悬灌连续梁挂篮施工技术

悬灌连续梁挂篮施工技术
作者：乔军锋
来源：《商品与质量·房地产研究》2015年第02期
摘要：本文主要介绍郑州黄河公铁两用桥北岸引桥跨郑焦晋高速公路悬灌连续梁施工技术，详细阐述挂篮设计、挂篮预压、挂篮施工和线形控制等施工工艺。

悬灌连续梁采用三角形挂篮施工，三角形挂篮具有结构简单、受力明确、稳定性好、自重轻、变形小、行走和装拆安全方便等特点，通过施工在该桥中得到了很好的应用。

全桥施工完毕后，连续梁安全质量可靠，线形与设计线形相吻合，取得了良好效果。

关键词：悬灌连续梁挂篮施工技术
1 工程概况
郑州黄河公铁两用桥为石武铁路客运专线及河南省规划的中原黄河公路大桥跨越黄河的共用桥梁，桥位距下游京珠高速公路黄河大桥约6 km。

规划的中原黄河公路大桥北起河南省新乡市境内原阳县原武镇阎庄，接现G107国道线，向南经原阳县原武镇，跨越黄河，与新建的G107辅道相接。

其中郑州黄河公铁两用桥北岸分建段铁路引桥在N172#墩～N175#墩处设计为一联（50+80+50） m预应力混凝土连续箱梁，主梁采用变高度预应力混凝土单箱单室直腹板箱梁，梁底采用半径R=252.5 m的圆曲线变化，箱梁中支点梁高6.8 m，端支点及跨中梁高4.0 m，顶板宽度为13.4 m，顶板厚0.4 m，底板宽度为6.7 m，底板厚0.5～0.8 m，腹板厚0.6～0.9 m，翼缘板厚为0.2～0.65 m。

箱梁在端支点、中跨中处设横隔板，端隔板厚度为1.4 m，中隔板厚度为2.5 m，全梁共设5个横隔板。

箱梁预应力采用纵向、横向、竖向三向预应力体系，箱梁纵向预应力钢束采用17—φs15.2和15—φs15.2钢绞线，横向预应力采用4—φs15.2钢绞线，fpk=1860
MPa，Ep=1.95×105 MPa，竖向预应力采用φ32 mm
精轧螺纹钢筋，fpk=830 MPa，Ep=2.0×105 MPa。

悬灌连续梁1/2墩顶及1/2跨中横断面如图1：
2 挂篮设计及安装
2.1挂篮设计
挂蓝总体设计：悬灌连续箱梁施工采用2套三角形挂篮，在三角形挂篮的设计中严格控制重量，经过严格的计算和优化，每套挂篮及附属设施重量
共计60 T，控制在设计规定的重量70 T之内，设计时综合考虑结构简单、自重轻、受力明确、稳定性好、变形小、前移和装拆安全方便等特性。

挂篮与最大梁段2#节段重量比为0.31；设计荷载为254 T，恒载安全系数取1.2，活载安全系数取1.4；挂篮走行采用无压重式走行，走行抗倾覆系数大于2.0，静止时抗倾覆系数大于2.0。

三角形挂篮结构由主桁架系统、走行及锚固系统、吊带系统、底平台系统及模板系统五大部分组成（挂篮构造示意图如图2）。

主桁架系统：主桁架是由两片外形呈三角形的桁片，横向设置前、后横梁组成一空间桁架，并在前、后横梁、三角桁片间设置联结系以提高主桁的稳定性和刚度；纵向主梁采用12 m长[36b双槽钢，前后斜拉杆采用[32b双槽钢，立柱采用[36b双槽钢，斜拉杆与主梁的连接采用45#钢φ60销轴进行连接；前上横梁采用2根I56b工字钢栓接于主梁前端上翼缘，后上横梁采用2根[25a工字钢栓接于立柱上。

走行及锚固系统：挂篮在悬浇完一段箱梁，预应力张拉完毕后开始走行，挂篮走行通过人工拉10 T倒链移动，在已浇筑段的前端50 cm处安装前支点滚轮，离前滚轮3.0 m设置后锚滚轮，每个滚轮配4个轴承（圆锥滚子轴承）。

后锚固采用φ25 mm精轧螺纹钢，作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁
上。

为克服挂篮前倾覆荷载，利用φ25 mm精轧螺纹钢和在箱梁腹板内预埋部分φ25 mm 精轧螺纹钢作为后锚筋，锚固于大梁尾端，挂篮走行后支点上拔力亦通过走行滑道传递至预埋筋。

