T构挂篮悬臂浇筑施工分析

悬臂浇筑连续梁T构临时固结最大不平衡弯矩取值的探讨摘要：通过对悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥墩梁临时固结计算方法的比较，以及结合相关实例进行分析，总结出墩梁固结设计更为合理的方式，并使设计能够充分考虑施工单位自身的最大风险因素，以满足施工安全。

关键词：墩梁固结设计最大不平衡弯矩一、前言对于预应力连续梁悬臂浇筑法而言，为确保悬臂浇筑过程中的T构安全稳定，相关《施工规范》均要求在悬臂浇筑前“应先将墩顶梁段与桥墩临时固定”。

较多设计图纸给出了悬臂T构的倾覆荷载（最大不平衡弯矩和竖向反力），多数设计图纸却要求施工单位自行设计施工临时固结结构。

例如《常嘉高速公路施工图设计》中的4标白蚬湖特大桥为主跨120mT构，8标太浦河特大桥为主跨100mT构，但设计图纸给出的主墩临时固结方案却都是一样的，均采用墩顶一侧104根Ф32钢筋作为锚固钢筋，并没有给出设计的倾覆荷载，只是要求施工单位参考并自行设计，此种设计墩顶预埋104根钢筋的方法到底合理不合理，锚固钢筋数量是多了还是少了，都不得而知，可见图纸的方法并不值得完全借鉴。

自从有了挂篮悬浇施工技术，关于墩梁临时固结抗倾覆设计荷载的标准取值，一直就没有一个定量的、统一的标准。

不管是相关《设计规范》还是相关《施工技术规范》，都没有明确的规定。

二、常规T构内力取值标准关于墩梁临时固结抗倾覆设计荷载取值问题，以前有的做法是按T构单侧结构重量不对称偏载超方5%～10%取值，这种方法有些臆断，没有科学性。

后来又有按最大不平衡荷载20t设计的，按这个标准作为施工过程控制的尺度，相对科学合理，但还是与施工单位自身最不利工况相差甚远。

现在不论是在网上，还是书店里的发行作品中，对于最大不平衡弯矩的取值是千差万别，标准各异，通过对各种工况的全面对比分析，T构倾覆的最不利工况是：以挂篮连带悬臂节段混凝土意外坠落后的不对称偏载为最大倾覆荷载。

