技术总结 - 图文

曲线双向不对称变宽箱梁悬灌施工技术研究报告

第一章 项目总体情况介绍

一、工程概述

湾坞特大桥是温（州）福（州）铁路全线重点、难点工程。位于福安车站内，三次跨越同三高速公路湾坞出入口匝道，一次跨越湾福高速公路（该公路在DK184+298处下穿本桥）。本桥起、讫点桩号为DK183＋833.02～DK184+578.00，全长744.98m。湾坞特大桥上部结构为：3-34m三线连续梁+(40+60+60+40)三线变宽连续梁+ (40+40+40+60+40)m双幅变宽连续梁+6-34m双幅连续梁；下部结构：1＃、2＃、3＃墩采用直径为1.25m钻孔灌注桩基础，其余各墩台采用直径为1.50m钻孔灌注桩基础，桩基均C30耐久混凝土；除3#、5#、14#墩桩基础按摩擦桩设计外，其余墩台基础桩均按柱桩设计，桩底嵌入岩层新鲜岩面不小于2米。承台采用矩形整体结构，高度有2.5m和3.0m两种高度，C30耐久混凝土；墩柱采用双线变截面矩形实体墩，C30耐久混凝土,高度自7～26m不等；桥台采用双线矩形空心桥台。两桥台采用M10水泥砂浆砌片石护坡防护，检查台阶采用C10混凝土。

二、 水文、地质

湾坞特大桥桥址表层为素填土及粉质粘土，其下为碎石土、 凝灰熔岩、花岗岩及辉绿岩；

水文资料：设计流量Q1%＝92.3m3/s，汇水面积F＝3.58km2。本桥地表水系不发育；地下水对混凝土结构存在弱硫酸型酸性侵蚀及弱

溶出性侵蚀。地震基本烈度为6度。

三、气象特征

工程区域属中亚热带海洋性气候，具有四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，温暖湿润，植被茂盛，无霜期长，台风频繁等特征。线路所经地区，降雨量多集中在春、夏两季，年均降雨量1799mm，年最大降雨量2552.6mm，每年7～9月为台风季节，台风最大风力12级以上，最大风速达40.0m/s，台风期间降雨集中。

四、工程特点与难点及立项的必要性

湾坞特大桥集三线变五线（桥面由18.4m渐变到28.4m，铁路线从三股道变成五股道）、桥上设站、四跨高速公路、曲线双向不对称变宽连续箱梁悬灌施工等特点于一体，为国内桥梁设计施工所首创。上部结构第二联(40+60+60+40)m变宽连续梁和第三联（40+60+40)m双幅变宽连续梁采用菱形挂篮悬灌施工。

第二联箱梁结构为单幅单箱双室，顶板宽度由18.4ｍ变化至20.8ｍ，底板宽度由11.8ｍ变化至14.2ｍ，梁高由4.8ｍ变化至3ｍ。第二联共3个 “T”，每个“T”8个对称悬灌节段，节段长度为3.5米、3米，0#段长度为8米，合拢段长度为2米，直线现浇段9.6米。第三联箱梁双幅，左幅为单箱双室，右幅为单箱单室。左幅顶板宽度由14.73ｍ变化至16.69ｍ，底板宽度由9.84ｍ变化至11.8ｍ，梁高由4.94ｍ变化至3.14ｍ；右幅顶板宽度为11.69ｍ，底板宽度为6.8ｍ，梁高由4.894ｍ变化至3.094ｍ。第三联共4个“T”，每个“T”共7个悬灌节段，节段长度有3.0米、3.5米、4.0米，0

＃段长度为10米，合拢段长度为2.0米（截面尺寸见图1）。连续梁与主墩之间设置盆式橡胶支座，为铰接，为平衡悬灌施工时的不平

A8A7A6A5A4A3A2A1A0B1B2B3B4B5B6B7B81234衡荷载 ，第三联主墩两侧设置了6个临时支墩，第二联需设置临时支座。

说明：1、单位：厘米；2、1断面括号内数字为2断面尺寸；3断面括号内数字为4断面尺寸。

图1 湾坞特大桥第三联结构形式

由于箱粱断面变宽、腹板间距发生变化，用于锚固挂篮滑道的竖向精轧螺纹钢间距也在变化，致使挂篮主桁架间距也发生变化。主桁架作为挂篮的主要承重结构，桁架之间是固定的，间距不能改变，这3断面样由于箱粱断面变宽，挂篮将无法行走。另外，箱粱断面不对称（两侧翼缘板尺寸分别为3.3m和1.59m），截面本身有一附加弯距，这

样挂篮在混凝土浇筑和行走时有侧向倾斜和倾覆的危险，存在严重安全隐患，同时对箱粱线形控制也不利。还有不平衡重严重超标等一系列问题困扰着现场施工技术人员。为此，该项目被列为2006年度集团公司科技研究开发计划A类项目，集团公司也专门成立攻关小组，聘请专家，集思广益，经技术创新，最终形成了一套行之有效的施工方法，保证了悬灌梁顺利合拢，并取得良好的经济和社会效益。

五、工程进度安排 1、工期目标及开竣工日期

根据Ⅱ标段工程总的开工安排，湾坞特大桥从2005年8月26日起开始施工准备， 2005年11月8日正式开工，全部工程于2008年3月28日竣工，施工总工期历时672天。

