一、關于懸臂梁

懸臂施工法是將橋梁的梁部分為若干段,由墩頂開始,兩側同步進行拼裝或澆筑直至合龍。按照兩側同步進行施工工法的不同,同步澆筑的為懸臂澆筑法,如圖1所示,同步拼裝的為懸臂拼裝法。其中,懸臂澆筑法是我國目前應用最為廣泛的大跨徑橋梁施工工法。

掛籃懸臂澆筑法,又稱迪維達克法,起源于前西德。自20世紀60年代起出現(xiàn)以來,由于該工法具有的顯著特性和優(yōu)勢,使得其不斷得到發(fā)展,成為目前進行大中跨徑橋梁施工中應用最為廣泛的技術之一。該工法自20世紀80年代傳入我國,由于不受通航、通行的限制,且隨著連續(xù)梁橋向大跨、多跨的發(fā)展,該工法近年來在我國得到了不斷的創(chuàng)新,在橋梁建設中得到了普遍的應用。懸臂澆筑法的優(yōu)勢:施工期間對通航或通行的影響很小;梁段逐段施工,且都在掛籃上完成,不需要安裝大型起吊設備;梁段采用現(xiàn)澆工藝,可有效確保梁體的穩(wěn)定性和整體性;每墩有兩個工作面平行作業(yè),幾個橋墩同時施工,施工效率高,有效縮短工期。

掛籃是懸臂澆筑法施工中最主要的設備。在施工中,要求掛籃具有自重輕,構造簡單,堅固穩(wěn)定,拆裝方便,且受力后變形小等特點。掛籃具有很多種類,有平行桁架式、三角形桁架式、弓弦式、斜拉式等。在我國,使用較多的是三角形及菱形結構掛籃。在工程項目施工中,掛籃的選擇應根據(jù)工程具體情況適當選定。

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二、懸臂澆筑法施工工藝

在國內外施工中,懸臂澆筑法是大跨度預應力混凝土梁橋最主要的施工工法。懸臂灌注法,也稱為無支架平衡伸臂法、掛(吊)籃法。該工法以墩頂節(jié)段0號塊為起點,通過在兩端加掛掛籃并同步向前移動,按節(jié)段逐段對稱進行混凝土澆筑,直至合龍。

1、0號段施工

在我國,0號塊施工采用落地支架法或鋼牛腿托架法較多。在施工中,進行墩身、承臺等澆筑完成后,進行墩體的強度檢測。符合設計強度要求后,進行永久支座安裝和臨時支座設置工作。在墩頂設置臨時固結支座。當預應力混凝土連續(xù)梁橋選擇采用懸臂施工時,墩梁鉸接不能承受彎矩,則需要在施工過程中采取臨時固結措施將墩梁固結,待梁段至少一端合龍后將其解除。

2、掛籃拼裝

澆筑好的0號塊是掛籃安裝的場所。在0號段預應力鋼束張拉完畢后,進行掛籃安裝(以三角形掛籃為例)。按照安裝流程,分別進行滑道、支座及三角形組合梁的安裝,連接并錨固組合梁尾部,再進行壓重配置和調桿安裝。

按設計要求,將底模平臺和側模支架整體起吊,與相應的吊點相連,后下橫梁則用吊桿支撐在箱梁底板上。墩頂工作面較窄,故在進行1號段施工時,兩側掛籃應相連。在進行2號段及以后的節(jié)段施工中,兩側掛籃分開同步進行作業(yè)。為保障施工安全,同時確保掛籃每次變形時的規(guī)律一致,應設置專人進行掛籃錨固及保障。掛籃預壓加載在于檢查掛籃主桁架的受力及變形量以及后錨系統(tǒng)的安全性,使用吊沙袋法較多。

3、掛籃施工

利用掛籃對稱懸臂灌注梁段,主要包括掛籃前移,掛籃調整及錨固,鋼筋及孔道安裝,混凝土灌注及養(yǎng)護,預應力張拉,孔道壓漿六個工序循環(huán)進行。在施工中,按設計的節(jié)段長度,在掛籃內進行與其相匹配的鋼筋綁扎、混凝土立模澆筑和張拉預應力等工序。

待本節(jié)段施工完畢后,兩側掛籃向前對稱移動,進行下一節(jié)段施工,如此反復直至合龍。箱型梁體一次澆筑成型。兩段對稱平衡澆筑。澆筑時,兩側掛籃混凝土不平衡重不能超過5m3。應根據(jù)環(huán)境溫度濕度按驗評標準的相關要求進行養(yǎng)護。掛籃行走采用千斤頂頂推方式,也可采用導鏈在前端拖拉的方式。

軌道行走時,后錨筋不允許松動、拆除。專人統(tǒng)一指揮掛籃行走,應對稱、連續(xù)、緩慢行走到位。懸臂灌注法每節(jié)段長一般為2m~5m(在斜拉橋施工中現(xiàn)已達到8m~10m)。壓漿后待水泥漿強度達到20MPa后即可移動掛籃。

