最新大跨度连续刚构施工技术

大跨度连续刚构施工技术66m＋120m＋66m大跨度连续刚构施工技术何华中徐天良摘要预应力混凝土连续刚构悬臂浇筑施工中的重点是0＃块托架设计施工、挂篮的设计施工、悬臂浇筑过程中的线型控制及体系转换。

本文结合大店河大桥主桥（66＋120＋66）m预应力混凝土连续刚构的施工，对这几个方面进行研究和设计，并取得了一些经验。

关键词大跨度连续刚构托架设计挂篮设计线型监控施工技术1 工程概述大店河大桥跨径组合为（5×30+66+120+66+11×30）m，桥长为738m。

主桥上部构造为（66+120+66）m三跨预应力混凝土连续刚构，采用单箱单室结构，长252m，采用三向预应力体系。

主桥墩顶0＃块梁段长10.0m，梁高7.0m，箱梁顶宽12.1m，底板宽6.6m，底板厚120cm，腹板厚90cm，顶板厚60cm（中心处）。

本桥K35+395～K35+413.98位于R=1000m,Ls=150的左偏缓和曲线内，K35+413.98～K35+802.445位于直线段内，K35+802.445～K36+133位于R=2886.030的右偏曲线内，桥梁墩台与路线设计线成法线布置（详见图1-1..大跨度连续刚构立面示意图）。

邵原济源单位：cm图1-1 大跨度连续刚构立面示意图箱梁采用三向预应力混凝土结构，纵向及横向预应力束为φ15.24mm 的高强度低松弛钢绞线（f pu ＝1860MPa ），纵向预应力设置顶板束、底板束、腹板束和预备束共四种，顶板束、底板束和预备束采用15－16型钢束、腹板束采用15－12型钢束，顶板横向预应力钢束采用YMB15－2扁锚体系，采用一端张拉方式，张拉控制力为139.5KN,竖向采用Φ32mm 精轧螺纹钢筋，设计张拉吨位为568KN,箱梁采用C60高性能混凝土。

本桥连续刚构箱梁采用挂篮法悬臂平衡施工，全长共分为69个节块，0＃块长10m ，1＃块长2.5m ，2～7＃长3.0m ，8～12＃块长3.5m，13～16＃块长4.0m，边跨现浇段长4.83m，合拢段长2.0m（详见图1-2..箱梁节块划分及断面尺寸图）。

图1－2 箱梁节块划分及断面尺寸图2 0＃块托架设计与施工0＃块长10m，顶板宽12.1m，底板宽6.6m，高7m，腹板厚0.9m，设计Ⅱ级钢筋总重25.2T，C60混凝土287m3，采用在墩顶预埋牛腿支承的托架进行施工。

2.1托架设计托架是固定在墩身上部以承担0#块支架、模板、混凝土和施工荷载的重要受力结构，其设计荷载必须满足：混凝土自重、模板支架重量、人群机具重量、风载、冲击荷载等，托架采取对称布置同时通过Φ32精轧螺纹粗钢筋对拉连接组成支撑体系。

本桥0#块托架的总体设计方案为：在墩身上预埋钢板作为托架支撑,托架上放置卸落砂筒以方便拆除底模及调整底模纵向坡度。

砂筒上设扁担梁（双I14），扁担梁上放置贝蕾桁架作为纵向分配梁，经组装后的贝蕾桁架单片长15m ，横桥向每侧布置4片。

横桥向采用40a 工字钢作为分配梁，间距50cm ，上铺悬臂部分底模。

纵桥向在墩身两侧分别放置32a 工字钢作为纵向分配梁，用做操作平台和部分翼缘板搭设钢管支架的支撑。

托架构造详见图2－1墩顶托架布置图如图2－2所示，托架在安装完成及0＃块底板铺设完成后，应进行预压消除托架的非弹性变形，同时测出弹性变形值，为0＃块悬浇施工立模标高提供依据。

图2－1 托架构造图F1F2顺桥向AA-A2.20#块施工模板主要包括底模、侧模、内模及端头模板，分别设计如下：1）底模0#段箱梁底模，采用5mm 厚的大块钢模板直接放置于分配梁上，底模标高通过在模板底利用垫片进行调整，底模纵向坡度通过砂箱进行调节。