2、总体进度安排 湾坞特大桥施工顺序：

下部结构：第四联→第三联→第二联→第一联

上部结构：第四联（膺架现浇）→第三联（7#-9#墩跨）膺架现浇 →第一联（膺架现浇）

第三联（挂篮悬灌施工）→第二联（挂篮悬灌施工）

第四联左幅（14#-16#墩跨）→第四联左幅（13#、17#墩跨）→第四联左幅（12#墩、18#台跨）→第四联右幅（14#-16#墩跨）→第四联右幅（13#、17#墩跨）→第四联右幅（12#墩、18#台跨）

第二章 关键技术领域的国内外现状

目前，连续箱梁悬灌施工工艺已经非常成熟，挂蓝形式主要有菱形挂蓝、三角挂蓝、贝雷片组合挂蓝及型钢挂蓝，其中菱形挂篮具有重量轻、外形美观、移动灵活、走行方便、受力后变形小等特点，所以一直为施工首选。以往挂蓝设计也以适用等宽箱梁为主，对变宽截面箱梁悬臂施工未见相关介绍和设计。温（州）福（州）铁路湾坞特大桥作为悬臂施工一个特例，是温福线全线重点、难点工程, 集三线变五线、桥上设站、四跨高速公路、曲线双向不对称变宽连续箱梁悬灌施工等特点于一体，为国内桥梁设计施工所首创。经查新，国内未见相同和类似报道。

第三章

曲线双向不对称变宽连续箱梁悬臂施工总体工艺流程与普通连续箱梁悬臂施工工艺流程并无两样，只要解决了挂蓝走行和双向不对称导致的不平衡问题就可以了，所以在既无依据可查也无相关资料的条件下，如何解决挂蓝走行、悬臂两侧严重超标问题是重点研究的内容。

一、 课题研究内容

1、由于箱粱断面变宽、腹板间距发生变化，用于锚固挂篮滑道的竖向精轧螺纹钢间距也在变化，致使挂篮主桁架间距也发生变化。主桁架作为挂篮的主要承重结构，桁架之间是固定的，间距不能改变，

研究课题

这样由于箱粱断面变宽，挂篮将无法行走。

2、箱粱断面不对称，两侧翼缘板尺寸分别为3.3m和1.59m，截面本身有一附加弯距，这样挂篮在混凝土浇筑和行走时有侧向倾斜和倾覆的危险，存在严重安全隐患。

3、由于箱梁变宽，悬臂两侧最大不平衡重达127t，与设计要求悬臂两侧允许不平衡8t相比已远远超标，施工中不仅存在严重安全隐患，而且也不利于线形和合拢精度控制，同时对箱粱线形控制也不利。

二、研究过程

1、挂蓝走行结构的重新设计

主桁架之间固结，可提高挂篮的整体刚度，对减少挂篮变形及增强挂篮行走时稳定性都有好处。对一般的悬灌施工，箱粱宽度不发生变化，腹板间距不变，因此箱粱竖向束可直接锚固于滑道，主桁架在滑道上行走。而本桥箱粱宽度发生变化，腹板间距发生变化，腹板竖向束锚固滑道后，相互固结的主桁架是无法行走的，因此为保证挂篮正常行走，必须对挂篮的行走方式做相应改变。

我们通过在主桁架上设置前垫梁和后压粱，改变一般的悬灌施工中主桁架直接在滑道上行走为主桁架前点由前垫粱、后点由设置在后压粱上的后锚轮在滑道上行走。具体措施为：

（1）分离主桁架与后锚，在主桁架后部锚固区增设2根Ｉ40型钢制成的后压横梁，将后锚轮用精轧螺纹钢筋固定在该后压梁上，挂篮在行走时，两后锚点可随宽度变化在后压梁上作横向调整以适应走

行钢轨之间的宽度变化。

（２）在挂篮主桁的前支点处增设由２根Ｉ25型钢制成的前垫梁,将桁架整体抬起，在前垫梁下设置可移动的走板,以适应宽度的变化（详见图2和图3）。

挂篮走行时，锚固好下滑道，紧固后锚螺栓，顶起前支点，使挂

图2 改动后挂蓝立面示意图

后压粱

主桁架 后锚轮

滑道

图3挂篮走行结构实物图

前垫粱

篮前支点离开梁面，放置前支点走板，用导链拉动前垫梁下的走板，

即可将挂篮拖至下一节段。前移挂篮时应做到缓慢均匀，随时注意走板位置（防止其因变宽而脱落），且随时保证两后锚点间横向距离与前支点实现变化的同步调整。

混凝土浇筑时，前支点支撑在已浇筑梁段梁顶的螺旋式千斤顶上，后支点利用箱梁腹板的竖向束锚固在后压梁上，保证挂篮整体稳定。挂篮行走时，前支点利用与挂篮主桁架固接的前垫梁与滑道之间的滑道摩擦，后支点可通过后锚轮与后压梁之间产生的滑动摩擦来实现由于腹板间距发生变化时主桁架的前行。

2、挂篮防倾覆设计

由于箱粱断面不对称，翼缘板尺寸不同，使箱粱截面有一附加力距，这样挂篮在混凝土浇筑和行走时有侧向倾斜和倾覆的危险，存在 严重安全隐患的同时对箱粱线形控制也不利, 为此，在箱粱翼缘板尺寸小的一侧，增加一反向力距来平衡,以保证截面∑M=0。

具体方法为在悬灌段混凝土浇筑时在箱粱小翼缘板一侧的挂篮侧模吊粱下悬挂一铁皮水箱（用5mm厚钢板配型钢制作而成）,水箱容积大小通过箱粱截面附加力矩来决定。每节段的附加力矩发生变化，通过注入水箱的水的体积来调节重量，达到力矩平衡目的。

