【摘 要】悬臂浇筑法是广泛应用于连续梁桥的施工方法，特别适用于桥梁跨越河流、山谷和既有道路的环境条件，其应用具有较高的施工效率和良好的经济效益。本文介绍了悬臂浇筑施工工艺和关键技术，为类似项目施工提供借鉴和指导。
【关键词】连续梁桥；挂篮；悬臂浇筑
0 引言
现浇预应力混凝土连续梁施工技术有支架法、移动模架法和悬臂浇筑法。悬臂浇筑法适用于预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥、T形刚构桥、悬臂梁桥，其主要设备是一对挂篮，他能沿着已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段的轨道上行走，不用搭设落地支架，也不用大型运输和起重机具，自带活动脚手架和末班支架，钢筋绑扎、支模、浇筑、施加预应力均在上面完成。挂篮在施工完一段之后，各自对称地向前移动并完成下一段施工，如此循环直至悬臂梁段完成浇筑。本文以某预应力混凝土连续箱梁桥为例简要介绍悬臂浇筑法施工技术，该桥四跨一联，最大跨径100m，梁高2.6~5.4m，主桥墩高18~24m，主桥0#、1#梁段在托架上浇筑，其余梁段采用菱形桁架式挂篮对称悬臂浇筑。
1 0#梁段施工
1.1 施工托架
因墩身较高，对于0#或则1#梁段挂篮支撑长度不足或没有支撑点，需采用支撑在墩身上的托架进行浇筑。托架设计为三角形型钢结构，托架分为顺桥向和横桥向两个方向，顺桥方向为主要承重托架。托架要求有足够的强度、刚度和稳定性，在浇筑墩身时在墩顶预埋托架安装螺栓，螺栓应拧紧以减少变形，防止梁段产生裂缝或则下沉。利用缆车吊机运送托架构件，在墩顶挂设吊篮作为安装人员操作平台，托架四周设置围栏并挂安全网，以保障施工安全。
1.2 托架预压
为消除托架的弹性变形以及非弹性变形影响，检验托架的稳定性、承载力，确保结构安全，托架安装后于0#梁段浇筑前采用水箱加压法对托架预压。针对预压情况计算出托架的弹性变形量，为0#梁段立模板提供可靠地参数，同时起到检验托架安全性的作用。托架预压观测点主要布置在横梁和纵梁交叉处支点、牛腿支点。按照30%、50%、100%、120%对托架分级加载，分别持荷12小时、12小时、24小时、24小时，用精密水准仪测出加载前后的稳定高程。根据不同加载等级下的测点高程，计算出托架的弹性变形和非弹性变形，
1.3 0#梁段浇筑
0#梁段模板按照底模→外侧模→内模→端模→堵头板的顺序安装，堵头板和端模是保证0#梁段孔道和端部成型质量的关键，应确保其准确定位。浇筑的0#梁段混凝土强度达到设计强度的75%时，按照堵头板→端模→外侧模→内模→过人孔模→底模的顺序拆模。
0#梁段内预应力孔道众多，将波纹管定位网与钢筋焊接，防止波纹管在混凝土浇筑过程中偏位。浇筑时，由0#梁段中心向两端分层浇筑，使用附着式振捣器和插入式振捣器振捣密实。波纹管内插入塑料套管，防止振捣破坏波纹管，导致漏浆堵孔。0#梁段混凝土体积大，为防止水化热导致的混凝土开裂，可采取降低混凝土的入模温度、使用高效减水剂、减少水泥用量、覆盖洒水养护等措施。
图1 0#块钢筋绑扎及浇筑完成
2 墩顶临时固结施工技术
预应力混凝土连续梁桥采用悬臂浇筑成为超静定结构，需经过墩顶临时固结、边跨合龙、中跨合龙、体系转换的步骤。墩顶固结所建立的临时体系使桥梁呈T型刚构静定结构，墩、梁之间的临时固结使得桥墩两侧悬臂梁可以对称浇筑，保证结构施工的安全性和稳定性。在主梁合龙之后拆除墩顶临时固结，主梁就落在永久支座上，完成体系转换。
2.1临时固结方案
