè)掛籃的剛度應(yīng)足夠，避免在掛籃安裝過(guò)程中因結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力而出現(xiàn)變形現(xiàn)象。在實(shí)際的單側(cè)懸臂掛籃施工過(guò)程中，不僅需要選擇合適的掛籃形式，而且需要對(duì)掛籃結(jié)構(gòu)參數(shù)詳細(xì)掌握，下文將針對(duì)單側(cè)懸臂掛籃施工參數(shù)展開(kāi)分析。

2.2獲取施工參數(shù)

在大跨徑連續(xù)橋梁懸臂掛籃施工之前，需要對(duì)相應(yīng)的施工參數(shù)進(jìn)行確定。掛籃結(jié)構(gòu)與材料參數(shù)需要結(jié)合實(shí)際的大跨徑連續(xù)橋梁施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行確定，本文不詳細(xì)贅述。除掛籃結(jié)構(gòu)與材料參數(shù)之外，最重要的就是荷載參數(shù)的確定［3］。根據(jù)我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求可知，荷載參數(shù)對(duì)大跨徑連續(xù)橋梁的穩(wěn)定性具有重要影響。按照單側(cè)懸臂掛籃施工技術(shù)規(guī)范，本次施工中選定的掛籃荷載參數(shù)與系數(shù)如表1所示。

如表1所示，關(guān)于掛籃施工中結(jié)構(gòu)自重等荷載需要根據(jù)實(shí)際的大跨徑連續(xù)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)確定，而風(fēng)荷載則需要根據(jù)風(fēng)壓值來(lái)獲取，風(fēng)壓值的計(jì)算公式如式（1）所示：

P=0.625v2（1）

式中：P——大跨徑連續(xù)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)基本風(fēng)壓；

v——施工現(xiàn)場(chǎng)基本風(fēng)速。

在進(jìn)行單側(cè)懸臂掛籃施工過(guò)程中，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況與布載原則，對(duì)表中幾種荷載類(lèi)型進(jìn)行組合計(jì)算，進(jìn)而確保單側(cè)懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

2.3掛籃安裝施工

在確定了掛籃形式與施工參數(shù)之后，開(kāi)始進(jìn)行掛籃安裝施工［4］。

（1）需要充分了解大跨徑連續(xù)橋梁施工背景，對(duì)懸臂掛籃設(shè)計(jì)圖紙做好全面的掌握，確保每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)都能達(dá)到懸臂掛籃對(duì)穩(wěn)定性與可靠性的要求。

（2）在做好準(zhǔn)備工作之后，通過(guò)枕木對(duì)大跨徑連續(xù)橋梁兩側(cè)腹板的高度差進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保掛籃處于水平狀態(tài)，并將安裝前支腿的軌道與安裝后行走的軌道鋪設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)。

（3）利用塔吊機(jī)開(kāi)始掛籃安裝施工。安裝時(shí)由下至上按順序進(jìn)行，在第一節(jié)掛籃安裝成功之后，要及時(shí)進(jìn)行連接，且嚴(yán)格控制掛籃行走軌道的拼接方向與大跨徑連續(xù)橋梁拱軸線(xiàn)方向一致，這樣可以避免掛籃在后續(xù)行走過(guò)程中出現(xiàn)軌道劃船錯(cuò)位等狀況造成工程事故。

（4）利用倒鏈葫蘆將掛鉤臨時(shí)固定在大跨徑橋梁箱梁端面處，并將兩端掛鉤和橫梁連接在一起，確保掛鉤的螺栓緊固，不會(huì)發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象。安裝掛籃底模平臺(tái)時(shí)，利用塔吊將底模吊裝至固定位置后，通過(guò)鋼絲繩套在橫梁上，再利用倒鏈葫蘆將其拖拉到位后進(jìn)行固定。安裝三角桁架時(shí)，同樣使用塔吊機(jī)結(jié)合倒鏈葫蘆進(jìn)行拖拉，保證三角桁架安裝到位后，及時(shí)使用緊固螺栓將其固定，避免發(fā)生墜落。三角桁架安裝如圖3所示。

在三角桁架連接到位后，通過(guò)人工拖拉的形式，將抗剪柱、滑輪安裝在一起。穿過(guò)下弦桿將掛籃底模平臺(tái)拼接在一起后，全部掛籃結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束。在整個(gè)掛籃結(jié)構(gòu)安裝施工過(guò)程中，需要注意每一個(gè)構(gòu)件都要及時(shí)緊固到位，避免因構(gòu)件墜落發(fā)生的工程事故。