为保证施工安全，水箱在使用前放置在地面上，只有在混凝土施工时采用加长的精轧螺纹钢筋吊起使之脱离地面，并设置防止其摆动的限位桩，将距离地面的高度控制在15cm内，这样也使加水配重变得非常方便易行。

3、配重法设计

墩身两侧节段间不平衡重累计达127T，设计规定为不超过8T，加上墩顶设置TQZ盆式支座，为饺接，不平衡重的存在对箱粱线形控制极为不利，严重的话将导致无法合拢，因此必须采取措施：

（1）在墩身两侧各设置一排临时支墩，临时支墩采用直径为1ｍ的钢管桩，每排3根，钢管桩壁厚10ｍｍ，为保证其更加稳定，里面灌注C30混凝土（混凝土采用自下端压入式的泵送方法）。

（2）同时，在A2－A7粱段（Ｔ构另端对应的为B2－B7粱段，均为变宽段）配重，配重采用平衡法，即在每节段预留后锚孔位置用精轧螺纹钢悬吊预制的混凝土块（见图4），来平衡两端不平衡力矩。悬吊时，与悬挂水箱相近，混凝土预制块离开地面的距离不大于 15ｃｍ，并设置限位桩，以防止悬灌施工过程中出现的摆动。

每节段配重重量通过计算各节段

的挠度来控制。 图4 配重实景

恒载、活载及预应力产生的挠度采用共扼梁法计算。 悬臂梁1～(n-1)截面的挠度按下式计算：

I?Mi?1Mi??1?i?Mi?1Mi?????i??li?1Xi?1?Li?????????li?1?2E?1?Ii?1Ii?II1?i?1i??

δi---1～(n-1)各截面处的恒载挠度、活载挠度或预应力挠度 Mi---各截面相应的恒载弯矩、活载弯矩或预应力弯矩

Ii---各截面惯性矩 E---混凝土弹性模量 li---各节段长度 i---截面号

Li---截面至共扼梁根部的距离

Xi---每一梁段的重心至共扼梁根部的距离

由于采用配重法平衡了两端的不平衡力矩，线形控制工作也变得简单，同普通悬灌线形控制相近，仅在线形控制模拟仿真计算中对桥梁合拢后因配重卸载而引起的桥面高程的变化予以考虑。

三、课题研究取得的主要成果

（1）通过对挂篮锚固系统、行走系统的创新及科学的施工控制技术，解决了曲线双向不对称三线变五线连续箱梁悬灌施工中技术难题。

（2）分离主桁架与轨道，在主桁架后部锚固区设置2根Ｉ40型钢制成的后压梁，将后锚轮用精轧螺纹钢筋固定在后压梁上，挂篮在行走时，两后锚点可随宽度变化在后压梁上作横向调整，在滑道梁位置不断变化的条件下，满足挂篮行走及抗倾覆要求。

（3）在挂篮主桁架的前支点处设置2根I25型钢前垫梁,将桁架整体抬起，在前垫梁下设置可移动的滑板,以满足施工过程中箱梁水平宽度的变化。

（4）采用吊挂水箱动态调节配重，解决了箱梁断面不对称、截面存在附加弯距的问题；针对T构两侧不平衡重严重超标问题，采用

混凝土配重块跟踪平衡力矩，保证了施工安全和合龙精度。

第四章 施工方法

一、施工工艺流程（见图5） 二、操作要点 挂篮设计、制造 加设劲性支撑 A2～A7(A8)段悬灌循环施工 边跨直线段施工 挂篮安装、调试、就位 墩旁托架搭设 现浇0#段 待浇 A0梁段底模支架@400栏杆纵梁12[15@400横梁2[30托架桁梁预埋件对穿槽钢5×2[30墩身竣工、中线测试 安装永久、临时支座 临时支墩施工 墩梁临时固结 A1段钢筋安装，砼灌注， 养护，张拉 测量观测点标高 挂篮前移就位 测量观测点标高 张拉临时预应力束 加设劲性支撑 合拢段施工 测量标高、设配重 解除墩梁临时固结，完成体系转换 张拉临时预应力束 边跨合拢段施工 测量标高、设配重 体系转换完毕 图5 挂篮悬灌施工工艺框图

1、施工准备

(1)临时支墩施工（第三联）

为承受悬臂施工中临时T构梁重量及不平衡弯矩，在主墩身两侧设置6个临时支墩。支墩采用钢管混凝土结构，钢管桩直径为1ｍ，钢管桩内灌注C30混凝土。钢管内混凝土采用顶升法灌注，上端留排气孔，排气孔直径为10cｍ，高度为2ｍ，临时支墩底部通过承台预埋钢筋连接，顶部预埋钢筋与梁体固结连接。

临时支墩拆除时，用风镐凿除管顶混凝土，然后切割掉连接钢筋。 (2)临时支座施工（第二联）

为承受悬臂施工中临时T构梁重量及不平衡弯矩，在其墩顶支撑垫石两侧分别对称设置4个临时支座。临时支座采用C50混凝土灌注，顺桥向靠外侧分别设置两排Φ25Ⅳ级精轧螺纹钢筋，上下端分别锚固于梁体及墩身内。

为便于合拢时拆除临时支座，在临时支座中间设置一层6cm厚硫磺砂浆间隔层，并在其中预埋电阻丝。拆除临时支座时，在临时支座与永久支座间设隔热层，然后向电阻丝通电使硫磺砂浆熔化，拆除临时支座。