这只情况是施工单位的最不利因素，这种工况以最大悬臂端节段为最不利。

J IA N Z A OJ I SH U㊀«工程与建设»㊀２０２０年第３４卷第３期５２１㊀收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ０５;修改日期:２０２０Ｇ０４Ｇ１６作者简介:魏明亮(１９８８－),男,河南舞阳人,硕士,工程师．悬臂法施工连续梁临时固结体系抗倾覆计算分析魏明亮,㊀刘三奇(安徽省综合交通研究院股份有限公司,安徽合肥㊀２３０００１)摘㊀要:在预应力混凝土连续箱梁悬臂施工过程中,为保证梁体施工期间结构稳定和安全,需对梁体施工时实施临时固结措施.该文结合滁河干渠特大桥跨沪陕高速(６０＋１００＋６０)m 连续梁悬臂施工实例,详细介绍临时固结设计施工及抗倾覆稳定性检算方案,确保梁体结构的稳定和安全.关键词:悬臂施工;预应力连续梁;临时固结;抗倾覆稳定性中图分类号:U ４４２㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:１６７３Ｇ５７８１(２０２０)０３Ｇ０５２１Ｇ０２㊀㊀挂篮悬臂法施工在跨河㊁跨路及高墩大跨等桥梁的施工中具有出显著的优势,因此该方法在预应力连续梁施工中得到广泛应用.在预应力混凝土连续梁悬浇施工过程中,由于不对称浇筑㊁一侧混凝土超重等因素都会在墩顶引起不平衡弯矩,并可能引发梁体倾覆.为了抵抗不平衡弯矩的作用,防止意外发生,设计及相关规范文件均要求设置墩梁临时固结措施.查阅相关资料,墩梁临时固结抗倾覆计算没有统一的方法.同时临时固结方案一般由施工单位自行设计.设计文件一般会给出最大不平衡弯矩M 和相应的竖向反力N .以设计文件为依据计算的支反力大多为压应力.在施工中,如果在悬臂浇筑过程中,挂篮及浇筑混凝土突然坠落,在这种工况下,最不利的倾覆弯矩有可能会产生拉应力,进而引发T 构倒塌,必然导致重大人员伤亡及经济损失,这虽然是施工中的特殊事件,但仍要引起施工单位的高度重视,避免此类安全事故的发生.该文结合工程实例按悬臂不同施工阶段来模拟挂篮可能坠落工况,对每个工况进行模拟分析计算不平衡弯矩,工况荷载考虑一侧挂篮自重及梁段混凝土自重,计算结果与施工图设计说明检算的不平衡弯矩比较取最不利弯矩,由最不利弯矩检算临时固结稳定性.１㊀工程实例滁河干渠特大桥跨沪陕高速(６０＋１００＋６０)m 连续梁０＃块长１４m ;中心高７．２m ;底宽６．７５m ,总方量为４８５．１m３,重量为１２１２．７５t .０＃块等截面长度为４m ;变截面长５m ,单侧外露墩身梁体长度为５．２m .桥梁纵断面如图１所示,横断面如图２所示.图１㊀纵断面布置图图２㊀横断面布置图在悬臂施工过程中,常用的临时固结方法见表１.表１㊀临时固结方法分类表序号临时固结方法１墩顶预埋钢筋和硫磺砂浆临时固结垫块组成墩梁固结２墩顶预埋钢筋和砂筒组合成墩梁固结３钢管混凝土或钢筋混凝土立柱与桩内预埋钢筋组合成墩固结４预应力钢筋与钢管组合成墩梁固结㊀㊀滁河干渠特大桥跨沪陕高速(６０＋１００＋６０)m 连续梁０＃块临时固结采用两侧布置的４根钢管柱组成临时固结体系,钢管柱采用直径１０００m m 钢管,内部浇筑C ３０混凝土,钢管柱顶㊁底部采用底部设直径２５m m 粗钢筋分别与０＃块及承台联结,钢筋环向布置２０根钢筋,钢管柱底与承台间并设预埋钢板进行焊接,并采用加劲肋加强,在钢管顶部设置钢板.２㊀仿真分析计算采用桥梁结构有限元分析软件M I D A SC i v i l ２０１２建立T 构最大悬臂状态的空间离散模型,按悬臂不同施工阶段来模拟挂篮可能坠落工况,对每个工况进行模拟分析计算.T 构最大悬臂仿真模型如图３所示,工况划分及内容见表２.１２５J IA N Z A OJ I SH U５２２㊀«工程与建设»㊀２０２０年第３４卷第３期图３㊀T 构最大悬臂仿真模型表２㊀工况划分及内容工况内容工况１~１３１~１３＃梁段挂篮及混凝土坠落工况１４设计不平衡弯矩２．１㊀材料特性各构件材料的容重及弹性模量等参数见表３.表３㊀材料特性值名称容重/(k N /m３)弹性模量/(N /m m２)混凝土２６３．４５e ＋００４钢材７８２．０６e ＋００５２．２㊀荷载组合施工图设计说明检算不平衡弯矩考虑:(１)一侧混凝土自重超重５％.(２)一侧施工线荷载为６．４k N /m ,另一侧为３．２k N /m .