常用的临时固结方案为硫磺砂浆临时支座和墩顶两侧预埋精轧螺纹锚固钢筋组成撑拉联合受力体系，即临时支座进行支撑，精轧螺纹预应力钢筋进行拉结，二者共同维持临时固结体系的稳定。具体方案为在墩顶永久支座两侧浇筑临时混凝土支座，临时支座下设一层4cm厚硫磺砂浆垫石，硫磺砂浆中埋设电阻丝，在墩顶预埋锚固钢筋，穿过临时支座（支座中锚固钢筋可用塑料纸包裹）锚固于箱梁底板。这种临时固结体系结构受力简单，施工便捷，结构强度较高，施工安全可靠，抗疲劳性、抗冻性和承载力较好。需要特别注意的是，硫磺加热熬制会释放SO2有毒气体，施工人员应穿戴防毒口罩和服装，保持作业场地通风，预防中毒。
2.2 临时固结设计
悬臂混凝土要求墩顶两侧同时对称浇筑，但是实际施工中由于施工机具的堆放、临时荷载、偶然荷载以及节段施工重量的误差存在，临时固结的设计应该按照最不利荷载进行计算。经过分析可以得出，当浇筑边跨合龙段混凝土时，临时固结为最不利受力状态，最不利荷载组合F=0.5x合龙段重量+挂篮动力系数x挂篮荷载+施工临时荷载。
2.3 临时固结拆除
硫磺砂浆具有硬化快、强度高、安全经济、处置方便等优点。当梁跨合龙后，给埋设在硫磺砂浆中的电阻丝通电，硫磺砂浆在电阻丝达到一定温度之后融化，解除锚固钢筋，拆除临时固结体系使梁体落在永久支座之上。
3 挂篮施工工艺
3.1 挂篮设计
挂篮是悬臂悬臂浇筑箱梁的主要设备，由模板系统、主桁架系统、后锚固系统、吊挂系统和行走系统组成。挂篮的主要作用是支撑模板和提供施工作业平台，要求有足够的强度、刚度和稳定度，最大变形不超过2cm。挂篮与悬臂浇筑梁段混凝土重量比控制在0.3~0.5，不宜大于0.5。挂篮行走和施工时的抗倾覆安全系数、自锚固系统安全系数、上下水平限位系统及斜拉水平限位系统的安全系数不得小于2。
本项目选用的自锚式菱形挂篮，其自重与悬臂浇筑梁段的最大重量比为0.33。挂篮吊杆将侧模和底膜连接在前横梁，挂篮后端没有平衡压重，直接锚固在箱梁顶板，结构简单，自重小，行走方便。
3.2 挂篮预压
挂篮在加工完成后进行试拼装，现场组装后，全面检查安装质量。当0#梁段混凝土强度达到设计要求之后，按照设计荷载进行模拟荷载试验，消除非弹性变形，测定弹性变形量，为梁段的线形控制提供可靠地数据支撑。同时，挂篮预压可以进一步检验其稳定性、承载能力和后锚固系统的抗倾覆能力。挂篮预压最大荷载按照最大悬臂梁段重量的1.3倍来考虑，常用的方法有水箱加压法、沙袋法和试验台加压法。测点布置在底膜、前后支座、上下横梁等位置，按照50%、70%、100%、130%分级加载，用精密水准仪测出挂篮变形量，绘制变形曲线，计算弹性变形量，作为箱梁悬臂浇筑时控制挠度的依据。
3.3悬臂浇筑施工工艺
悬臂浇筑梁段混凝土分次浇筑施工工艺流程:挂篮前移就位→挂篮静载试验→安装梁段底模及侧模→安装底板及腹板钢筋→梁段底板混凝土浇筑及养护→安装内模、顶模及腹板内预应力管道→安装顶板钢筋及顶板预应力管道→接缝混凝土处理→浇筑腹板及顶板混凝土→检查并清洁预应力管道→梁段混凝土养护→拆除端模板→穿预应力钢筋→张拉预应力钢筋→管道压浆→封锚。如果悬臂浇筑梁段混凝土采用一次整体性浇筑,则应在安装好底模及侧模后,制作完成底板、腹板普通钢筋和预应力钢筋,然后安装内模,制作顶板的普通钢筋和预应力钢筋,安装端模,再浇筑整个梁段混凝土,混凝土养护,预应力钢筋张拉等[1]。