(3)棚架封闭结构防护施工

本桥四跨高速公路，为保证高速公路通车安全，针对高速公路宽度不同，采用型钢和钢管桩棚架，对高速公路进行防护。

2、0#块及边跨直线段施工

0#块在托架（见图6）上现浇。边跨直线段在膺架上现浇。支架搭好以后要先进行超载预压，消除支架非弹性变形确保支架的承载能

力，并测出弹性变形值，根据变形情况，为确定铺设箱梁底模标高作参考。

⑴模板

0#块外侧模板采用大块厂制定型整体钢模板，底模采用大面积竹胶板（此模板在0#块施工结束后即做为挂篮的内外模板使用）。内模倒角采用特制异型角模，其余为组合钢模板。

模板运至墩旁，由25T吊车分片起吊安装，模板的标高调整通过千斤顶和小方木块配合进行，模板调整到位后，将小方木块用扒钉固定。

图6 托架结构示意图

外模调整到设计标高后设置对拉杆和临时拉撑固定。 ⑵钢筋及预应力管道施工

钢筋、预应力筋及波纹管在钢筋加工场制成半成品，用人工、自

预埋件对穿槽钢5×2[30待浇 A0梁段底模支架@400栏杆纵梁12[15@400横梁2[30托架桁梁制托车运至墩旁，使用吊车起吊上桥，在模板内进行现场绑扎。

其施工顺序如下：

绑扎底板及隔墙钢筋→安装竖向预应力管道和预应力筋→绑扎腹板钢筋→安装腹板内纵向波纹管，使用钢筋网片固定孔道→安装内模后绑扎顶板钢筋，安装顶板预应力管道。

⑶砼施工

砼拌和：由拌和站集中拌和。

砼运输：采用砼罐车水平运输，垂直运输采用砼输送泵。 砼浇筑：按自低向高、先底板、再腹板及顶板的顺序浇灌砼，中间不留施工缝。0#块的梁体较高及其钢筋和预应力管道密集，给砼入模带来较大的困难，因此，在砼浇筑时拟采取在顶板、腹板预留方孔多点浇筑的方法。浇筑时采用分层浇筑，分层厚度不大于30cm。

砼振捣以高频插入式振捣器为主，同时配有部分附着式振动器。振捣人员施工时划分范围，分工负责，掌握快插慢拔等振捣要领，杜绝漏振及过振等现象，振捣时振捣器不得直接接触波纹管。在浇筑砼时，派专人用通孔器及时清理管道，且保证每一管道都要畅通，以免影响下道工序。

砼养护：采用覆盖洒水养护方法。 ⑷穿预应力钢绞线

混凝土强度达到设计强度时，穿预应力钢绞线束。将预应力钢绞线束下料，按预制梁的长度预留出工作长度后用砂轮机切断，钢束每隔1～1.5m用铁丝绑扎一道，铁丝头要弯进钢丝束里。穿束时，先用

空压机吹风的方法清理孔道内的污物和积水。

⑸张拉工艺

当混凝土强度达到设计强度的100%时方可张拉，钢绞线束采用两侧逐级张拉。张拉设备包括张拉千斤顶、高压油泵和压力表，在张拉前要进行检验。

⑹孔道压浆和封锚

纵向束采用真空吸浆新工艺、塑料波纹管成孔，这样可克服管道过长引起的孔道压浆困难的问题。本标段桥梁工程拟采用SBG塑料波纹管，SBG塑料波纹管作为预应力筋的成孔管道具有以下优点：

①提高预应力筋的防腐保护，可防止氯离子入侵而产生的电腐蚀；

②不导电，可防止杂散电流腐蚀； ③密封性好，不生锈；

④强度高，刚度大，不怕踩压，不易被振捣棒凿破； ⑤减少张拉过程中预应力的摩擦损失； ⑥提高了预应力筋的耐疲劳能力。 真空吸浆配套设备如下： UBL-3型螺杆式灌浆机 SZ-2型真空泵 搅拌机、储浆罐 DN20mm控制阀

真空吸浆工艺：关闭压浆端密封盖压浆球阀，出浆端球阀已打开，真空泵开启，并把管道真空度抽至1000mmbar以上，打开压浆端球阀开始压浆。维持真空泵开启至出浆端球阀透明喉管吸进水泥浆，关闭

球阀（同时关闭真空泵），让水泥浆流进废浆桶，开启出浆端密封盖上的出气孔。待水泥浆流出顺畅时关闭出气孔，持压lmin，关闭压浆端进浆球阀，一个压浆流程完成。

孔道压浆采用625#普通硅酸盐水泥浆，强度C50，鲜浆泌水率不超过4%，拌和后3h泌水率控制在2%，24h后泌水全部被浆收回。

如果在施工中孔道清洁，在压浆前可以不必用水冲洗管壁。否则进行冲洗、吹风排除积水。压浆时要缓慢、均匀地进行，对曲线孔道和竖向孔道应由最低点的压浆孔压入，由最高点排气和泌水。

一般每一孔道宜于两端先后各压浆一次，两次间隔的时间以达到先压注的水泥浆既充分泌水又未初凝为度，一般宜为35～45min。对泌水较小的水泥浆，通过试验证明达到孔道饱满时，可采用一次压浆的方法。

压浆的最大压力一般为0.5～0.7MPa；采用一次压浆时适当加大压力。每个孔道压浆至最大压力后，需有一定的稳压时间。压浆要达到孔道另一端饱满和出浆，并达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。

张拉完毕，经监理工程师检验合格后，立即进行孔道压浆。压浆用压浆机将水泥浆压入孔道，务使孔道从一端到另一端充满水泥浆，在水泥浆中加适量减水剂，按产品说明进行配比，增加水泥浆的流动性，压浆后将所有锚头混凝土封闭。