(３)施工挂篮的动力系数,一侧采用１．２,另一侧采用０．８.(４)节段浇筑不同步引起的偏差,控制在２０t 以下.(５)一侧风向上吹,按风压强度W ＝８００P a.设计文件未考虑一侧挂篮突然坠落的情况.本次检算考虑一侧挂篮及梁段混凝土掉落.由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态.因此最不利荷载组合为:挂篮自重＋悬臂端块段混凝土自重＋梁体自重,梁体自重由软件自动计算,挂篮自重按６５０k N .抗倾覆稳定性验算结果见表４.表４㊀计算结果汇总表工况钢管柱临时固结未坠落侧反力/k N坠落侧反力/k N工况１３７３７２．３１１１４．６工况１４６０６３．２１８５３．６㊀㊀㊀备注:支反力为一侧单钢管立柱支反力.由表４结果可知,在工况１３下即最大悬臂状态下挂篮及砼坠落,钢管立柱临时固结支撑处最大压反力为７３７２．３k N .在工况１４即设计不平衡弯矩为６１５２６k N m ,钢管立柱临时固结支撑处最大压反力为６０６３．２k N .取反力较大值７３７２．３k N 进行验算:钢管立柱直径为１０００m m ,壁厚１４m m (Q ２３５),钢管内部灌注C ４０混凝土.按«钢管混凝土结构技术规范»(G B５０９３６－２０１４)验算其承载能力如下:N u ＝φe φl N ０㊀㊀当θɤ１/(α－１)２时:N ０＝０．９A C f c (１＋αθ)㊀㊀当θɤ１/(α－１)２时:N ０＝０．９A C f c (１＋θ＋θ)θ＝A s fA c f c㊀㊀系数α取值见表５.表５㊀系数α取值混凝土等级α值ɤC ５０２C ５５~C ８０１．８㊀㊀柱的等效计算长度:L e ＝１２．２４m ;钢管外直径:D ＝１m ;钢管内核心混凝土横截面面积:A s ＝３．１４ˑ４８６２＝７４１６５５．４４m m ２;钢管横截面面积:A s ＝３．１４ˑ(５００２－４８６２)＝４３３４４．５６m m ２;钢管混凝土构件的套箍系数:θ＝A s f s /A c fc ＝０．５９９;钢管混凝土轴心受压短柱的强度承载力设计值:N ０＝０．９A c fc (１＋αθ)＝２９３４３．９k N ;钢管混凝土轴心受压短柱的强度承载力设计值:N u ＝ψL ˑN ０＝０．８１ˑ２９３４３．９＝２３７６８．６k N＞７３７２．３k N .安全系数＝２３７６８．６/７３７２．３＝３．２２＞１．５,满足要求.３㊀结束语通过对滁河干渠特大桥跨沪陕高速(６０＋１００＋６０)m 连续梁临时固结体系抗倾覆计算分析探讨,可为类似连续梁悬臂施工临时固结体系抗倾覆检算提供参考.针对临时固结体系设计及悬臂施工过程提出如下建议:(１)悬臂T 构除计算抗倾覆稳定性检算除考虑设计文件提供的倾覆参数外,还应考虑施工过程中的特殊情况.悬浇梁施工过程中T 构最大倾覆弯矩是在悬浇最远节段时挂篮及新浇筑混凝土坠落产生.(２)挂篮及新浇筑混凝土坠落产生的倾覆弯矩对临时支座可能会产生拉应力.(３)悬臂浇筑混凝土时,尽量保持同步浇筑.无法同浇筑时,可采取分阶段交替浇筑.在混凝土分阶段交替浇时,悬臂两端混凝土偏差应严格控制在５方以内.(４)在悬臂施工中,尽可能避免挂篮坠落的情况发生,特别是大跨径的连续梁.参考文献[１]㊀苏克啟．悬臂法施工连续梁临时固结体系的计算探讨[J ]．科技资讯,２０１４(３):９５－９６．[２]㊀郅友成．悬臂浇筑连续梁临时固结体系计算分析[J ]．铁道建筑技术,２０１４(z １):６１－６４．[３]㊀丁东．连续梁悬臂施工临时固结设计与检算[J ]．城市道桥与防洪,２０１３(７),２２２－２２３．[４]㊀高翔,李广平．南丫大桥上部施工０＃块临时固结施工技术[J ]．中国水运(下半月),２０１２,１２(４):１９６－１９７．[５]㊀王兴忠,谭崇杰,纪彦飞．连续弯梁桥临时支座设计及受力分析[J ]．甘肃科技,２０１１,２７(２４):１２６－１２８．[６]㊀中华人民共和国交通运输部．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范:J T G３３６２－２０１８[S ]．北京:人民交通出版社,２０１８．[７]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部．钢管混凝土结构技术规范:G B５０９３６－２０１４[S ]．北京:中国建筑工业出版社,２０１４．２２５。