吊带系统：吊点装置为挂篮主要传力结构，根据受力特性分前后主吊点、前后副吊点、外模边吊点、中吊点及内模吊点几部分。

前端吊点支承于前上横梁上，后副吊点支承于已浇筑好的翼缘板上，后主吊点支承于后端已浇筑混凝土底板上，各吊点均设千斤顶调节装置，用于控制底平台标高。

各吊点用φ32 ㎜精轧螺纹钢与底平台下横梁连接。

底平台系统：底平台系统由挂篮前后下横梁、纵梁、及底模板三部分组成。

前、后横梁各一根，采用I40a工字钢、12 mm厚钢板组合焊接而成，前横梁悬吊于主梁前上横梁，后横梁悬吊于已浇筑箱梁混凝土底板；纵梁采用I22a工字钢支撑于前、后横梁上，单根长6 m，其中腹板部位处采用8根鱼腹式梁；底模支撑于纵梁上，单节长4.5 m，采用[80 mm槽钢、
∠63×40×6 mm角钢、厚6 mm面板组合焊接而成。

混凝土浇筑完毕后，底平台系统同挂篮主桁架系统同步前移。

模板系统：模板结构包括外模、内模、堵头模板。

外模：外模采用定型钢模板，模板骨架由[80 mm、[120 mm、∠63×40×6 mm、∠50×50×5 mm等型钢组合焊接而成，面板用6 mm厚钢板，外模支撑于外导梁，导梁采用I40a工字钢，每侧两根，导梁前端悬吊于主桁前上横梁，后端悬吊于已浇筑箱梁混凝土翼缘板上，拆模时放松锚固端，随挂篮同步前移。

内模：内
侧模板采用定型钢模板，由[80 mm、[120 mm、∠63×40×6 mm、6 mm厚面板等型钢组合焊接而成，与外侧模板用对拉螺杆连接，外加支撑固定；内顶模板采用15 mm 厚优质竹胶合板，满铺于内模支架上，内模支架支撑于内导梁上，内导梁采用I40a工字钢，每端三根，导梁前端悬吊于主桁上横梁上，后端悬吊于已浇筑箱梁混凝土翼缘板上，拆模时放松锚固端，随挂篮同步前移。

堵头模板：堵头模板因有钢筋和波纹管孔道伸出，其位置要求准确，采用15 mm 厚优质竹胶合板，钢筋位置和波纹管孔道提前在竹胶合板上定位制作，随后与内外模板连接为一体。

2.2挂篮安装
挂篮在现场改装加工完成后，对主桁架进行试拼装，主桁架拼装完成后，用25 T吊车转至各墩位就位。

具体安装步骤如下：
⑴在N173#、N174#主墩顶0#、1#块段顶板上测量放样，用墨线弹出箱梁中线和挂篮主桁内边缘线及前钢支点位置，并用高等级砂浆找平钢支点。

⑵钢支点准确就位，同时后锚固部位处采用方木做临时支垫。

⑶利用50 T吊车将组拼好的三角桁架安装就位，用后锚固筋将主桁架固定于梁体上。

⑷安装前、后上横梁并焊接固定于主桁架，前、后下横梁通过吊杆悬吊于上横梁。

⑸其余各吊杆、导梁、底平台及模板的安装就位。

3 挂篮预压
挂篮安装完毕，在桥位进行预压试验，以验证挂篮系统的强度、刚度和稳定性，消除挂篮的非弹性变形，针对挂篮前端挠度及引起主桁架变形的原因，测出构件和力与位移的关系，作为施工时底模板立模和调整标高的依据。

根据现场施工实际情况，加载采用重力土袋法，加载重量按照1.2倍的2#节段梁体混凝土重量和挂篮除主桁外的所有构件重量，加载按设计荷载的50%、80%及120%三级进行，最后根据测量结果统计确定悬灌节段预留预拱度。

通过加载预压得出挂篮弹性变形为15 mm，非弹性变形为10 mm。

挂篮预压观测变形曲线如图3：
4 挂篮施工
4.1挂篮悬浇施工工艺流程（如图4）
4.2挂篮施工
4.2.1 挂篮调试就位
挂篮前移到位后，由测量人员放出中线和标高，按照先底模、后内模的顺序进行作业。

