预应力混凝土梁悬臂浇筑施工技术
关键词：混凝土桥，悬臂施工技术，挂篮设计，施工技术，现场测试
1引言
悬臂施工技术于1950年由前联邦德国首创，它利用已建成的桥墩沿桥跨径方向逐段的悬出接长对称施工。该方法40多年来得到蓬勃发展，由早期应用于T形刚构桥，后来又被推广用于悬臂梁桥、连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥和拱桥等。连续梁悬臂施工时，梁墩临时固结，合龙后梁墩处改设支座，转换体系而成连续梁。连续梁除两端外其他无伸缩缝，有利于行车，但需梁墩临时固结和转换体系，同时需设大吨位盆式橡胶支座，费用高，养护工作量大，于是连续刚构应运而生，并在近年来得到较快的发展[1,2]。其结构特点是梁体连续、墩梁固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T形刚构不设支座、不需转换体系的优点，方便施工，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，能满足特大跨径桥梁的受力要求。本文主要分析了预应力混凝土梁悬臂浇筑施工技术，为以后连续刚构桥的施工提供成熟的施工工艺，确保高墩大跨度刚构桥安全高效的施工。
2工艺流程
挂篮的设计加工工作结束后，即进行挂篮安装工作。首先将挂篮走行轨道安装并锚固在0号段竖向预应力钢筋上，然后在0号段顶组装挂篮。利用塔吊将在加工厂部分组拼完成的挂篮部件吊至梁项进行组装，在梁体0号段上组拼挂篮。挂篮组拼完成后，按模拟荷载，对挂篮主桁架进行等效加载试验。通过试验消除挂篮主桁架各部分非弹性变形。
测得其弹性变形曲线，为底模高程设置提供数据。最后将底模板、外模板悬吊于挂篮上，形成悬臂旋工作业平台，在平台上先后进行悬臂节段的钢筋绑扎、预应力管道安装、内模安装、混凝土灌注工作。当泥凝土达到80％设计强度及满足3天龄期后进行预应力张拉工作，张拉工作完成后向前移动挂篮并完成压浆工作，从而形成一个旋工循环。竖向预应力筋的张拉及压浆工作分别滞后于纵向预应力筋张拉工作半个月和一个月。
3混凝土浇筑技术
同时对称浇筑本节梁段混凝土，并保证对称浇筑混凝土方量差不大于2m3。作业结束后，精确测量观测点的标高变化。同时，安排专人清孔，拆除梁段端部模板，将端部混凝土凿毛，调直预留连接钢筋。混凝土的配合比与O号段一致，每个悬灌段分别在两侧腹板及顶板中心设3个下料口，出料口设顶板中心，利用90°弯管将泵送混凝土分至腹板下料口；混凝土输送管道在墩顶处增加了分叉管路，悬灌段混凝土对称浇筑，其中一端每浇筑4m3混凝土，则将混凝土输送至另一端，分料的办法是利用单根90°弯管左右摆动来达到将混凝土分送到悬灌段两端的目的。
混凝土浇筑完成一天后即进行穿束，当本节梁段混凝土强度均达到设计强度的80％且龄期3天以上时，两个梁段同时同步双向张拉纵向预应力束，按顺序张拉，纵向预应力束张拉前以及张拉、压浆后，测量记录观测点的标高。为避开挂篮轨道的影响，本节梁段的竖向和横向预应力筋的张拉与压浆分别滞后于纵向预应力作业半个月和一个月[3]。悬臂段施工工艺流程图见图1所示。
4挂篮移动工艺
挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，其锚固悬挂在已施工主梁节段的前端段上，在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道等的安设，混凝土灌注和预应力张拉、压浆等作业，完成一个梁段的循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一梁段的悬灌，如此循环直至悬灌完成。挂篮是大跨径箱梁悬臂浇筑法施工的主要设备，在施工中受深水、高墩、峡谷及气候等影响时可充分利用有限的施工空间，挂蓝可多次重复使用，易于掌握施工工艺和保证施工质量，在施工中对节段的施工误差可以不断地进行调整，从而保证悬浇施工的精度。