3、悬臂浇筑梁段施工

0#块施工结束后，即可在0#块梁段上拼装挂篮，进行悬灌施工。 本工程根据结构形式采用菱形挂篮，该挂篮具有重量轻、外形美观，移动灵活、走行方便、受力后变形小等特点，并且挂篮下空间充足，可提供较大施工作业面，利于钢筋模板施工操作。

悬臂浇筑施工工艺： ⑴安装挂篮及内外模板

0#块施工结束后即可进行挂篮安装，菱形挂篮各构件运抵主墩旁，组拼各部构件后，采用吊车起吊上桥组装。

挂篮组装完成后，利用内、外模走行梁配导链拖出用于0#块施工的内、外模板到1#块位置，对位后用拉杆固定。

⑵挂篮预压

挂篮组拼完成后，为有效消除挂篮安装后的塑性变形，实测挂篮本身在加载状态下的弹性变形，需对组拼后的挂篮进行加载预压。预压采用砂袋模拟梁重堆砌法，分0.25、0.5、0.75、1.0和1.2五级加载，并及时测量每级加载后的支架弹、塑性变形值。

预压测点布置在后支座、前支座、上横梁、下横梁、后横梁等处（见图7），加载完成后，每6小时测量一次，连续48小时沉降量小于2mm时，可分级卸载，并及时测量各级卸载变形值，然后计算获取挂篮在使用状态下的参数指标，输入线型控制软件，得出各梁段的立模标高。

⑶钢筋施工

悬臂节段钢筋施工均在挂篮内进行，施工顺序与0#块相同。 ⑷砼施工

砼施工与0#块相同。砼施工过程中，应遵循对称浇筑的原则，既要保证同一块段两侧腹板砼的对称均匀浇筑，防止偏重歪斜，又要保证一个T构上悬臂两端块段砼的对称浇筑。

对称浇筑可通过在梁顶设置三通泵送管向两端分流来保证。 砼浇筑前，要凿除块段间砼表面浮浆到露出石子，然后用水润湿并刷一道素水泥浆，以加强接缝粘结。

⑸预应力施工：同0#块。

⑹悬臂施工过程中，在尽量减少不必要施工荷载的同时，施工荷载应在悬臂两端对称堆放，或堆放在0#块梁顶，以免影响梁体线型。

4、合拢段及体系转换 ⑴合拢段施工

合拢段模板利用挂篮模板采用悬吊法浇筑边跨及中跨合拢段砼。 合拢段砼施工时，应尽量避免日温差造成的影响，可选择在日温

测点5，6

测点1，2 测点3，4 测点9，10 底模架后吊带 测点7，8

10×10方木 厚17mm竹胶板

说明:1、本图尺寸以mm计。 2、1，2点设在挂篮两个后锚处；3，4点设在挂篮两个前支点处； 5，6点设在挂篮主桁架前端两个节点处； 7，8点设在挂篮底模前横梁两个吊带销座处； 9，10点设在底模两个后吊带两个端。

图7 挂蓝预压布点示意图

差较小的一天中温度最低的时间浇筑，砼浇筑时间控制在2～3小时内。为保证合拢质量，砼可采用微膨胀砼，其膨胀剂掺入量由试验确定。

⑵体系转换

待边跨合拢段砼达到设计规定的强度后张拉边跨合拢束，并拆除临时固结和临时支座，成为单悬臂体系，然后采用同样方法浇筑中跨

合拢段砼，张拉预应力束，拆除模板，完成体系转换，最后形成几跨连续梁。

5、线型控制

大跨径预应力砼连续梁在悬臂浇筑过程中，由于受多种因素的影响（例如各节段砼的材料性能、温度、湿度的变化），施工中的实际结构状态可能偏离预定的目标，随着悬臂的伸长，将产生误差积累，最终可能达不到合拢时的精度要求和成桥后的线型要求，严重的甚至可能会影响结构的正常使用。

为了满足合拢精度和成桥后的线型要求，我中铁十九局与石家庄铁道学院交通工程系联合研制开发，使用FORTRAN语言编制，在预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程中采用计算程序逐段跟踪控制和调整，达到对线型进行很好控制的目的。

该控制程序曾应用于我中铁十九局沈阳过境绕城公路的连续梁工程及其他兄弟单位的连续梁悬灌施工中（如重庆嘉陵江240m预应力连续刚构桥、京九线泰和赣江特大桥、上海奉浦大桥、165m跨的南京长江二桥北汊桥主桥），均取得了较好效果，合拢精度都控制在15mm之内，尤其是南京长江第二大桥北汊桥主桥合拢时的精度为轴线偏差7mm，纵向偏差6mm，且成桥后桥型美观、线型圆顺，标高满足设计标高要求。

该控制程序如下： 1)倒退分析

主要根据设计的成桥状态，按照与施工次序相反的方向进行倒退

分析，以初步计算出各梁段的立模标高。

2)前进分析

根据实际施工情况和工期（如移动挂篮、浇筑砼、张拉预应力等）划分时段，采用有限元步进法结合随时间调整的有效模量法对预应力连续梁从开始施工到成桥这一整个施工过程进行跟踪分析，在分析过程中考虑施工荷载、现浇梁段自重、预应力张拉、预应力损失、体系转换、基础沉降、收缩徐变和温度等的影响。

3)误差分析和参数识别

对实际量测的标高和前进分析计算的结果进行分析和比较，分析实测和计算结果之间误差的原因，并进行参数识别和调整。

现场应用计算机程序进行跟踪控制，是对每一节段的施工过程进行“预报→施工→量测→分析比较→调整→再预报”的过程，其中：

①预报：将施工中实际的结构状态信息如量测的标高、温度、湿度的变化，实际施工的周期以及设计参数的实测值和调整值输入计算机，对下一梁段的立模标高进行预报并对结构的强度进行全面检算。