立模标高既要保证主梁各节段绝对标高的精度，又要保证主梁线形的平顺为原则。

4.2.2 钢筋绑扎及预应力波纹管成孔
钢筋按要求下料、弯制，制作成型后挂牌分类堆放，待安装钢筋用吊车吊装至待安放位置，人工绑扎。

绑扎钢筋、波纹管孔道、预埋件的位置尺寸偏差不得大于设计和《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》要求。

全桥纵向、横向预应力管道均采用内径为φ90 mm高密度聚乙烯塑料波纹管成孔，竖向预应力筋采用内径为φ45 mm铁皮管成孔，安装预应力孔道时如果孔道与构造钢筋位置有冲突，调整构造钢筋，绝对保证预应力孔道按设计位置定位，并采取加大定位钢筋直径，加密定位钢筋网片、网片与箱梁构造筋点焊牢固等措施，保证预应力孔道位置在浇筑混凝土时不移动。

4.2.3 混凝土浇筑
混凝土浇筑过程坚持“对称、平衡、同步进行”的原则，沿梁高方向先浇注底板，再浇注腹板，最后浇注顶板。

浇筑过程中严格控制T构两悬臂端不平衡重量，设计要求为不大于12 T。

4.2.4 预应力穿束、张拉及压浆
对于挂篮施工连续箱梁，预应力施工的质量对工程结构的安全性和可靠性显得尤为重要。

本工程主体结构预应力连续箱梁采用纵向、横向、竖向三向预应力体系。

预应力穿束：对于长度≤50 m的纵向束采用人工逐根将钢绞线穿入孔道，长度≥50 m
图4：挂篮悬浇施工工艺流程图
的纵向束则将全部钢绞线编束成“锥形”后用5 T
卷扬机整束牵引穿入孔道；横向、竖向预应力均为提前穿束。

预应力张拉：张拉依照张拉力与伸长量双控指标，即当钢束从20 %设计张拉力达到100 %设计张拉力时，其实际伸长量与理论计算值之间的误差应控制在+6 %之内。

孔道压浆：预应力钢束张拉完成后，宜在48 h 内进行孔道注浆，孔道注浆采用真空辅助灌浆法。

4.2.5 挂篮移动
每一节段梁体预应力张拉、压浆完毕后，进行前移准备下一节段施工，挂篮前移工作步骤：首先在梁体顶面测量放样，弹出梁体中心线和挂篮纵梁
内边缘线；其次解松内、外导梁及前、后横梁内、外吊杆，使其侧模、底模及内模与箱梁混凝土分离；再次将主梁后锚杆稍松开，用千斤顶将主梁前钢支点顶起更换为钢滚轮，并且在后锚处布设反压轮，确保前移安全可靠；最后将挂篮其余后锚均松开，人工用10 T倒链将主梁拖拉到位，主梁的前移带动侧模、底模及内模通过导梁整体前移，随着主梁的前移，每走行约1 m进行一次后锚反压轮的调整，以保证主梁的稳定，前移到位后将主梁后锚杆全部锚紧。

挂篮行走时，内、外、底模滑道在顶板及底板预留孔处及时安装滑到吊点扣架，保证结构稳定。

移动匀速、平移同步，采取画线吊垂球的方法，随时掌握行走过程中挂篮中线与箱梁轴线偏差，如有偏差，及时用千斤顶通过钢滚轮逐渐校正。

4.3 挂篮施工周期
挂篮悬浇一般处于网络图中关键线路，悬浇进度决定整个工程的完成时间。

为确保悬灌连续梁施工质量，提高施工进度，对关键工序优化施工。

由于梁体养生时间较长，在无法缩短养生时间的情况下，本工程主要对作业工序进行改善，内侧模板采用定型钢模，φ25 mm精轧螺纹钢做对拉丝加固，相比较常使用的竹胶合板既节省了作业时间，又改善了混凝土外观质量。

表1：悬浇节段挂篮施工周期
序号工序名称时间/d
1 挂篮前移 0.5
2 调整模板中线、标高及安装堵头模板 0.5
3 绑扎底、腹板钢筋，安装竖向预应力及纵向波纹管孔道 1.0
4 架立内侧模板 0.5
5 绑扎顶板钢筋、安装横向预应力束及纵向波纹管孔道 1.0
6 混凝土浇筑 0.5
7 梁体养生、预应力制作及穿束 10
8 张拉、压浆 1.0
合计 15
5 线形控制
本箱梁位于直线段，纵坡4‰。

