鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)研究

侯世長(zhǎng)

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

0 引言

隨著橋梁工程建設(shè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)日益引發(fā)重視，該技術(shù)能夠有效提升橋梁的跨越能力，為大跨徑橋梁施工提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步高效的鐵路橋梁施工，并提高鐵路橋梁施工的安全可靠性。鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)應(yīng)用于較大跨徑的懸臂梁橋的澆筑，通常采用吊籃方法進(jìn)行就地分段的懸臂作業(yè)，利用無壓重、結(jié)構(gòu)重量小、干擾少的掛籃，進(jìn)行機(jī)械化和循環(huán)重復(fù)作業(yè)，減少吊裝程序，一次成型，極大地增強(qiáng)鐵路橋梁連續(xù)梁施工的安全性和穩(wěn)定性[1]。

1 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)概述

以某大橋?yàn)槔髽蛉L(zhǎng)177.5 m，跨度為48 m+80 m+48 m，連續(xù)梁位于6#、7#、8#、9#墩上，中支點(diǎn)處梁高為6.8 m，中跨為9 m直線段，邊跨為13 m 直線段，梁高為4.2 m，邊支座中心線至梁端邊緣處0.75 m。采用自錨式拉絲體系，采用金屬波紋管成孔的管道形式。

該鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工工序：①0#塊梁段現(xiàn)澆臨時(shí)支架基礎(chǔ)、臨時(shí)支墩、支架施工、安裝中墩支座、臨時(shí)支架承載預(yù)壓；②0#梁段立模、綁扎鋼筋、澆筑0#梁段砼、張拉0#梁段縱向及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨固、壓漿[2]；③0#地梁段上安裝調(diào)試掛籃、設(shè)置1#梁段模板、合理拆除0#梁段現(xiàn)澆支架；④綁扎1#梁段的鋼筋、澆筑1#梁段混凝土、張拉1#梁段縱向及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨固并壓漿處理；⑤掛籃前移一個(gè)梁段，調(diào)整并設(shè)立2#梁段模板、張拉2#梁段縱向及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、壓漿并錨固[3]；⑥采用對(duì)稱平衡施工、搭設(shè)邊跨直線段的支架、模板安裝并預(yù)壓、澆筑邊跨現(xiàn)澆段混凝土；⑦箱梁合攏段施工[4]。合攏段施工是連續(xù)梁橋分段懸臂施工的最后工序，難度最大、技術(shù)含量最高，與梁體受力轉(zhuǎn)換、線形擬合有緊密的關(guān)聯(lián)，包含有兩個(gè)邊跨合攏段和一個(gè)中跨合攏段，采用先合攏邊跨、后合攏中跨的方式，流程包括：安裝邊跨合攏段吊架、預(yù)張拉合攏束、邊跨合攏邊澆筑混凝土。

2 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)應(yīng)用控制分析

2.1 掛籃施工技術(shù)應(yīng)用與控制

（1）掛籃試拼加載試驗(yàn)。通過掛籃試拼加載試驗(yàn)，可以檢驗(yàn)主構(gòu)架的強(qiáng)度和剛度，獲悉一定荷載條件下的彈性和非彈性變形值，并為箱梁懸臂施工的線形控制提供依據(jù)。具體試驗(yàn)方法包括：①三角形掛籃加載試驗(yàn)方案。采用精軋螺紋鋼和張拉設(shè)備，對(duì)主構(gòu)架進(jìn)行對(duì)拉加載試驗(yàn)，獲悉一定荷載條件下的掛籃彈性變形值和非彈性變形值[5]；②7#墩三角形掛籃加載試驗(yàn)。通過規(guī)范的加載試驗(yàn)程序，可以獲知主構(gòu)架1#墩、2#墩、3#墩、4#墩的加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)比分析可知，實(shí)測(cè)彈性變形值與理論計(jì)算值相吻合，滿足主構(gòu)架的強(qiáng)度和剛度要求；③8#墩三角形掛籃加載試驗(yàn)。通過規(guī)范的加載試驗(yàn)程序，可以獲悉5#墩、6#墩、7#墩、8#墩主構(gòu)架的加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較可知，實(shí)測(cè)彈性變形值與理論計(jì)算值相吻合，滿足主構(gòu)架的強(qiáng)度及剛度要求。