2）外模0#段箱梁外模同样采用5mm 厚的钢模板，模板支架采用[10槽钢和[8槽钢组焊成桁架结构，考虑模板的通用性，0#块外模每侧使用2个挂篮外模，从而解决了8.6m 长度的外模（挂篮外模单块加工长度为4.3米），剩余部分外侧模采用胶合板。

外侧模板安装完成后用穿心拉杆与内侧模板对拉固定。

3）内模板及横隔墙模板由于0#块内梁体截面变化大，模板通用性差，因此，0#块内模采用钢管支架支撑胶合板组装成整体式模板，内模顶预留人洞以方便施工人员上下，内模采用整体吊装，就位无误后与外侧模用穿心拉杆对拉固定。

为防止内模板上浮，通过设置防浮拉杆预埋件，在内模安装后将其与内模联结，以防止上浮。

横隔墙及其他部位内侧模板采用小块钢模板拼装，相邻钢模板之间使用螺栓及U型卡联结成整体，竖向采用枋木或型钢作为背楞，横向利用型钢通过扣件及拉杆将内、外模框架拉紧，横隔墙人孔处模板采用小块组合钢模拼装，同时利用满堂木支架进行支撑。

4）端头模板端头模板是保证0#块端部及预应力管道成型要求的关键，端模支架拟利用100mm×10mm角钢或其他型钢加工制作成钢结构骨架，用螺栓与内外模联结固定，板面使用3cm厚的木板，以便拆模和设置预应力管道孔口。

5）模板标高为H1＝H0+fi+flm+Fx+fm，其中，H1—砼浇筑前底板前端点挂篮底板高；H0---该点设计标高；fi---后续节段对该点挠度的影响值；flm---本施工节段纵向预应力束张拉后对该点的影响值；Fx---混凝土收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载和活载等影响产生的挠度计算值；fm---托架弹性变形对该点的影响值；0＃块内模、外侧模设计如图2－1所示：图2－3 0＃块内外模设计示意图2.3 0＃块混凝土施工砼采用拌合站集中拌制,利用混凝土输送泵垂直泵送至墩顶，混凝土浇筑先底板，再腹板后顶板，浇筑一次完成。

0＃块施工流程为：托架施工→底模安装→托架预压→外侧模安装固定→底板、腹板、横隔板普通钢筋绑扎→腹板竖向预应力筋安装、固定→底板、腹板、横隔板预应力管道安装、固定→冲洗底模→吊装整体式内模→顶板及翼缘板普通钢筋绑扎→顶板波纹管安装、固定→冲洗顶板底模→端头模板固定→模板整体加固→相关预埋件安装→安装、调试砼输送泵、振捣棒、导管等→灌注混凝土→养生→张拉→压浆→拆模同时准备安装挂篮施工。

3 悬臂现浇段施工悬臂现浇段施工采用菱形挂篮分段对称施工。

3.1 挂篮设计挂篮性能设计参数：挂篮（含模板）自重：50t，适用最大梁段重:220t，适应梁段长：2.0～4.2m，梁高变化范围：3.0～7m，最大梁宽：顶板12.1m；底板6.6m，抗倾覆系数：≥2。

挂篮是连续刚构悬臂浇筑的主要施工机具，包括桁架、模板两部分。

3.1.1桁架设计挂篮的桁架结构型式主要有平行桁架式、菱形桁架式和包弓弦式等，其中菱形挂篮具有自重轻，结构简洁，受力明确，操作简便的特点，是挂篮施工的发展趋势。

菱形挂篮包括主桁架、前上横梁、前、后吊装置、底模架、内外侧模板和走行及锚固装置组成。

菱形主桁架采用[24—[40槽钢组成，其它杆件均为型钢焊接而成。

桁架前吊梁和后锚梁采用Ⅰ40工字钢，吊锚杆采用φ32mm精轧螺纹钢。

图2－4 挂篮设计布置图1）悬吊系统：主要由精轧螺纹吊杆，分配梁，调节千斤顶等组成。

用以支撑平台系统，将其荷载传递给主承重系统，并通过操作千斤顶调节吊杆螺帽，以调节平台标高。

2）锚固系统：分为主桁架的锚固和平台系统的锚固两部分，主桁架用φ32精扎螺纹钢筋锚固在箱梁上。

平台系统前端由吊杆支撑，后端用吊杆锚固在主梁节段前端底板上。

3）行走系统：主要由牵引葫芦、前移滑道、行走滑轮、锚固小车等组成。

3.1.2 模板设计模板结构包括外模、内模、堵头模板，骨架及滑梁。

外侧模及底模均设计为整体钢模，面板采用4mm厚钢板，外侧模采用槽钢骨架，底模纵横梁均由槽钢加工而成；内模采用组合钢模，内模骨架采用角钢和槽钢联接而成，外模与内模用拉杆连接，为了方便模板在滑道上移动，侧模和内模骨架上均设滑道滚轴装置。