②施工：根据预报结果进行施工中的标高预调。

③量测：即施工过程中对各道工序施工后的实际测量，实施时相对标高观测点设在0#梁段桥面中心处，在每个梁段前端按左、中、右设三个观测点，对每一施工工况（如挂篮移动前后、砼浇筑前后、预应力张拉前后等）进行跟踪观测，在必要时进行全桥联测。为了分析温度对梁体变形的影响，在进行标高观测的同时，测试箱梁顶、底板和腹板内外侧的温度。在实际调整挂篮时，为避免温差对梁体变形的

影响，尽量选在早晨9点钟以前进行。

④分析和比较：对实测和预报的结果进行分析和比较，分析引起实测和预报结果误差的原因，以决定是否要采取有效措施来调整和引正已偏离目标的结构状态。

⑤调整：在分析和比较的基础上决定是否需要对标高进行调整，如决定要进行调整，要进行参数识别，分析实际参数和计算参数之间的误差，并进行调整。

通过上述对每一个节段施工反复循环的跟踪控制和调整，使结构施工实际与预定的目标始终控制在容许误差范围内，最终保证设计要求的合拢精度和成桥后的设计标高。

6、菱形挂篮的施工工艺

本桥箱梁结构有单箱单室和单箱双室两种，以单箱单室箱梁为例: ⑴菱形挂篮的技术参数 ①适用最大梁段重：200t ②最大梁段长：5.0m ③梁高：8.8～2.5m ④适用梁宽：16m

⑤走行方式：无平衡重走行 ⑥挂篮自重：70.8t

⑦挂篮的倾覆稳定系数： 空载时为2.8 ，浇筑时为2.48。 ⑵菱形桁架挂篮的构造

菱形桁架式挂篮由主构架、走行及锚固装置、底模架、内外侧模

板、前吊装置、后吊装置、前上横梁等组成。菱形挂篮总体构造见图8。

①主构架

4700 5000 千斤顶 菱形桁架 3000 锚固装置 前吊带 内模 滑移梁 外模 轨道 后吊装置 底模架 注：本图尺寸以mm计。

图8 挂篮构造图

主构架是挂篮主要承重部分，由两片桁架及联结系和门架组成。桁架的构件用2[30b组焊而成，为便于安装和运输，节点处均采用栓接。

②底模架及底模板

底模架的纵梁是用[12和∠75×75×8组焊而成的桁架式结构，桁高1.2m，桁架长5.43m。

底模架的前后横梁由2[40组焊而成，挂篮的前后吊点均设在前

后横梁上，前横梁设2个吊点，后横梁设2个吊点。

底模为钢框竹胶板，下垫180×160mm的方木，钢框竹胶模板和方木用铁丝固定在纵梁上，以便脱模和固定。

为使箱梁端部张拉、立模时操作方便，底模架前端设置平台，周围用栏杆保护，张拉时，用角钢焊爬梯以便张拉。

为方便操作人员装卸后吊带时上下，在底模架后端下部悬挂两个吊栏，吊栏及底模架下的人行通道设置安全防护装置。

③前上横梁

前上横梁由2I40a工字钢组焊而成，联结于主构架前端的节点处，将两片桁架连成整体，上布6个吊点，其中2个吊点吊底模架，2个吊点吊外侧模，2个吊点吊内模。前上横梁应加设栏杆，作为安全防护。

④钢吊带 a.前吊带

前吊带2根，由150×36mm和2×20mm16Mn钢板用销子联结而成，分为5节，调节孔间距为100mm，施工时通过逐段调节或拆除联结钢带，即可满足各梁段腹板高度变化的需要。

前吊带下端与底模架前横梁连接（销接），上端支承在主构架前上横梁上，每根吊带用两个LQ30手动千斤顶及扁担梁悬吊。

b.后吊带

后吊带亦采用150×716mm的16Mn钢板制成，亦设置间距为100mm的调节孔，用两个LQ30千斤顶及扁担和垫梁支承在已浇筑好梁底板

上。

⑤内外模板 a.外模

箱梁外侧模采用5mm钢板和钢框组焊而成。外侧模支承在外模两个走行梁上，走行梁前端通过吊杆悬吊在前上横梁上，后端通过吊架悬吊在已浇筑好的箱梁外侧顶板上（在浇筑顶板时应设预留孔）。后吊杆与走行梁设有后吊装置，挂篮行走时，外走行梁与外侧模一起沿后吊装置前行。走行梁用2[30a组焊而成。

b.内模

内模由内模桁架、竖带、纵带及组合钢模板等组成，内模桁架吊在两根内模走行梁上，走行梁前端吊在前上横梁上，后端吊在已浇梁段的顶板上（顶板上预留孔），内模脱模后走行梁前行。走行梁采用2[30a组焊而成。

⑥挂篮走行及锚固系统 a.挂篮走行装置

走行装置由轨道、钢（木）枕、前后支座、手动葫芦等组成。轨道由[16a及δ10钢板组焊Ⅱ型断面，底板每隔50cm开椭圆形长孔，以便与竖向预应力筋锚定。竖向预应力筋为ФL32精轧螺纹筋，外露0.3m，轨道根据梁段长度的不同分3.0m、1.0m两种。

挂篮设前后支座各两个，前后座支承在轨道顶面，下垫聚四氟乙烯滑块，可沿轨道滑行。后支座以钩板的形式沿轨道下缘滑动，不需要加设平衡重。挂篮前移时，使用手动葫芦牵引前支座，带动整个挂

