连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工工法

连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工工法

1、前言

上部结构施工是连续刚构桥施工控制的关键。对于桥墩不高、地面作业条件好的连续刚构桥，一般采用对称悬臂施工结合边跨长现浇段支架施工方法。由于上部结构离地距离高、地面作业条件差的限制，贵州省乌江特大桥主桥结合现场实际情况采用了不对称悬臂浇筑施工方法，降低了施工费用、加快了施工进程，得到建设、监理、监控等单位的高度赞誉。为了将乌江特大桥主桥连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工的成功经验推而广之，经总结和提炼，制定了本工法，为今后类似结构施工提供参考或借鉴。

2、工法特点

2.1、本工法的特点是在连续刚构桥上部结构最大平衡悬臂施工后，利用已有的悬臂施工机具，继续施工边跨节段（对应中跨位置设置压重），缩小边跨现浇段的长度，将边跨合拢段调整至边墩附近。边墩墩顶节段通过埋设托架施工，并利用边跨悬臂施工挂篮合拢边跨。该工法充分利用已有悬臂施工机具，避免了边跨搭设长范围的高支架施工带来的工期、费用和风险问题。

2.2、采用本工法可使得边跨悬臂施工机具继续利用，悬臂施工人员继续按照熟练的施工步骤和施工工艺进行边跨悬臂施工，既避免了长范围、高支架的材料设备消耗，节约了施工临时措施的费用，又避免了复杂地形高支架设计、搭设和拆除的时间，缩短了施工工期，降低了施工风险。

2.3、传统连续刚构桥上部结构在施工到最大平衡双悬臂状态后，通过边跨搭设支架来施工非对称的边跨梁段部分。这种方法上部结构在悬臂施工过程中的施工机具和施工流程都是对称的，但非对称悬浇施工需在中跨及边跨施加临时荷载以抵消非对称悬浇偏载。

2.4、本工法在施工到最大平衡双悬臂状态后，边跨继续利用挂篮悬臂施工，中跨通过设置压重实现结构受力的平衡。这种方法虽然需要中跨的压重措施，但避免了边跨现浇范围内的支架。在上部结构离地距离高、地面作业条件差的条件下，本工法避免了传统的施工工法高支架施工的风险和费用，施工方便，操作简单，可节约资源、加快施工工期。

3、工法适用范围

本工法适用于采用悬臂施工的连续刚构桥在最大对称悬臂施工后的长边跨现浇段施工情况。特别是由于主梁高度距地面高（桥墩高）、地面作业环境差、地质条件差等原因导致边跨支架搭设风险大、费用高的情况。

图1乌江特大桥成桥后照片

4、工艺原理

本工法的工艺原理是利用中跨配重的施工临时措施，在上部结构最大对称双悬臂施工完成继续采用挂篮施工边跨时，平衡由于边跨施工节段、机具不平衡带来的受力不平衡问题。即通过不对称的施工措施实现对称平衡的悬臂施工状态，实现边跨非对称悬臂施工。通过边跨悬臂施工缩小边跨现浇段的长度，最终实现边跨现浇段仅保留边墩墩顶段和边跨合拢段的目的。由此边跨墩顶段可通过托架施工完成，再利用悬臂挂篮施工边跨合拢段完成边跨施工。整个过程避免变宽长现浇段的支架搭设。

5、工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

本工法施工工艺流程如下图所示：

图2工法施工流程图

5.2施工主要步骤及操作

5.2.1边跨挂篮施工，中跨配重

根据中墩处两侧弯曲平衡原则，在中跨悬臂处设置水箱压重，移动边跨挂篮，进行边跨梁段不对称的悬臂施工。

图3不对称悬浇施工

图4 合龙配重

5.2.2安装合龙吊架，中跨合拢

拆除中跨单侧挂篮，采用另一侧挂篮在合拢段，同时在悬臂端部施加配重P1（配重=中跨合拢段砼1/2G），待气温变化最小阶段施加顶推力，锁定中跨合拢段，焊接劲性骨架，浇筑合拢段砼，同时卸载配重P1’（P1’=已浇筑砼重量的一半，当浇筑完成后，P1’=P1），养生，张拉中跨底板预应力束，张拉中跨合拢段竖向、横向预应力束）。

图5中跨合拢

图6中跨顶推施工

5.2.3安装边跨托架，施工边跨墩顶块

采用托架法施工边跨墩顶块，平衡配重采用水箱配重的方法进行。

水箱配重平台

图7边跨托架示意图图8 边跨现浇段

5.2.4边跨合拢

边跨合龙采用挂篮施工，待气温变化最小阶段，锁定边跨合拢段，焊接劲性骨架，浇筑合拢段砼，同时卸载配重P1’（P1’=已浇筑砼重量的一半，当浇筑完成后，P1’=P1），养生，张拉边跨顶、底板预应力钢束，张拉顺序先长后短，拆除挂篮同时拆除跨中分布配重，

进行主桥竖向预应力复张拉。

图9边跨合拢示意图

5.3 施工注意事项

5.3.1合拢顺序

本工法可采用先合拢中跨再合拢边跨的顺序，如此可减小在中跨合拢前的预顶推力。以乌江特大桥为例，若采用边跨先合拢的方案顶推力为2000kN，采用中跨先合拢的方案顶推力为850kN。

5.3.2施工受力

本工法施工过程中结构的受力状态与传统方案相差不大，以乌江特大桥为例，分析计算表明采用本工法施工，施工阶段上缘最大压应力略微增大（0.05Mpa），下缘最大压应力减小（1.2MPa），上缘最大拉应力略微增大（0.2MPa），下缘最大拉应力基本保持不变。从整体上看，施工阶段截面最不利应力相差不大，但是，采用本工法施工在非对称施工阶段结构最不利应力均处在施工过程的最大值附近，是受力相对不利的，在施工控制过程中应关注结构应力，保障结构安全。

5.3.3线形控制

与传统施工方案相比，采用本施工工法施工梁体的相对变形较大。图6为乌江特大桥主桥采用传统施工工艺和本工法施工的梁体累计位移变化。因此，采用本工法施工应当重视结构的线形控制。

图6 不同施工方案主梁累计位移对比

6、工程材料与设备

工程所需的材料均为传统施工方案中的材料，需要根据不同的桥梁结构形式和现场条件，确定每个系统的各自构件组成，所需的主要材料设备系统包括：

表1非对称悬臂结合边跨托架施工主要材料设备组成

序号设备名称工作内容备注

1 悬臂施工设备悬臂施工主梁根据浇筑方法确定具体材料、设计及数量

2 压重设备非对称施工压重根据现场条件选用，一般采用水箱

3 顶推设备跨中合拢顶推根据需要的顶推力确定顶推设备型号和数量

4 托架系统边墩顶现浇支架根据墩顶块的重量和形式设计

7、质量控制

7.1该工法所应用的主要标准、规范

7.1.1《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）