悬臂浇筑法施工悬臂浇筑时预应力混凝土连续梁常用施工方法之一，适用于连续梁桥、T 形刚构桥、斜拉桥等桥型，它的特点是不需要在胯间设置支架，使用少量施工机具设备，便可很方便地跨越深谷和河流，适用于大跨径连续梁桥的施工。

梁段划分悬臂浇筑施工时,梁体一般要分成四部分浇筑。

O号块一般为5~10m , 悬臂分段一般为3~5m ,边孔支架现浇梁段一般为2~3各悬臂浇筑分段长，主梁跨中合龙段一般为l~3m0。

号块施工技术要点1、施工支架采用悬臂浇筑法施工时，墩顶0号块梁段在支架上立模现浇，并在施工过程中设置临时桥墩进行锚固，使0号块梁段能够承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。

施工支架可根据承台形式、墩身高度和地形情况, 分别支撑在承台、墩身或地面上。

施工支架可由万能杆件、贝雷桁架及型钢等组成，也可采用钢筋混凝土构件作临时支撑。

常用施工支架有扇形支架、高墩支架。

支架的顶面尺寸，根据拼装挂篮的需要和拟浇梁段的长度确定,横桥间的宽度一般比箱梁底板宽出L5~2.Om ,以便设立箱梁的夕M则模板。

2、支座(1)支座垫石。

垫石是永久支座的基石。

支座安装对平整度和对中精度要求较高，垫石高程误差应小于2mm ,为此垫石分两层浇筑。

首层的浇筑标高比设计标高低15cm。

第二层应利用带有整平器的模板，控制浇筑标高比设计标高稍高，再利用整平器及精准水准仪量测，反复整平混凝土面。

(2)临时支座。

大跨径预应力混凝土梁桥采用悬臂施工法施工，如结构采用T形钢构，因墩身与梁本身采用刚性连接，所以不存在梁、墩临时固结的问题。

悬臂梁桥与连续梁桥采用悬臂施工法时，为保证施工过程中结构的稳定可靠，必须对O号块梁段与桥墩采取临时固结措施或支撑措施。

临时支座的作用是在施工阶段临时固结梁、墩，承受施工时由墩两侧传来的悬臂梁段荷载，在梁体合龙后拆除和进行体系转换。

3、预应力施工：预应力混凝土的施工请查看原上传的内容——后张法预应力梁预制方法施工挂篮技术要点挂篮是悬臂浇筑施工的主要机具。

挂篮悬臂浇筑法施工技术图文详解一、挂篮的介绍大跨径的预应力混凝土连续梁广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工。

所谓挂篮施工，是指浇筑悬臂梁桥时，采用吊篮方法，就地分段悬臂作业。

它不需要架设支架和不使用大型吊机。

挂篮施工较其他方法，具有结构轻、拼制简单方便、无压重等优点。

（一）挂篮构造挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，锚固悬挂在已施工梁段上，在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设，混凝土灌注和预应力张拉，压浆等作业。

完成一个节段的循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一节段的悬灌，如此循环直至悬臂灌注完成。

（二）挂篮施工的主要工作内容用挂篮悬臂施工的主要工作内容包括：在墩顶浇筑起步梁段(0#块)，在起步梁段上拼装悬灌挂篮并依次分段悬浇梁段；最后施工边跨及中跨合拢。

（三）挂篮分类一般桁架式挂篮可分为三角挂篮、菱形挂篮、弓弦式挂篮、平弦无平衡重式挂篮四种；（32+48+32）m连续梁选用三角挂篮，其优点在于结构简单、自重轻、受力明确、稳定性好、变形性小。