篮向前移动。

挂篮前支座处受压力较大，因此在支座下垫的钢轨必须按设计数量排布。后支座处受拉力较大，因此轨道与竖向预应力筋的联结也必须保证牢固可靠。

b.锚固

挂篮在浇筑砼时，后端利用12根ФL32精孔螺纹钢锚固在已成梁段上，轨道锚固在已成梁段的竖向预应力筋上，在锚固时，利用千斤顶将后支座钩板脱离轨道，然后锚固。

⑶菱形挂篮的安装 ①加工制作

a.主构架节点板及杆件在加工前必须制作样板，并精确加工，以确保栓孔间距。

b.外侧模竖框架在制作时应设置工作平台及夹具，加工时应尽量消除焊接变形，以确保模板面板的平整度。

c.对于底模架及其前后横梁的吊耳等重要部位的焊接应选取用有经验的焊工施焊，以保证焊接质量。

d.挂篮各构件出厂前应派专人进行验收检查，并对挂篮各部构件进行试拼，对不合格者禁止出厂。

②现场拼装 a.安装准备

在工厂将主构架的菱形桁架接装成形，拼装后运至现场吊装，编写拼装工艺，准备好拼装工具及各种连接螺栓，培训拼装工人。

b.铺枕

用1︰2水泥砂浆找平梁顶面铺枕部位，铺设钢枕，钢枕间距＜50cm。

c.安装轨道

从0#段中心向两侧安装2.5m长轨各两根，轨道穿入竖向预应力筋，抄平轨道顶面，量测轨道中心距无误后，用螺母把轨道锁定。

d.安装前后支座

先从轨道前端穿入后支座、后支座就位后安放前支座，前支座安放前，在相应位置轨道顶面放置一块四氟乙烯滑板（300×500mm），然后安放前支座。

e.吊装主构架

主构架分片吊装，放至前后支座上，并旋紧连结螺栓，为防止倾倒，用脚手架临时支撑。按上述方法吊装另一片主构架。

f.安装主构架之间的连结系、门架，旋紧联接螺栓。 g.用ФL32精轧螺纹钢筋和扁担梁将主构架后端锚固在已成梁段上。

h.吊装前上横梁

前上横梁吊装前，在主构梁前端先安放作业平台，以便站人作业，作业平台应设防护栏杆。前上横梁上的4个千斤顶、上、下垫梁及2根钢吊带，一起组装到前上横梁后，整体起吊安装。

i.安装后吊带

在1#梁段底板预留孔上先安放垫块，千斤顶和上垫梁，然后，安

装后吊带，后吊带从1#梁段底板预留孔内穿出，并与底模架连接。

j.吊装底模架及底模板

k.吊装内模架走行梁，并安装好后吊杆，前吊采用钢丝绳和倒链。 l.安装外侧模板

挂篮所用外侧模首先用于0#梁段施工，在上述拼装程序之前，应将外模走行梁先放至外模竖框架上，后端插入后吊架上（先在0#段顶板上预留孔安装好后吊架）。两走行梁前端用倒链和钢丝绳吊在前上横梁上。

用倒链将外侧模拖至1#梁段位置，在0#段中部两侧安装外侧模走行梁后吊架，解除0#段上的后吊架。

⑷悬臂浇筑施工工艺

每个T构从1#段开始，对称拼装好挂篮后即可进行悬臂浇筑施工。 a.分片吊装底板及腹板构造钢筋并安放预应力管道。 b.将0#梁段内的内模拖出。 c.根据1#梁段的高度调整下部模板。

d.在顶板和腹板安装下料串筒的位置留洞；在腹板的捣固位置预留孔洞以便砼施工时进行捣固。

e.安装端模板，并与内外模板连结。 f.绑扎顶板钢筋。 g.安放预应力管道。 h.对称浇筑1#梁段砼。 i.砼养护。

j.预应力筋张拉。 k.压浆。 l.挂篮行走。 ⑸挂篮走行

待1#梁段施工完成后，挂篮即可行走，施工2#梁段。 行走程序如下：

a.找平梁顶面并铺设钢（木）枕及轨道。 b.放松底模架前后吊带。

c.在底模架后横梁两侧的吊耳与外侧模走行梁之间安装10t倒链，即底模架悬挂在走行梁上。

d.拆除后吊带与底模架的连结。 e.解除挂篮后端锚固螺杆。

f.轨道顶面安装2个5t倒链（每套挂篮），并标计好前支座的位置（支座中心距梁端50cm）。

g.倒链牵引前支座使挂篮、底模架、外侧模一起向前移动。移动时挂篮后部应设10t保险倒链。

h.在2#梁段上安装外侧模走行梁后吊架，先解除一个1#段上的后吊架，移至2#段，再解除另一个后吊杆移至2#段。

i.安装后吊带，将底模架吊起。 j.拉出内模，挂篮走行完毕。 k.调整2#梁段的立模标高

1#段施工完成以后，挂篮的非弹性变形值已基本消除，在确定2#

段立模标高时，应根椐挂篮的弹性变形值、2#段的立模标高、及1#段在挂篮走行后的实际标高情况进行综合考虑。

⑹挂篮的拆除

待合拢段施工完成后，便可拆除挂篮，拆除顺序如下： ①在梁顶面安装卷扬机，吊着外侧模前后吊杆（底模架吊在走行梁上）徐徐下放，落至船上；或先放底模架，后放外侧模。

②合拢段不用的内模、走行梁，在合拢段施工前拆除，余者可从两端梁的出口拆除。

③拆除前上横梁。

④主构架用吊车分片拆卸，并移至塔吊吊臂活动范围内，然后由塔吊吊下。

⑤拆除轨道及钢（木）枕。 ⑺挂篮施工安全质量注意事项

①挂篮的安装、行走、使用及拆除过程均系高空作业，因此一定要按规定采取安全措施，进行安全教育，并在施工中随时进行检查。

②创造高空作业条件，危险处应设安全网，悬空作业人员必须系安全带，人员操作处要设栏杆；上、下梯需固定牢靠；所有操作人员必须戴安全帽。

③使用的机械设备，应随时检查、维修保养，特别是起重用的千斤顶、倒链、钢丝绳等应有足够的安全系数，如有不符合规定者立即更换；所有动力、照明电路，须按规定铺设，定时检查，确保安全。