（2）掛籃安裝施工控制。主要包括以下內(nèi)容：①走道梁安裝。要預(yù)先進(jìn)行梁結(jié)構(gòu)中心放線作業(yè)，合理確定掛籃設(shè)計(jì)方案，設(shè)置走道梁，采用螺紋鋼固定的方式提供應(yīng)力載荷支撐。同時(shí)，還要使走道梁長(zhǎng)度與主桁架相匹配，為后鉤板提供作業(yè)空間；②主桁架安裝。先進(jìn)行單片桁架的拼裝，采用吊裝機(jī)械上橋到位，以邊腹板和中腹板作為首要吊裝主桁，緊密連接兩榀主桁架，再由鋼絲繩加以固定，合理調(diào)節(jié)桁架垂直水平，并使主桁架定位中心點(diǎn)與走道梁中心相重合，必要時(shí)采用人工輔助的方式進(jìn)行對(duì)正處理；③底模平臺(tái)。底模平臺(tái)作為掛籃施工的定位點(diǎn)，要先拼裝前后下橫梁、縱梁、底模模板，再將鋼絲圈添加于前后下橫梁結(jié)構(gòu)的吊裝倒鏈位置；待提升至后下橫梁吊帶標(biāo)高之后，再安裝吊帶、提升倒鏈，完成底模平臺(tái)的安裝施工；④外側(cè)模及外導(dǎo)梁安裝。將鋼絲繩安裝于構(gòu)件兩側(cè)端面，進(jìn)行吊裝作業(yè)，待外側(cè)模板豎直之后，由導(dǎo)梁預(yù)留孔穿接倒鏈提升導(dǎo)梁，再將外導(dǎo)梁穿入連接吊帶；⑤內(nèi)模及內(nèi)導(dǎo)梁安裝。先提升中跨內(nèi)導(dǎo)梁構(gòu)件，由鋼絲繩牽引構(gòu)件進(jìn)入吊裝吊環(huán)，滑移之后穿入前端面吊帶。

2.2 0#段和邊跨直線段施工技術(shù)應(yīng)用與控制

2.2.1 受力分析

（1）連續(xù)梁0#段的受力分析。0#段是連續(xù)梁施工的起始段，受力結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加之混凝土數(shù)量大、各向預(yù)應(yīng)力管道相互交叉，為此要進(jìn)行0#段的應(yīng)力分析，包括臨時(shí)支座分析、0#段支架受力分析、0#段模板受力分析等，為施工技術(shù)應(yīng)用與控制提供指導(dǎo)。

（2）邊跨直線段的受力分析。邊跨支架現(xiàn)澆12#墩段為等高直線段，基礎(chǔ)處理底層換填50 cm 厚三七灰土，上鋪20 cm 厚C20 砼基礎(chǔ)，并在鋼管樁支架上鋪設(shè)型鋼、模板。經(jīng)過計(jì)算可知，邊跨直線段支架的最大綜合變形部位在邊縱梁端頭，最大變形量為7.8 mm。邊跨直線段縱梁的跨中最大變形量為7.1 mm，相對(duì)撓度為1/400，滿足剛度要求；縱梁的最大應(yīng)力值為170 MPa，滿足強(qiáng)度要求。經(jīng)計(jì)算可知，直線段邊縱梁的跨中的最大變形量為4.5 mm，相對(duì)撓度為1/400，滿足剛度要求。直線段邊縱梁的最大應(yīng)力值為170 MPa，滿足強(qiáng)度要求。直線段橫梁跨中的最大變形量為5 mm，相對(duì)撓度為1/400，滿足剛度要求。