為確保梁體濕度,澆筑完畢后使用塑料薄膜、麻袋等覆蓋橋面進行澆水養(yǎng)護。待梁體強度達到設計要求的75%后,繼續(xù)進行穿束、張拉、壓漿和封錨等工序。預應力鋼束張拉中采取必要的安全防護措施,采取團隊協(xié)作,統(tǒng)一指揮,明確分工。

4、合龍段施工

合龍段施工是關系到成橋線型的關鍵。在連續(xù)梁施工中,可分為“先邊跨后中跨”和“先中跨后邊跨”兩種合龍方式。在具體項目中,根據(jù)施工條件合理確定,再按設計要求進行合龍施工。為確保梁體的整體性,施工前需將T構上不必要的施工荷載全部清除,剩余荷載應處于相對平衡狀態(tài)。

為確保合龍精度和設計線形,合龍施工須對稱同步進行,應結合現(xiàn)場實際情況進行質量控制,采取措施避免出現(xiàn)合龍段端部的“剪力差”變位。在合龍段施工中,采取有效的安全防護措施。按照既拉又撐的原則,在梁體變形相對最小和溫度變化最小時段內需完成剛性支撐鎖定,支撐鎖定需對稱、均衡、同步。

要迅速完成合龍塊勁性骨架的焊接,并形成鋼接。合龍段澆筑施工一次澆筑成型,應選在日氣溫較低,溫度變化幅度小的時間區(qū)內。很多工程項目多選定在夜間溫度最低時進行。加強合龍段混凝土澆筑時的振搗和澆筑后的養(yǎng)護,以防止早期裂縫的出現(xiàn)。

5、體系轉換

與合龍段施工密切相關,臨時固結解除后,將梁落于正式支座上,并按標高調整支座高度。在施工中,應均衡對稱的進行臨時錨固的放松。在放松過程中,應指定專人負責各梁段高程變化監(jiān)測,以確保安全。在體系轉換工程中,需考慮鋼束張拉、支座變形、溫度變化等因素引起結構的次內力。多跨梁多次體系轉換。

6、掛籃拆除

在拆除掛籃時注意安全和對構件的保護。

三、施工控制

懸臂澆筑施工法具有顯著的優(yōu)越性,重視施工中的技術關鍵和安全控制點,確保施工質量和安全。

(1)在施工中,為確保預應力管道的質量,一般采用預埋鐵皮管或者鐵皮波紋管和橡膠抽拔管。為防止灰漿滲入,管道接頭間應嚴密對準,并用膠布包裹嚴實,如圖10所示。預制梁設置反拱時,預應力管道也同時設置反拱。

(2)為確保管道預留位置正確,線形平順,在混凝土澆筑期間不產(chǎn)生位移,在管道四周應布置足夠的定位鋼筋,確保管道牢固的置于模板內的設計位置。端部的預埋鋼墊板應垂直于孔道中心線。

(3)在梁體混凝土澆筑過程中,應保持對稱平衡澆筑。采取措施提高混凝土密實度,特別要重視錨墊板后區(qū)域的振搗及對預留管道的保護。

(4)為加快施工速度又確保施工質量,盡量縮短養(yǎng)護時間,可在混凝土中加入早強劑或減水劑,可有效提高混凝土早期強度。在配合比設計時按規(guī)范要求控制水泥用量,控制水化熱溫度,防止出現(xiàn)過大的收縮和徐變。

(5)在新舊梁段交接處,為確保梁體的整體性,澆筑前梁端表面應鑿毛并清洗干凈。在該處進行鋼筋、錨具等安裝時,應重視連接質量,避免出現(xiàn)開裂。

(6)重視施工中線性控制。在施工過程中,進行墩身變形和承臺沉降監(jiān)測,做好箱梁高程、預拱度及箱梁軸線的控制,實現(xiàn)對各段中線變化情況的嚴密監(jiān)測,保證—個跨徑內將要合龍的懸臂兩端在同一水平線上。

四、注意事項

采用懸臂澆筑法進行大跨徑連續(xù)梁橋建設,具有對交通干擾小,受季節(jié)和水位等自然因素影響小,顯著降低工程成本的特性,在國內外得到了廣泛重視。特別是隨著我國高速公路建設逐步向中西部地區(qū)推進,懸臂澆筑法能有效克服中西部地區(qū)山高溝深的自然條件限制,具有廣闊的應用前景。

連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工中,需要經(jīng)過數(shù)次體系轉換,施工工藝復雜,難度較大。因此,做好施工中安全管理和施工控制,堅持施工中的線性和應力控制,保證其符合設計要求是其中的關鍵,這對降低施工風險,確保施工質量是非常重要的。