预应力混凝土连续梁悬灌施工工艺与质量控制

摘要：连续梁悬臂浇筑法，成为我国大跨度预应力混凝土连续梁施工的主要方法之一。其中悬灌梁段因梁段体积大、梁段多等原因，成为施工的重点部位，对整桥施工质量有重要影响。本文结合泽郎曲大桥工程实例，介绍了悬臂现浇连续梁桥箱梁悬灌梁段施工与控制技术的施工方法、质量控制以及施工时的注意事项。
关键词：悬臂施工；施工工艺；质量控制
1．工程概况
泽郎曲大桥全长140.9m，起迄里程为IIIDK134+631.55～IIIDK134+772.45。共有2个桥台，1个高51m的桥墩，其为空心墩且下部为扩大基础，2*64m的单T钢构梁。连续箱梁（T构）0#块采用墩顶托架现浇，边跨直线现浇段结合墩高采用墩顶托架或支架施工，其余各节段采用挂篮悬臂浇筑施工。
2.悬灌浇筑段施工
2．1 连续梁施工总体施工工艺
连续梁施工的工序流程如下：0＃块托架拼装→托架预压检验→0＃块浇筑施工(梁体临时锚固)→在0＃块上拼装挂篮及预压→挂篮悬臂浇筑1#块→悬臂浇筑n#块→边跨现浇段施工→中跨合拢段施工→边跨合拢段施工。
进行悬灌施工时，需保证平衡两悬臂端挂篮施工速度。施工前对挂篮等设备进行应力检算，并对挂篮在使用前进行荷载试验，确保使用安全。边跨直线段浇筑混凝土前对支架进行梁体重量的120％荷载的预压实验，以消除支架非弹性变形。施工过程中，加强对梁体线型及应力的监控,随时观测挠度及应力情况，发现异常及时调整、分析后再继续施工。混凝土浇筑施工时，从悬臂端向箱梁根部施工进行。以防止由于挂篮前端下挠而引起已浇筑混凝土的破裂。
2.2 挂篮构造
挂篮由主构架、底模架、前上横梁、内外模板、行走及锚固系统等组成。挂篮支点与后锚点位置经检算确定。
挂篮在浇筑混凝土时，后端利用φ32精轧螺纹钢锚固在轨道上，轨道锚固在已成梁段的竖向预应力筋上。挂篮锚固时，利用千斤顶将后支座后勾板脱离轨道，然后锚固。挂篮安装见图2.1。
2.3挂篮的加工
主构架为栓接结构，要求节点板和槽钢上的栓孔利用模具钻制，杆件两端两组栓孔的距离，误差控制在±0.5mm之内。主构架零件加工完成后，要求全部主构架桁片在厂家进行拼装并进行加载试验，以检验加工质量和消除非弹性变形值，拼装时不允许出现栓孔和杆件不配套情况。
为使用方便，外模分为三块加工，要求连接栓孔位置准确，以确保拼装完成后接头平顺。前、后吊带采用16Mn钢板，前、后吊带和销子进行荷载试验。


2.4 挂篮拼装及预压
从0#段梁端向中间安装轨道，精轧螺纹钢筋通过连接器接长后，用锚轨扁担锚固轨道，精轧螺纹钢筋高出轨道顶面约22-24厘米，抄平轨道顶面，先量测轨道中心距以确保无误，然后用螺母锁定轨道，用螺栓在轨道接缝处将轨道连接成整体。
首先从轨道前端穿入后支座，待后支座就位才可安放前支座。
分片对主构架进行吊装，远离塔吊位置的一片先吊装，并放到前后支座上面，然后旋紧相连螺栓，利用脚手架做临时支撑。吊装另外一些主构架也用同样的方法。用φ32精轧螺纹钢和扁担梁把主构架后端锚固于轨道上，调整位置，安装连接系。
前上横梁吊装前，先安放作业平台在主构梁前端以便作业。组装好前上横梁上的上、下垫梁和两根钢吊带以后，一起整体起吊安装，待底模架拼装完成后安装千斤顶。
后吊带、千斤顶和上垫梁分别安装在0#段梁段底板预留孔内，后吊带从底板穿出与底模架相连。拆除0#段梁段底部部分支架之后再完成底模架吊装，底模架后部插入0#段箱梁底部，并且前端与前吊带之间用销子相连。