2.2.2 0#段和邊跨直線段施工技術(shù)應(yīng)用控制

以7#墩上0#塊施工控制中的支架預(yù)壓施工為例，要通過支架預(yù)壓施工消除支架非彈性變形的影響，實(shí)現(xiàn)橋面線形控制。可以采用與支架范圍內(nèi)0#墩塊重量1.2 倍的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行預(yù)壓施工，計(jì)算獲悉預(yù)壓荷載重量，得出荷載重量為284.87 t，承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋BM15-4P 錨具固定錨板和鋼絞線，待支架安裝完成之后，將鋼絞線連接至支架頂，加以固定，并進(jìn)行張拉預(yù)壓[6]。加載方法采用分級(jí)加載的方式，根據(jù)總荷載的一定比例進(jìn)行加載和卸載，要注意控制加載速度，不同壓點(diǎn)要保持均勻?qū)ΨQ性。另外，還要進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，在0#墩塊底模面板設(shè)置12 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，在底模方木上設(shè)置4 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，采用鋼尺吊掛、水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，觀察整體支架的變形狀態(tài)，要注意預(yù)壓加載和卸載施工中的連續(xù)性觀測(cè)。還要做好沉降觀測(cè)，預(yù)先測(cè)量原始標(biāo)高，加載完成之后間隔12 小時(shí)觀測(cè)1 次，連續(xù)兩天的日平均沉降值小于2 mm時(shí)，即可視為預(yù)壓穩(wěn)定，觀測(cè)完各沉降點(diǎn)的標(biāo)高之后再行卸載，計(jì)算支架彈性變形值和非彈性變形值，合理設(shè)置底模和翼板側(cè)模預(yù)拱度。

2.3 合攏段受力分析及施工技術(shù)應(yīng)用控制

連續(xù)梁邊跨合攏段為6#邊墩，中跨合攏段為7#主墩，在施工技術(shù)應(yīng)用之前要進(jìn)行合攏段的受力分析，重點(diǎn)面向“邊跨合攏段鎖定”和“中跨合攏段鎖定”兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.3.1 合攏段受力分析

（1）邊跨合攏段的鎖定?？梢圆捎门R時(shí)張拉鋼束和外勁性骨架相結(jié)合的方案，進(jìn)行邊跨合攏段的鎖定。利用外部設(shè)置勁性骨架的方式，保證合攏段凈空，連接兩端梁，并抵抗合攏段溫度上升而產(chǎn)生的豎向剪應(yīng)力。由于焊縫連接的勁性骨架抗拉性能較低，因而要采用臨時(shí)性鋼束，通過臨時(shí)性預(yù)應(yīng)力抵抗合攏段兩端梁體因溫度下降收縮而生成的拉應(yīng)力。

（2）中跨合攏段的鎖定?？紤]到中跨合攏段位于橫隔板位置，因而采用張拉臨時(shí)鋼束與內(nèi)勁性骨架相結(jié)合的方案，先鎖定勁性骨架，再進(jìn)行臨時(shí)性鋼束的張拉。其中，內(nèi)勁性骨架一般采用兩根I36b 工字鋼焊成型鋼，每個(gè)中跨合攏段設(shè)置四組，較好地滿足剛度和強(qiáng)度要求。臨時(shí)鋼束則選取2T11、2B8 縱向預(yù)應(yīng)力束，分設(shè)于鋼束箱梁截面，共4 根對(duì)稱張拉。

2.3.2 合攏段施工控制

在中跨合攏段施工過程中，先完成10#墩段施工，將中跨側(cè)掛籃后移適當(dāng)距離并加以錨固，再利用8#墩主墩中跨側(cè)的掛籃前移就位。在邊跨合攏段施工的過程中，直接將T 構(gòu)懸臂端邊跨側(cè)的掛籃前移就位。同時(shí)，要將連接合攏段的預(yù)應(yīng)力管道配重在兩懸臂端，根據(jù)合攏段的重量及施工荷載計(jì)算配重大小，以減少混凝土澆筑施工中撓度變形對(duì)新澆混凝土的影響。

還要做好鋼筋混凝土澆筑控制，進(jìn)行鋼筋的整體綁扎，嚴(yán)格控制連續(xù)梁箱梁兩端的荷載和重量，避免澆筑不充分、澆筑后裂縫等缺陷。待混凝土澆筑完成之后，可以依照一定的步驟進(jìn)行掛籃移動(dòng)，即：直移主梁和外側(cè)滑梁——走行底模平臺(tái)和外側(cè)?！０宥ㄎ?，保持掛籃移動(dòng)的左右同步、方向順直性和不間斷性。

3 結(jié)語

鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工工序復(fù)雜、難度較大，要針對(duì)日益復(fù)雜的施工環(huán)境，關(guān)注連續(xù)梁掛籃施工預(yù)應(yīng)力控制、線性控制及掛籃移動(dòng)等內(nèi)容，有效降低構(gòu)件荷載，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，提升鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工的安全性和穩(wěn)定性，充分發(fā)揮連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。