3.1.3挂篮受力检算挂篮模板按照2＃节段设计，并参照其他节段的参数特征，选择最不利节段进行设计和验算。

挂篮由于其主桁架和底模平台之间通过吊挂的方式传力，传力点明确，故计算时主要针对其各部分的子结构进行。

子结构主要包括：主桁架、前后下横梁、前上横梁、底模纵梁、锚固和吊挂系统以及菱形挂篮主承重桁架焊接点焊缝稳定性、强度验算。

根据对挂篮主桁架、纵梁、横梁以及精轧螺纹钢吊杆分别进行受力验算，计算结果显示各部分受力均满足设计和使用要求，因此，该挂篮是安全可靠的。

3.2挂篮施工3.2.1挂篮的加工挂篮桁架各杆件在工厂加工，模板骨架及大块模板等在现场加工制作，现场拼装预压。

1）挂篮拼装程序走行轨→前后支座→菱形桁架→后锚系→前上横梁→前吊杆、后吊带→底模系→内模→外侧模→张拉平台2）安装步骤及方法：在0号梁段施工完成后，即可从0号梁段中心向两侧对称安装两套施工挂篮。

挂篮拼装由80型塔吊辅助施工，将挂篮主桁及锚固横梁等散件吊至已施工的0号块梁面上逐件拼装。

待挂篮安装完成后，用经纬仪对中，拔正挂篮中线位置；用水平仪抄平，用吊杆（带）调整标高，经中线、水平检查无误后，便可进行下一梁段的施工。

3.2.2挂篮预压挂篮预压通过在承台锚固Φ32精轧螺纹钢，待锚固力达到设计值（单根抗拔力不少于45t）后，利用钢板将Φ32精轧螺纹钢与φs15.24钢绞线连接，单根精轧螺纹粗钢筋连接两根φs15.24钢绞线。

在挂篮中部位置纵梁顶布置一道2I40a工字钢横梁，横梁上布置张拉千斤顶，通过对φs15.24钢绞线进行张拉来达到施加荷载的目的。

具体布置如图2－5所示：图2－5 预压锚固及连接示意图（单位：cm）加载按照10％→20％→30％→50％→70％→80％→90％→100％→110％→120％挂篮预压测点的选择，一方面是选择受力变形的地方作为应变（挠度）观测点，另一方面是选择挂篮主桁架各受力杆件作为应力观测点，通过对前叙各点的应力应变观测和分析，从而得出挂篮在各个工况下的变形值及挂篮的整体安全性能，为后续施工提供相关数据。

3.2.3 挂篮移位1）待已浇梁段预应力施工完毕开始进行挂篮移动，在移动挂篮前应做好以下准备工作：（1）解除模板间的对拉螺杆，及其他临时加固的焊接；（2）拆除内模倒角模板，用葫芦拉开内腹模板；（3）松动吊杆，松开并卸开后端吊杆，使前后下横梁及分配梁下落5-10cm，从而使模板脱离已浇砼。

2）挂篮向下一梁段移位的步骤、方法：（1）清除梁段腹板梁面的杂物，用砂浆调整挂篮走行轨道处梁面标高，铺设走行轨；（2）放松模架前后吊杆（带）及底模后横梁用用2个15吨倒链吊挂在外模走行梁上；（3）拆除后吊带与底模架的联结；（4）解除桁架后端锚固杆；（5）轨道顶面安装2个15吨倒链，并标记前支座移动的位置（距梁端50cm左右）；（6）用倒链将整个挂篮牵引到位；（7）挂篮前移动到位后，安装后吊带，将底模后横梁固于前一节已浇筑梁段的底板上；（8）解除外侧模走行梁上的一个后吊杆，将吊架移至下一梁段顶板预留孔处，然后再与吊杆联结。