三角挂篮菱形挂篮弓弦式挂篮（四）三角挂篮的构造三角挂篮由①主桁架系统、②走行系统、③锚固系统、④吊挂系统、⑤工作平台系统、⑥模板系统六大部分组成。

①主桁架系统：主要由三角形主桁架及前上横梁组成，其杆件均为型钢焊接而成。

②走行系统：主要由导链、走行轨道、内模及外模走行梁、前滑座、后钩座等组成。

③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。

平台系统前端通过精轧螺纹吊杆和吊带锚固在前上横梁上。

④吊挂系统：主要由精轧螺纹吊杆、吊带、小型分配梁、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。

⑤工作平台系统：主要由前下横梁、后下横梁、底模花架等组成。

⑥模板系统：由内模、侧模、底模组成。

二、挂篮施工技术主要工艺流程桩连续梁灌篮施工顺序图解（一）0 # 段的浇注0#段位于桥墩上方，灌注0#段相当于给挂篮提供一个安装场地。

悬臂浇筑连续梁施工控制要点及控制措施第一部分悬灌梁施工程序连续梁桥采用悬臂浇筑施工时,因施工程序不同，有以下三种基本方法：逐跨连续悬臂施工法、T构—单悬臂梁施工法、T构—双悬臂梁—连续梁施工法。

一、逐跨连续悬臂施工法（一）施工程序1、首先从边墩开始将梁墩临时固结，进行悬臂施工；2、岸跨边段合拢，边墩的临时固结释放后形成单悬臂梁;3、从次边墩开始，梁端临时固结，进行悬臂浇筑施工；4、次边跨中间合拢，释放次边墩的临时固结，形成带悬臂的两跨连续梁；5、从另一端次边墩开始，次边墩进行梁墩固结，进行悬臂施工；6、另一端次边跨合拢，释放另一端次边墩临时固结，形成带悬臂的三跨连续梁；7、按上述方法依次类推进行；8、最后岸边跨边段合拢，完成多跨的连续梁施工。

(二)施工特点上述逐跨连续悬臂法施工,从一端向另一端逐跨进行，逐跨经历了悬臂施工阶段，施工过程中进行了体系转换。

逐跨连续悬臂法施工可以在已建成的桥面上进行机具设备、材料、混凝土运输，方便了施工。

(三)适用范围该法每完成一个新的悬臂并在跨中合拢后，结构稳定性、刚度便得到了进一步加强,所以逐跨连续悬臂法常在多跨连续梁及大跨长桥中采用。

二、T构—单悬臂梁—连续梁施工法（一）施工程序1、首先从边墩开始，梁墩固结,进行悬臂施工；2、岸边边段合拢，释放边墩临时固结，形成单悬臂梁;3、另一端边墩进行施工，梁墩固结，进行悬臂施工；4、岸边边段合拢，释放另一端边墩临时固结,形成单悬臂梁；5、中跨中段合拢，形成三跨连续梁结构。

（二）施工特点本施工施工方法可以多增设两套挂篮设备，两边墩同时悬臂浇铸施工,再到两岸边跨段合拢,释放两边墩临时固结，最后中间合拢成三跨连续梁，以加速施工进度,达到缩短工期的目的。

（三）适用范围使用于多跨连续梁几个合拢段同时施工的方案,在3～5跨连续梁施工中是常用的施工方法。

三、T构—双悬臂梁—连续梁施工方法(一）施工程序1、从边墩开始，梁墩固节后，进行悬臂施工；2、再从另一端边墩开始，梁墩固节后，进行悬臂施工；3、中间跨中间段合拢，释放两边墩临时固结，形成双悬臂梁；4、岸边边跨中间段合拢；5、另一岸边边跨中间段合拢，完成三跨连续梁施工。

悬臂浇筑法施工（挂篮施工）悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。

预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换,即在悬臂施工时，结构的受力状态呈T形刚构，悬臂梁，待施工合拢后形成连续梁。

因此，在桥梁设计中在考虑施工过程的应力状态;要考虑由于体系转换及其他因素引起结构的次内力。

内时为使施工受力与运营状态结构的受力尽量吻合,通常用悬臂施工的连续梁桥选取变截面梁。

预应力混凝土连续梁桥在悬臂施工时，由于墩梁铰接而不能承受弯矩，因此，施工时要采取措施临时将墩、梁固结。

待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态,这是连续梁采用悬臂施工法的一个特点.悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备,不影响桥下通航、通车,施工不受季节，河道水位的影响，并能大跨径桥上采用,因此得到广泛的使用。