挂篮按构造形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式，菱形，弓弦式等)，斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)，型钢式及混合式四种；挂篮按抗倾覆方式可分为压重式，锚固式和半压重半锚固式三种；挂篮按走行方法可分为一次走行到位和两次走行到位两种；而按其移动方式可分为滚动式，滑动式和组合式三种[4,5]。
对现有的挂篮的施工特点、操作工艺、用料情况等进行了分析和研究，结合本桥的具体情况进行了比选，参考了国内近年来使用的挂篮，国内近年来使用挂篮进行悬臂施工的参数表"，最后决定采用菱形桁架式挂篮，它主要有以下优点：(1)菱形挂篮主桁架杆减少，传力简洁，受力明确，锚杆及吊杆采用精轧螺纹钢制作，成本低，加工简单，安装方便，易于操作。(2)菱形挂篮主桁具有一定的通用性，能够适合于本桥浇筑段长度有变化的特点。(3)菱形挂篮支腿高，通行方便，施工作业空间大，见图1。
当前一梁段施工完毕后(纵向预应力筋只张拉不压浆)，用倒链将梁段的底模、外侧模随同挂篮的菱形桁架一起向前牵引，牵引速度稳定于2m／h，并保证同一套挂篮两个钢桁架移动的同步以及同一T构两套挂篮移动的同步性。
5现场技术测试
5.1试验原理
将两个传感器分别串联于张拉端和锚固端的锚环和锚垫板之间，从锚固端传感器到张拉端千斤顶，依次要历经梁体预应力管道、张拉端锚环两道预应力损失，当预应力施加到100％锚下控制张拉力时，锚固端传感器与张拉端传感器反映的应力值之间的差值，就是预应力束沿孔道全长的摩阻损失；张拉端传感器与张拉端千斤项反映的应力值之差，就是预应力束在锚具处的摩阻损失；张拉端锚固前后传感器的应力差为锚塞回缩预应力损失值。分别测得直线束和曲线束的孔道摩阻损失值，可根据相应的公式计算出孔道偏差系数K值和传感器的孔道摩阻系数μ值。
5.2试验准备工作
为了能够测得典型曲线束的孔道摩阻系数，选定10号悬灌段的2束钢绞线束(一束直线束，一束曲线束)作为试验对象，分别用于测得该孔道的孔道偏差系数K和孔道摩阻系数u。梁段的选择：选择2#T构的10号悬灌段，张拉端和锚固端之间的直线段距离x=78米。钢绞线束的选择：直线束选择N10钢绞线束，曲线束选择N42钢绞线束。校顶：试验前用传感器对试验用的千斤顶进行校对，并在使用中将传感器和千斤项对应用于张拉端和锚固端。
5.3试验过程
先进行直线孔道摩阻力试验，按公式中μ=O时求得K值；再进行与直线孔道同样工艺及施工条件带有曲线孔道的摩阻力试验，并以上项K值代入公式求得μ值。加力过程如下：
(1)锚固端千斤项主缸进油空顶10cm关闭，梁段预应力钢束均匀楔紧于张拉千斤顶上。两端装置对中。．
(2)张拉端千斤顶进油张拉。以油压表压力从0到超张拉值，按500N分级，逐级增压张拉，每级张拉时均记录两端度数(传感器应变数和油压表压力)。
(3)从张拉第二级(油压约1000N左右时)起，钢束上划细线，逐级测录钢束延伸量。
(4)当千斤顶张拉到(超)张拉吨位时，逐渐回油到O，再重复逐级张拉一次，并记录各级读数和延伸量。
(5)超张拉持压5min，回压到张拉值，项塞锚固，锚固时主缸油保持不低于张拉值，也不超过超张拉值，锚固前后均需记录两端油压读数和延伸量，测量锚塞外伸值。
6结语
预应力体系是全桥的“灵魂”，预应力砼的施工质量是全桥优良的可靠保证。现场试验是施工顺利进行的必要条件。挂篮的合理设计、准确制安是保证施工质量、加快施工进度的重要因素。
参考文献：
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[2]周军生,楼庄鸿.大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋势[J].中国公路学报,2000,13(1).
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[4]张开银,殷亮,惠国旺.大跨径预应力混凝土梁桥纵向预应力筋优化布置研究[J].公路,2009,(2).
[5]吕志涛,刘钊,孟少平.浅论我国预应力混凝土梁桥的技术与发展[J].桥梁建设,2001(1)
