叶炜楷
（身份证：44122819XXXX05439X）
摘要：随着建筑技术的飞速发展，大跨度桥随处可见。对于大跨度变截面的公路、市政及铁路连续混凝土箱梁的施工，一般采用挂篮悬臂施工工艺。挂篮施工是预应力混凝土连续梁、连续刚构和斜拉桥钢箱梁悬臂拼装施工的一项主要设备，它能够沿轨道整体向前。挂蓝施工可用：桁架式挂篮、三角式挂篮、棱形挂篮和斜拉式挂篮等工艺，在桥梁施工中应用最为广泛。本文就挂篮施工技术进行探讨。
关键词：施工工艺；挂篮安装预压选址；合拢施工、线性控制；体系转换
前言：挂篮悬臂浇筑施工方法发展史
挂篮悬臂浇筑施工又称迪维达克施工方法。自从20世纪60年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种极为有效地施工手段。日本预应力混凝土工业协会《关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告》指出，1972年后建造的跨境大于100m以上的桥梁近200座，其中悬灌法施工占80%左右，挂篮作为悬灌法施工的主要设备已发展为众多种类，如桁架式挂篮、三角式挂篮、棱形挂篮和斜拉式挂篮等。我国自80年代引进该工艺以来，也已取得了巨大的成就，其中以三角形及菱形等型钢桁架式挂篮因其结构简单、受力合理及一次移动到位等优势受到广泛欢迎。
一、挂篮制作
挂篮质量一般为最重梁段质量的0.3~0.5倍，特殊要求的做到最重梁段质量的0.7倍。挂篮由主桁架、行走及锚固系统、底平台系统、吊带系统、模板系统等组成。由于挂篮作业的安全性要求较高,一般来说,除一些可利用的常备式杆件外,挂篮的主要受力部件,特别是一些需作特殊处理的杆件，宜由具有一定资质的厂家按设计图纸进行加工制作运至施工现场安装，并需作严格的检测,以绝对保证高空作业的安全。
二、挂篮悬臂法的施工工艺
下面以预应力钢筋混凝土箱梁介绍挂篮悬臂法施工工艺
首先对混凝土箱梁0#块梁段进行施工，一般0#、1#块梁段采用三角托架或钢管支架法施工。如果预应力钢筋混凝土连续箱梁，在施工0#、1#块梁段时还要进行支座的临时固结，把连续箱梁受力工况变成连续刚构梁受力工况，才能进行挂篮安装。
挂篮悬臂施工工艺流程：0#、1#块施工→挂篮的拼装与预压调平模板→（钢筋制作）安装底板及腹板钢筋→安装内模→绑扎顶板钢筋→安装预应力管道→监理工程师验收→浇筑混凝土（制作试块）→混凝土养护、拆膜及接缝处理→预应力筋下料、穿束→张拉预应力筋→封锚、压浆前移挂篮至下一梁段（直至合拢段）→边跨合拢段合拢→中跨合拢段合拢。
三、挂篮的安装与预压
1、挂篮安装
挂篮的拼接与安装预压是挂篮悬臂施工技术之中的一个关键性的前期施工步骤，此阶段操作水平的高低将对后期的桥梁施工建设形成直接影响。施工挂篮多采用自行设计制作的液压轻型菱形挂篮，这种挂篮主要由主桁架、行走及锚固系统、底平台系统、吊带系统、模板系统五大部分组成。
挂篮安装顺序（挂篮的拆除顺序相反）
（1）找平铺枕：测量放样并用墨线弹出箱梁中线、轨道中线和轨道端头位置线，用1:2水泥砂浆找平铺枕部位，铺设钢轨；
（2）安装轨道，确认中心距无误后，用锚固梁与竖向筋将轨道锁定；安装前后支座，前支座与轨道之间铺四氟乙烯滑板；
（3）吊装主桁架并安装桁架间联结系，用精轧螺纹钢与扁担梁将主桁架后端锚固在轨道上；主桁架采用临时固定措施,保证两主桁架稳定；
（4）吊装前上横梁及组合件(包括翼缘横臂、主梁横臂)；
（5）安装外滑梁；
（6）吊装底摸架及底摸板组合
（7）松0#、1#侧板，前移至模板预定位置；
（8）吊装内模模架及内滑梁；
（9）调整主模标高及模板相对尺寸。
2、挂篮预压
挂篮预压的主要目的是取得挂篮弹性变形与荷载的线型关系，检验挂篮主桁架的承载能力，消除挂篮的非弹性变形，为悬浇施工中的变形及高程控制提供可靠依据，确保合拢精度，同时检验挂篮的质量是否满足设计要求，对挂篮整体的安全性能作出检测。预压荷载取梁段最大重量的1.2倍。预压分五级加载：20％=>40％=>60％=>80％=>100％，卸载顺序与加载顺序相反；每次分级加载和卸载后，测量底篮前横梁吊带处的挠度，底篮横梁和底板变形；主桁片上前横梁吊带处的挠度。在每级加载或卸载时及时进行观测。在加载过程中应注意检查挂篮各个部位，发现异常现象应立即停止加载，进行处理。根据测量数据进行统计分析，得出挂篮施工挠度。