悬臂浇筑的施工方法是大跨连续梁桥的主要施工方法。

1、0#梁段施工0＃梁段施工，首先通过预埋在主墩墩身里的特制点板,用“N"型万能杆件拼组桁架式扇形托架，四片主桁联结形式桁架式结构，其上铺设两层型钢垫梁.支架预压采用液压千斤顶施加集中力进行等效预压,以消除支架的非弹性变形，然后立模、浇筑0#。

0＃梁段外模采用大块钢模板，以确保梁体的外观质量。

2、挂篮悬臂施工0＃梁段施工完成后，在其上部拼装挂篮，悬臂对称逐段浇筑各标准段。

其工艺流程如下：挂篮是悬臂浇筑法施工的主要设备，它可没轨道走行,支承在已完成的梁段上,用以进行下一个梁段的施工。

（1）挂篮的结构形式：菱形挂篮由菱形桁架，悬吊系统、锚固系统、底模平面、内外模板及走行系统组成。

（2）主要特点①菱形挂篮外形美观，结构简单，杆件受力明确。

②作业面宽阔,便于钢筋及预应力管道安装，能加快施工速度,缩短梁段施工循环周期。

根据其它箱梁使用情况,梁段最短施工周期5。

2天,平均6—8天.③利用桁架前后支座,使桁架在轨道上走行，无需平衡重,操作方便，移动灵活、平衡，外模,底模随桁架一次到位.挂篮移动时间短，一般只需2-4小时即可就位。

T型刚构桥箱梁挂篮施工技术交底一、挂篮的结构及相关依据本工程施工作业的挂篮为三角形型钢组合挂篮，主要由三大部分组成，即：三角主桁系统、悬吊系统和行走系统。

全桥共计挂篮为4套，左右幅箱梁各2套。

由于主梁0#块件长度为11m，小于挂篮主纵梁长度，因此，在施工1号箱梁节段时，两侧挂蓝的尾部须搭接，也就是说，挂篮柱桁片没有在箱梁腹板正中。

挂篮操作细则编制依据：《重庆涪陵青草背长江大桥南引桥T 构施工设计图》、《T构施工方案》、《挂篮设计施工图》、《挂篮荷载试验方案》、《挂篮荷载试验成果》。

二、挂篮安装行成工艺挂篮荷载试验完毕→测量放线→行走轨道安装→安装反力钩和立柱中支承块→安装主纵梁→安装后锚杆→安装立柱并临时稳定→安装斜拉带→上顶立柱（大约10t力）张紧斜拉带→拼装两立柱间横向连接杆→安装前后上横梁→安装吊带吊杆→安装前、后下横梁→安装底纵梁及底横梁→箱梁节段施工。

三、箱梁悬臂浇筑施工工艺流程T梁刚构箱梁设计分为左右对称19个节段，其中1—7号节段取长3.5m，8—14号节段取长4.0m，15—19号节段长5.5m.1、箱梁节段全断二次浇注施工流程：挂篮前移就位→轴线及标高调整→箱梁底板、腹板钢筋，竖向预应力束安装→腹板侧模就位、校正→检查→第一次砼浇注→养护、凿毛→箱梁顶板底模安装就位→剩余腹板钢筋、顶板底层钢筋安装→纵横向预应力束安装→顶板顶层钢筋安装→检查→第二次砼浇注→养护、砼断面凿毛→预应力张拉、压浆→前移挂篮2、箱梁节段（高度小于9.0m）全断面一次浇注施工流程：挂篮前移就位→轴线及标高调整→箱梁底板、腹板钢筋，竖向预应力束安装→腹板侧模就位、校正→箱梁顶板底模安装就位→剩余腹板钢筋、顶板底层钢筋安装→纵横向预应力束安装→顶板顶层钢筋安装→检查→砼浇注→养护、砼断面凿毛→预应力张拉、压浆→前移挂篮3、测量工作必须参加挂篮悬浇施工的过程控制，悬浇施工时测量工作的流程：①、挂篮前移到位后轴线及平台前端高程的测量。