挂篮外侧模先用于0#段梁段施工，完成上述拼装程序前，先把外模走行梁先放至外模竖框架上，把后端插入后吊架上。两走行梁前端用倒链和钢丝绳吊于前上横梁上面。利用倒链将外侧模拖至1#梁段位置，在0#段中部两侧安装外侧模走行梁后吊架，解除0#段梁上的后吊架。后吊点各预留两个孔，间距约15cm，在底模后横梁和外模走行梁间安装1个10吨倒链。
内模架首先使用在0#节段，待1#节段需要使用内模架时，吊装内模架走行梁穿入第一节段，临时固定在横隔板预埋件上，同时利用横隔板梁体变化处预留孔安装好后吊杆，待内模脱模后，利用倒链前移至1#段，前吊点采用φ32精轧螺纹钢筋，φ20钢丝绳和10吨倒链用于调整模板标高。
挂篮弹性及非弹性变形值，加上设计立模标高值，为1#段的立模标高，底模的标高通过前上横梁上的千斤顶调整，外模和内模的标高通过内外模走行梁前端的倒链调整。
挂篮拼装完成后进行压重试验，采用钢筋、钢绞线、砂袋仿照挂篮受力模式布载，加载分四级，由此消除非弹性形变，测定弹性形变。
2.5挂篮悬臂浇筑施工
每个T构悬臂施工从1#段开始，对称拼装好挂篮后便可以进行悬臂浇筑施工。按14天一循环，其施工步骤为：在挂篮上绑扎底板及腹板钢筋→预应力管道安装→将0#梁段内的内模拖出→根据1#梁段的标高调整内模标高→顶板钢筋绑扎→预应力管道安放→安装端模板→一次对称浇筑1#段混凝土→养护→预应力张拉→压浆→挂篮行走至下一节段就位。
2.6钢筋加工安装
钢筋加工采用现场统一集中预制，平板车运输到位，由塔吊直接垂直提吊至施工作业面。钢筋施工安装顺序如下：绑扎底板钢筋→绑扎腹板钢筋→安装竖向预应力管道→安装纵向预应力管道及锚具→绑扎顶板上层钢筋→绑扎顶板桥面系预埋钢筋。
2.7 混凝土施工工艺
混凝土采用集中拌和站拌和，混凝土运输车运输到位，混凝土输送泵泵送入仓，插入式振捣器振捣密实。全桥各节段均采用一次浇筑成型。悬臂浇筑施工时T构两侧要对称浇筑，T构两端荷载最大偏差不能大于设计要求。每个节段施工时按先底板再腹板后顶板的施工顺序对称浇筑混凝土。
2.8挂篮拆除
在梁顶面安装卷扬机，分次起吊底模架前后横梁、外侧模走行梁徐徐下放拆除。内模走行梁，在合拢段施工前拆除，余者可从两端梁的出口拆除。
拆除过程中，上下作业面要有可靠的通讯联系，并保证钢丝绳与混凝土或其他的物体之间的接触点无摩擦，以确保钢丝绳的受力合理。拆除前，将其余可能对拆除造成影响的构件拆除。
2.9合拢段施工
合拢段施工顺序：根据设计要求，按照先边跨，后中跨顺序合拢。合拢段施工按15天组织完成。
边跨合拢段施工： T构悬灌段施工完成后，移动边跨侧挂篮到合拢段，利用挂篮底模、外侧模、内模作为边跨合拢段模板。拆除边跨直线现浇段满堂支架或托架，安装临时锁定装置，安装边跨合拢段钢筋、预应力孔道，选择在一天中气温最低时或按设计要求的气温浇筑边跨合拢段混凝土。
中跨合拢段施工：边跨合拢段混凝土强度达到设计要求后，张拉边跨预应力束至设计值，拆除边跨及中跨一套挂篮，拆除临时支座，完成第二次体系转换。利用中跨一侧挂篮底模、侧模，作为中跨合拢段吊篮，安装临时锁定装置，安装中跨合拢段钢筋、预应力孔道，选择在一天中气温最低时或按设计要求的气温浇筑中跨合拢段混凝土。