四、 挂篮行走及移位
挂篮在整个施工过程中是活动的，每一段梁在进行过混凝土浇筑与钢筋张拉后，要及时将挂篮移至下一梁段准备施工，直至合拢段。
1、找平梁顶面并铺设钢（木）枕及轨道。
2、放松底摸架前后横梁上吊带。
3、底篮后横梁两侧的吊耳与外侧模滑梁之间用10t倒链连接，将底篮悬挂在外滑梁上。
4、拆除后吊带与底篮后横梁的连结。
5、解除挂篮后端锚固螺杆。
6、轨道顶面安装两个10t倒链（每套挂篮）并标计好前支座（移运器）的位置。倒链牵引前支座使挂篮、底篮、外侧模一起向前移动。
7、将主桁架锚固。安装后吊带，将底摸架吊起。
8、调整模板高程，拉出内模调平，挂篮前移完成。
五、各梁段混凝土浇筑及预应力张拉
1、0#、1#段在三角托架或钢管支架平台施工，由于0#、1#段节段较长，混凝土方量大，分两层浇注，其余梁段一次浇筑完成。分层浇注时水平施工缝采用湿接缝，并在上层砼浇注前撒高标号水泥净浆，提高两层砼粘结力。浇筑是从梁前端开始浇筑，在根部与已成梁段混凝土连接。并按先底板，然后腹板、顶板的顺序，左右对称浇筑，避免墩身承受偏心压力。混凝土灌注完后及时养护，采用塑料薄膜或土工布覆盖，洒水养护，养生期为7天。当混凝土强度及相应的弹性模量达到设计要求后，按设计要求及对称同步原则张拉预应力筋，并进行压浆。各梁段施工时，根据安装挂篮需求，预留好各种预留孔道及预埋筋，以便挂篮拼装时能准确就位。
2、预应力张拉顺序：先纵向，再横向，后竖向。纵向索对称中线张拉；先腹板后顶板，先下后上，先长索后短索。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆纵向预应力束张拉流程：清理孔道→穿束→安装锚具→张拉设备就位→整束张拉至10%控制张拉应力（量测初始读数）→20%、35%、75%、100%五级张拉至控制应力并分别量测伸长值→持荷3min并量测总伸长值→锚固→切除多余钢绞线→封锚→压浆。预应力张拉采用以张拉力为主、伸长量为辅的“双控”张拉法，竖向预应力筋采取复拉工艺，以减少预应力的损失。当实际伸长量与计算伸长量之差大于±6%时，查明原因并及时处理。预应力筋的断丝、滑丝数量，不超过规定数值
六、中跨合拢段、边跨合拢段和现浇段施工
1、边跨现浇段施工
边跨现浇段采用搭设满堂支架或钢管支架施工、其施工工艺流程：搭设支架→调整底模标高→预压→安装外模→绑扎梁体钢筋、安装波纹管及竖向预应力粗钢筋→安装内模→浇筑梁体混凝土，养护→拆除内模→待合拢张拉后、落模拆除支架。在浇筑边跨现浇段时预埋合拢段的劲性骨架连接钢板。
2、合拢段施工
2.1、箱梁的合拢是控制主桥受力状况和线形的关键工序，因此箱梁的合拢顺序，温度和工艺都必须严格控制：合拢段的施工按先边跨，再中跨的顺序进行。边跨合拢段施工采用钢管支架或满堂支架进行施工，中跨合拢采用吊架法进行，除内模外其余模板采用挂篮模板。各合拢跨合拢前，应对主梁的梁顶高程，桥轴线和桥长进行联测，观测温引起的梁体竖向和水平向相对位置变化的关系，连续观测时间不少于48小时，合拢温度控制在当天最低温度时浇筑，防止温度降低时梁两端混凝土对合拢段的张应力。合拢段混凝土浇筑前，将底板上所有的钢绞线穿入波纹管内，防止混凝土浇筑时堵塞管道。
达到设计合拢温度及张拉预应力后，进行约束锁定（预埋型钢支架进行焊接）。约束锁定设置由四根钢接杆组成的劲性骨架，分别位于箱梁顶底板靠近腹板处，劲性骨架按图纸预先拼焊好后，在箱梁两端对应预埋件上就位焊接，此后张拉上顶板临时束和下底板对应钢束，形成顶部抗拉的近似刚性接头。绑扎合拢段钢筋及对接预应力管道，穿入预应力钢筋。锁定后，撤除千斤顶，再复测合拢段长度和高程。
合拢前应按设计规定、将两悬臂端合拢口予以临时连接，并将合拢一侧墩（预应力连续梁）的临时锚固放松或改成活动支座。合拢前，在两端悬臂预加压重，并于浇筑混凝土过程中逐步撤除，以使悬臂端挠度保持稳定。