2.4懸臂澆筑施工

在單側(cè)懸臂掛籃施工過(guò)程中，懸臂澆筑施工是整個(gè)工程的重點(diǎn)部分，對(duì)施工進(jìn)度和大跨徑連續(xù)橋梁施工質(zhì)量都有著重要影響［5］。在利用單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)進(jìn)行懸臂澆筑施工時(shí)，主要采用泵送的方式來(lái)完成混凝土澆筑工序。所以在懸臂澆筑之前，施工人員需要全面勘察并分析大跨徑連續(xù)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)的地形條件與天氣狀況，選擇合適的混凝土材料與合理的施工方案后，即可通過(guò)單側(cè)掛籃開(kāi)始懸臂現(xiàn)澆施工。在懸臂澆筑作業(yè)階段，需要對(duì)鋼筋和錨桿位置進(jìn)行監(jiān)管，合格后才可以開(kāi)始混凝土澆筑。與此同時(shí)，施工人員還需加強(qiáng)對(duì)鋼筋網(wǎng)的控制，如果鋼筋網(wǎng)連接不符合施工要求，有可能會(huì)造成管道上浮等問(wèn)題。懸臂澆筑施工需按照混凝土塊的順序開(kāi)展作業(yè)，這樣可以確保懸臂標(biāo)高的設(shè)計(jì)精度，這也是大跨徑連續(xù)橋梁安全施工的關(guān)鍵。澆筑過(guò)程中，使用普通鋼筋混凝土即可滿(mǎn)足懸臂施工強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，確保懸臂混凝土塊澆筑施工一次完成，避免出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。如果在懸臂澆筑施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，需要及時(shí)進(jìn)行返工處理，防止懸臂后續(xù)使用期間出現(xiàn)斷裂等狀況。這樣才能確保單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)的穩(wěn)定性與可靠性，達(dá)到大跨徑連續(xù)橋梁施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

3施工監(jiān)測(cè)

該工程采用的單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)，需要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)且復(fù)雜的施工過(guò)程，雖然全部按照設(shè)計(jì)圖紙與施工要求進(jìn)行懸臂掛籃施工，但施工過(guò)程中極易受溫度等外界因素的影響，導(dǎo)致橋梁整體施工質(zhì)量難以控制，所以本節(jié)將通過(guò)對(duì)橋梁撓度的監(jiān)測(cè)來(lái)判斷本次施工質(zhì)量。結(jié)合以往的施工監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)和該大跨徑連續(xù)橋梁的實(shí)際情況，進(jìn)行撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，如圖4所示。

如圖4所示，本文在大跨徑連續(xù)橋的每一個(gè)懸臂混凝土澆筑梁上均布設(shè)了4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，橋墩承臺(tái)頂設(shè)對(duì)角觀測(cè)點(diǎn)，這樣可以對(duì)橋梁懸臂的各混凝土結(jié)塊澆筑階段、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉階段以及掛籃前移階段所引起的梁端撓度變化進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。在大跨徑連續(xù)橋梁施工過(guò)程中，撓度監(jiān)測(cè)時(shí)間需嚴(yán)格固定在每日的8：00-9：00，以此避免因溫度變化造成的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差。理論上大跨徑連續(xù)橋梁梁體剛度較大，單側(cè)懸臂掛籃施工所引起的梁端撓度變形較小，但在實(shí)際施工中，受溫度變化等外界因素的影響，往往使得梁端撓度變形實(shí)測(cè)值大于理論變形值。所以本文將通過(guò)實(shí)測(cè)與理論對(duì)比的方法，來(lái)判斷本次單側(cè)懸臂掛籃施工中撓度變形值是否符合工程需求。監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖5～7所示。

根據(jù)圖5～7監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以獲得單側(cè)懸臂掛籃施工中梁端撓度變形實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值之間的誤差，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在本次大跨徑連續(xù)橋梁?jiǎn)蝹?cè)懸臂掛籃施工過(guò)程中，無(wú)論是因?yàn)閼冶蹪仓?、張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，還是因?yàn)閽旎@前移，所引起的兩端撓度變形的實(shí)測(cè)值與理論值之間的絕對(duì)誤差均＜0.5mm，主要來(lái)源于測(cè)量誤差，所以單側(cè)懸臂掛籃施工對(duì)梁體撓度的影響滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu)變化原理，本次大跨徑連續(xù)橋梁施工符合預(yù)期。

4結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)交通基礎(chǔ)建設(shè)的大力投資，我國(guó)道路橋梁修建施工技術(shù)取得高速發(fā)展。本文主要以某城市鐵路新線(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目中的大跨徑連續(xù)橋梁項(xiàng)目為研究背景，對(duì)單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)進(jìn)行了深入研究，主要從掛籃選型、施工過(guò)程等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析。未來(lái)將從單側(cè)懸臂掛籃受力的角度出發(fā)，對(duì)三角掛籃各個(gè)構(gòu)件的安全性能進(jìn)行詳細(xì)探討，以此提升單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)在大跨徑連續(xù)橋梁施工中的可操作性。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱良清，楊艷，陳裕波.大跨度不對(duì)稱(chēng)連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工技術(shù)研究［J］.科技通報(bào)，2022，38（8）：96-102.

［2］舒宏生，侯潤(rùn)鋒，劉新華，等.波形鋼腹板PC組合箱梁橋同步異位懸臂施工新型掛籃設(shè)計(jì)研究［J］.施工技術(shù)（中英文），2022，51（5）：57-61.

［3］左少華.清溪西路橋異步掛籃設(shè)計(jì)及施工關(guān)鍵技術(shù)［J］.世界橋梁，2022，50（2）：44-50.

［4］尚錕.三角托架結(jié)合掛籃一體化設(shè)計(jì)施工墩頂0號(hào)和1號(hào)塊關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.公路，2022，67（1）：166-173.

［5］司義德，袁堂濤.中央索面斜拉橋前支點(diǎn)復(fù)合式掛籃施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2021，50（5）：90-93.

作者簡(jiǎn)介：呂宏亮（1988—），工程師，研究方向：橋梁工程。

收稿日期：2024-05-06