合拢段混凝土浇注时要在混凝土中掺加一定剂量的混凝土收缩补偿外加剂。在混凝土浇筑前一天和混凝土浇筑完成后安排专人对全跨范围内的混凝土表面洒水降温。合拢段临时支撑的预埋件按照设计要求施工，确保其施工位置准确。混凝土浇筑前在每个T构两端配置平衡重，重量的配置以保证Ｔ构两端在合拢段混凝土施工时相对于墩中心的弯矩平衡为准。合拢口侧压重采用水箱压重，重量与合拢段混凝土重量等同，一边浇筑混凝土一边将水释放，另一侧压重也同样采用水箱注水压重。
3.施工质量控制
T梁在悬臂浇筑施工时，竖向挠度的产生受混凝土自重、温度、日照、挂篮变形等因素影响，悬臂段还受混凝土自身还存在收缩、徐变等因素影响。为按设计要求使合拢后的桥梁成型及应力状态，并做到合拢高程误差控制在15mm以内，必须观测并严格控制悬臂施工段的挠度与应力。
3．1施工观测内容
施工观测内容主要有：观测挂篮模板安装就位后的挠度；调整测量浇筑前预拱度；观测混凝土浇筑后的挠度；观测张拉前后的挠度；计算、观测完工段的荷载及温度、徐变收缩引起的挠度；修正、观测合拢段合拢前的温度；通过在控制截面内预埋测试仪器来观测应力。
3.2施工控制方案
悬臂梁施工时，施工控制是桥梁建设的质量保证，务必做到高效的施工控制以确保成桥后的梁体线型及受力状态满足设计要求，施工控制主要内容包括结构变形控制、结构应力控制和结构稳定性控制。
主要控制原则有：a.施工中主梁截面应力应控制在允许范围内。b.把悬臂合拢段相对高差控制在15 mm，轴线误差控制在10mm。c.桥梁预拱度值通过计算确定,并满足恒载、活载作用和混凝土设计徐变年限内的徐变变形要求。d.在梁段端部左右腹板中间、T梁横向中部缘板边缘位置均埋设短钢筋作为固定观测点。e.参考以往积累的数据分析，日照影响立模放样和测量，所以放样与日常测量尽量安排在早8点前，不然则需要修正。将已浇完的梁段控制点进行复测后，汇总数据，观察变化，找出原因且及时调整立模标高。
在线形控制中要注意：a.通过对每套挂篮进行预加载来消除其非弹性变形，并检测变形情况，进而确定立模高程。b.严控混凝土自重，进而减少梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量术指标实际值与计算采用值之间的误差。c.控制张拉时混凝士的龄期要求和预应力筋张拉力的准确度。d.在各个承台和O#段上布设墩身压缩观测点和基础沉降观测点，将观测结果反应到合拢前各梁段和边跨段的高程上面。e.起始于合拢段前梁段，全面做到对全桥各梁段的标高和线形的联测，并在各梁段内依次调整来控制合拢精度。f.确保挂篮预留孔位置的准确性。若其偏差较大，则挂篮调整难，可能调不到中线位置，所以务必提高各预留孔的准确度。还有以防振捣混凝土时移位，要用钢筋网固定预留孔。g.在T构悬臂灌注施工时，即将结束的悬灌梁体悬臂最大，务必严格控制以确保施工荷载对称，且加强对墩的变形观测。h.利用线形控制将竖向挠度误差控制在15mm内，同时，轴线误差控制在10mm内。
4.结束语
悬臂浇筑施工便捷，结构整体性强，施工中可不断调整位置，减少了支架的使用，在预应力混凝土T型刚构桥使用广泛。预应力混凝土连续悬臂梁施工中，混凝土悬臂浇筑施工技术含量高、施工条件复杂，从而对悬灌梁段的施工技术和质量控制的要求非常高。必须通过合理的施工工艺、高效的施工质量控制，来确保桥梁线的美观，保证施工过程的安全性。

参考文献
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