应严格按照设计高程调整挂篮的下降高层。为防止挂篮发生水平位移，剪力键与浇筑完成梁段预留的剪力键槽应塞紧。梁段顶板预留孔应精准，防止偏位导致锚杆受弯。挂篮应平稳前移，偏斜时立即调整，及时检查行走轨道系统的变形情况，定期做润滑维护。悬臂梁段浇筑混凝土时，应当从悬臂端向已经完成的梁段分层均匀的进行浇筑，一般要求全断面一次成型。悬臂浇筑应对称、平衡进行，悬臂两端荷载的不平衡偏差不得超过梁段重量的1/4，且设计有要求时应低于设计规定值。悬臂浇筑采取以变形控制为主，内力控制为辅的双控原则，梁体标高允许偏差±10mm，中线偏位允许偏差5mm。悬臂浇筑段前端的桥面标高和底板标高确定，应考虑挂篮前端的垂直变形、预拱度设置、已浇筑梁段实际标高和温度的影响，施工过程中进行监测，与设计标高进行对比分析[2]。
4 纵向预应力施工技术
4.1 预应力张拉
本工程纵向预应力筋采用高强低松弛预应力钢绞线，采用OVM15锚固体系，张拉之前应对千斤顶和配套的油泵进行校正。除设计图纸有特殊要求，张拉时砼强度不低于设计强度的75%。严格按照设计要求的张拉程序分批次、对称张拉，设计无要求时，宜按照先中间，后上下或两侧的顺序对称张拉。张拉程序为：安装工作锚→安装千斤顶→安装连接器和张拉杆→安装工具锚→张拉至初应力（张拉控制应力的10%~25%）→量测伸长值→张拉至控制应力P→持荷2min并锚固→量测伸长值→回油→拆除千斤顶。预应力张拉以张拉控制应力为主，以伸长值校核。
4.2 张拉伸长量计算
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实际伸长量计算： （2）
式（2）计算的实际伸长值与（1）理论伸长值的差值不得大于6%，否则应停止张拉，查明原因并调整后方能继续张拉。
4.3 孔道压浆及封锚
为防止预应力筋预应力损失，提高结构的耐久性，张拉完成以后及时用不低于30Mpa的水泥浆进行孔道压浆。压浆前先用干净的清水冲洗孔道，排出杂物，并用空压机吹净积水。压浆时气温不得高于35℃，压浆过程及结束后2天内，悬臂梁混凝土的温度应高于5℃。压浆完成后及时浇筑封锚混凝土，封锚混凝土应达到悬臂梁混凝土强度等级的80%以上，且不低于30Mpa。
5 合龙段施工技术
合龙段施工质量控制是整个悬臂浇筑施工中关键的一步。预应力混凝土连续梁的合龙段长度宜为2m，按照边跨、次跨、中跨的顺序合龙，多跨一次合龙应同时均衡对称进行。合龙段的混凝土强度等级比悬臂段混凝土高一个等级，以便尽快完成预应力张拉。合龙前应该观测气温变化对梁端间距、高程、轴线偏移的影响，宜在一天中温度最低时浇筑合龙段混凝土，并覆盖洒水养护。合龙前应将合龙口两悬臂端临时锁定，以保护未施加预应力的合龙段混凝土，同时将合龙垮墩梁临时固结放松或则改成活动支座。为了保证悬臂段的倾角不变，在合龙口悬臂梁段用水箱配重，重量分别为合龙段混凝土自重的一半，随着合龙段的施工同步等量减少水箱重量。合龙后尽快拆除墩梁临时固结。
6 结构体系转换
在连续梁体系转换中，解除临时固结之后，将梁落在永久支座上，支座反力调整以标高控制为主，支座反力进行校核[3]。梁墩临时固结应均衡对称的放松，放松过程中监测各梁段标高是否有异常。拆除墩梁临时固结前应，可以张拉部分或则全部正弯矩预应力筋。
7 结论与展望
挂篮悬臂浇筑法在大跨径现浇预应力连续梁桥施工中被广泛应用，本文对悬臂浇筑法施工工艺和关键技术进行了论述，有一定的借鉴意义。今后对悬臂浇筑法的研究还有待进一步加深，在实践中不断改进，提高经济效益。
参考文献
[1]刘盛辉. 无黏结预应力混凝土结构体系在实际工程中的应用[J]. 长春工程学院学报(自然科学版),2012,13(02):17-19.
[2]陈永森. 连续梁桥悬臂浇筑施工技术[J]. 西部交通科技,2018(03):93-98.
[3]李伟鹏,石明强. 连续梁桥悬臂浇筑施工体系转化模拟分析[J]. 武汉工程大学学报,2012,34(06):30-33.