④现场技术人员必须经常检查挂篮位置、前后吊带，吊架及后锚

杆等关键受力部位的情况，发现问题及时解决，重要情况及时报告。

⑤检查竖向预应力钢束的位置、数量是否符合设计要求，特别注意后吊带、内外模后吊架预留孔洞位置是否正确及孔洞是否垂直。

⑥施工中应加强观测标高、轴线及挠度等，并分项作好详细记录，每段箱梁施工后，要整理出挠度曲线。

⑦浇筑前后吊带一定要用千斤顶张紧，且两处要均匀，以防承重后和已成梁段产生错台。

⑧施工挠度控制

为能正确合理地控制梁体挠度，应采取如下措施：

a.实际施工中，及时观测几个时段的挠度：挂篮走行前、挂篮走行后、浇筑前、浇筑后、张拉前、张拉后六个状态的挠度变化。

b.在浇筑砼过程中，要及时测量底板的挠度变化情况，发现实际沉落与预留量不符时，应及时调整吊带顶端的千斤顶。

c.合拢前，相接的两个T构最后2～3段，在立模时必须进行全T构联测，以便互相协调，保证合拢精度。

d.T构两边要注意均衡作业，砼浇筑对称进行，挂篮移动时两边距墩中心的距离差不要大于40cm，移动速度缓慢，不大于10cm/min。

⑻变宽部位施工措施

①两片桁架之间的门架与桁架采用销接，当挂篮前移时，将螺栓放松，挂篮到位后，拴紧。

②前顶横梁与桁架用φ32精轧螺纹钢锚固。当挂篮前移时，松锚，挂篮到位后，锚固。

③使用人工导链牵引的方式前移挂篮，以保证两片桁架同步前

进。

第五章 投入的人力和机械设备

一、劳力组织（见表1）

表1 劳力组织

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工种 现场指挥 技术指导 试验员 钢筋工 模板工 电工 张拉工 注浆工 搅拌机司机 司机 合 计 人数 1 1 1 30 20 1 8 4 2 8 76 职 责 现场指挥、协调 技术质量监督、指导 进场原材、设备、砼、砂浆控制检测 钢筋加工、安装，电焊预应力下料、穿束，挂蓝移动。 模板安装，砼振捣、整修、养生，挂蓝移动 保证施工电动设备正常和施工照明 安装锚具、张拉、记录 搅浆、注浆、封锚 搅拌机操作、维修 砼运输车、吊车、砼输送泵驾驶和操作 二、机械设备（见表2）

表2 主要机械设备

序号 1 2 设备名称 菱形挂篮 混凝土拌和站 数 量 2 2 4 2 型 号 HZS50(50m3/h) HNJ5320GJB(8m3) HBT60(60m3/h) 3 混凝土搅拌输送车 4 混凝土输送泵 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 电焊机 对焊机 钢筋切断机 钢筋弯曲机 钢筋调直机 砂轮切割机 吊车 插入式振捣器 发电机 配电柜 千斤顶 千斤顶 千斤顶 螺杆式灌浆机 真空泵 卷扬机 注浆机 倒链 4 2 2 4 2 1 1 8 1 2 5 2 2 2 1 1 1 16 BX-300 UN100 GQ40A GW40 TQ4-14 TCH300 25T Zn系列 TZH75(200kw) SL200 YDC2500 YDC650 QYC270 UBL-3 SZ-2 3T 1.5m3 15t

第六章 经济社会效益分析报告

湾坞特大桥第三联悬灌施工于2006年8月3日开始，12月9日结束；第二联于2007年2月11日开始，6月19日结束。梁底线型圆顺，各节段变形值可控，合拢误差均在规范的要求之内，工程质量

被评为优良。在高速公路防护中未影响通车，保证了交通安全，取得了较好的经济效益和社会效益。

一、经济效益

1、本技术避免了菱形桁架反复横向调节程序，使施工荷载始终位于腹板位置，在保证施工安全的同时还节省了施工人员、机械和材料的投入，施工成本下降、工程经济效益明显提高，施工直接费用比投标预算造价节省15%。

2、工期比业主要求提前62天完成，为福安车站按期铺轨赢得了宝贵时间。

二、社会效益

1、针对悬灌不平衡重及跨高速高速公路施工部分采取的技术措施和施工防护措施得当，保证了施工安全和高速公路的正常运营。

2、湾坞特大桥集高架站桥于一体，三线变五线，为国内桥梁设计、施工首创。施工中采取一系列技术措施，圆满完成了任务，为今后类似工程提供了参考依据，也积累了一定的施工经验。

3、针对悬灌不平衡重问题，采用水箱及混凝土块配重，材料廉价，处理方便。施工完毕，配重用水可用于其他施工或直接排放到地表，混凝土块就地掩埋，节能环保

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