悬臂连续梁在施工过程中采用倒拆正装法，即通过对从成桥状态倒拆结构的过程进行结构分析来得到每一施工阶段的施工控制目标值，然后根据施工控制目标值对结构受力进行正装施工控制，是施工时结构的内力和变位等同或逼近倒拆计算中同工况下的结构内力和变位。

为确保箱梁成桥线形与设计线形相吻合，施工中的线形控制十分重要，梁体线形控制主要包括三个部分：各节段的标高控制、中线控制、断面扭曲控制。

5.1 标高控制
两个0#节段施工时，在箱梁顶面中心预埋φ25 mm粗钢筋作为测量控制点，采用三等水准测量将两点与DQ15高级水准点联测，并定期复测。

每节段立模标高控制以0#节段上的中心点为基点进行控制测量。

立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，需设一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形和外界影响因素。

影响箱梁悬臂端产生挠度的因素主要有：梁体结构自重、施工荷载、施加预应力、混凝土徐变、挂篮弹性变形、环境温度、其它附属荷载等，因此每节段施工时在梁端前端距离断面10 cm，沿横桥向布置3个标高观测点，并在不同工况下（即挂篮就位及立模后、混凝土浇筑完毕后、预应力钢束张拉后）进行标高控制测量，用于指导下一节段的立模标高。

挠度计算公式如下：
Hi=H′i+ fi1 +fi2
Hi—第i梁段的实际立模标高
H′i—第i梁段的设计标高
fi1—砼收缩、徐变、梁体自重、活载等产生的挠度
fi2——挂篮变形值
5.2 中线控制
梁体平面线形控制关键在于控制每节段挂篮及模板的平面位置，施工中利用导线点计算出各节段端截面中心点坐标，采用全站仪现场测量放样。

5.3 断面尺寸控制
适当减小底、侧模板同已浇筑节段的搭接长度（约15 cm），利用一部分已浇筑梁段上的对拉螺杆孔，在待浇段适当增加横向对拉螺杆，保证各节段间接缝的平顺，加固牢固。

在混凝土浇筑前严格认真复核模板尺寸，确保梁体断面结构尺寸的准确性。

6 挂篮施工关键要点
⑴挂篮后锚固解除时，两片主桁架后锚固注意均衡同步进行。

⑵挂篮走行时，注意同步前移，每前进50 cm作一次检查，防止挂篮有转角引起误差，同时也防止挂篮受扭变形。

⑶悬灌施工过程中，必须安排专人经常检查挂篮锚固螺杆、前后吊带杆等受力杆件的使用情况，加强起重用千斤顶、倒链、钢丝绳等机具设备的维修养护、发现问题，及时处理。

⑷浇筑混凝土使用混凝土泵车一次灌注，一个墩上的两个悬臂节段同时对称浇筑，不平衡重不得大于12 T。

混凝土浇筑从节段悬臂前端向后端灌注。

⑸每个梁段混凝土浇筑采用一次灌筑成形，以减少接缝，保证混凝土浇筑质量。

浇筑顺序为底板→腹板→顶板。

混凝土浇筑从挂篮前端开始，以使挂篮的微小沉降变化大部分完成，从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。

⑹安装预应力管道位置应准确，线形顺和，接头严密对准，并用胶带密贴，防止灰浆渗入管道。

各节段预应力束孔道在混凝土浇筑前，在波纹管内插入硬塑料衬管，保证孔道顺直和以防进浆，混凝土浇筑完毕后，立即用通孔器检查孔道，及时处理因漏浆等情况出现的堵管现象。

⑺梁段拆模后，应对梁端的混凝土表面进行凿毛处理，在安装新旧梁段接缝处的钢筋、锚具等时，严格控制质量，加强接缝处的连接，避免出现裂缝。

⑻由于挂篮悬浇块段是在不同时间浇筑，每节段色差都不太一致，因此在施工过程中必须控制好色差的一致性，主要对混凝土的原材料及配合比加强控制，尽可能保持不变。

⑼为确保挂篮施工质量，加快施工进度，对关键工序采取优化措施，从而缩短了施工工期。

7 结语
挂篮施工是悬灌连续梁施工的关键工艺，也是施工中的一个难点，如何有效提高挂篮施工技术，是一个主要问题。

通过三角形挂篮在该桥中的使用，我们对挂篮施工的关键环节进行了
有效改善，优化施工工序，做到缩短工期，对关键部位加强控制，致使很好的完成连续梁施工，给我们今后施工提供指导性意见，并积累经验。

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