2.2、边跨合拢：边跨合拢采用支架现浇施工，搭设边跨合拢段的模板，绑扎钢筋；安装边跨合拢劲性骨架并将其焊死，张拉临时合拢束并锚固，但不灌浆；浇筑边跨合拢段混凝土，按设计要求调整合拢段两侧的配重，养生。
2.3、中跨合拢：安装中跨合拢吊架，配重按设计要求调整控制：架立合拢段模板，绑扎普通钢筋；安装中跨合拢劲性骨架并将其焊死，张拉临时合拢束至设计吨位，以抵消温度降低时梁两端混凝土对合拢段的张应力；浇筑中跨合拢段混凝土时，及时卸去配重。
七、挂篮悬臂的线形控制
线性控制是实现整体结构安全性与可靠性的重要保证，并且也是保证整体桥梁的线性符合施工设计，并且整体受力状态合理的有效措施。
1、线性控制的关键在于预拱度的确定
桥梁施工中，施工预拱度的精确计算是保证桥梁悬臂施工质量的重要保障。但是，实际施工中，对于预拱度的控制具有较大的难度，必须根据现场的实际情况采用专业的程序才能计算得出。预拱度的控制主要从以下几点着手：首先，挂篮预压以消除挂篮的非弹性变形和吊带缝隙，并根据变形观测数据计算弹性变形大小；其次，加强施工过程监控测量，以便施工中修正；再次，预应力损失、混凝土徐变、收缩等多方原因产生的下挠。
2、加强线形控制相关参数的监测
桥梁悬臂施工质量的线形控制关键因素就是要加强施工过程中相关参数的监测。在施工过程中包括对挂篮变形值的测定，以及混凝土容重、混凝土弹性模量、预应力损失、施工临时荷载等的测定，混凝土的收缩、混凝土徐变、温度观测等。
（1）挂篮的变形值测定。一般在挂蓝安装完后，用反压加载的方法进行试验，分级加载，测定各级荷载下的变形值，从而得到荷载与挠度的关系曲线。
（2）混凝土容重和弹性模量的测定。混凝土容重和弹性模量的测定也需要通过试验的方法，通过在现场对混凝土进行取样后，采用万能实验机进行测定，测定出混凝土在不同龄期时候的混凝土弹性模量值。
（3）预应力损失的测定。桥梁的预应力损失主要是预应力钢绞线的管道摩阻损失，采用电阻应变仪器测定钢绞线的实际管道摩阻损失，来验证设计实际值与设计值是否相符，从而计算施工引起的悬臂挠度。
（4）临时施工荷载的测定。临时荷载主要是由现场的施工设备、人员、以及挂篮施工产生的。
3、悬臂箱梁的施工挠度控制
悬臂箱梁需要根据设计标高和预拱度，确定待悬灌梁段立模标高，严格按立模标高立模。在施工的现场，需要安排专人进行定期的观测，观测每个节段混凝土浇筑前后，预应力张拉前后悬臂挠度变化，根据观测到的结果，整理出挠度曲线，及时的分析数据，从而准确的把握施工中的偏差值，从而确保箱梁悬臂端合拢的精度，以及控制桥面的线型。
八、体系转换
对连续梁由悬浇过程中各独立梁段的梁体处于负弯矩的连续刚构受力工况，随着各梁段的合拢使梁体由负弯矩转化为正负弯矩交替分布的连续梁受力工况。连续梁的梁跨体系转换，应在合拢段及全部纵向连续预应力筋张拉、压浆完成，并解除各墩临时固结后进行。梁跨体系转换时，支座反力的调整应以高程控制为主，反力作为校核。
结束语：
工程实践表明，挂篮各种结构设计合理，满足工程的要求，现在有几点工程经验体会
1、挂篮行走要慢行同步，防止发生挂篮扭转。
2、要严格控制挂篮变形的观测，控制在设计范围。线形顺直、外美内实，无错台、麻面现象。很好的保证了工程质量。
3、挂篮的底篮要有足够的刚度，防止发生大的变形而影响质量。
4、挂篮定位要反复调整吊带，确保定位准确，防止发生扭转。
5、精轧螺纹钢应进行冷拉试验，施工过程中远离电焊，以防形成缺陷产生应力集中。
6、预留孔应做到不漏埋，不歪不斜。吊点受力均匀。
7、加强安全教育及管理，注意施工安全。
参考文献：
《桥梁悬臂施工与设计》（人民交通出版社）
《桥梁施工控制技术》（人民交通出版社）
《桥梁施工工程师手册》（人民交通出版社）
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)
论文作者:叶炜楷
论文发表刊物:《基层建设》2015年34期
论文发表时间:2016/8/12
标签：挂篮论文; 预应力论文; 混凝土论文; 悬臂论文; 桁架论文; 预压论文; 挠度论文; 《基层建设》2015年34期论文;