主梁施工方法及支架现浇原理

斜拉桥与其他梁桥相比，主梁高跨比很小，梁体十分纤细，抗弯能力差。所以其施工方法，必须充分利用斜拉桥结构本身特点，在施工阶段就充分发挥斜拉索的效用，尽量减少施工荷载，使恒载在施工阶段和成桥阶段的内力状态大体相当。

斜拉桥混凝土主梁施工方法主要有挂篮悬浇、支架现浇和预制件拼装，也可以采用顶推法和平转法等。挂篮悬浇方法即利用普通挂篮和牵索挂篮分节段悬臂浇筑，后面主要讲述牵索挂篮悬浇斜拉桥主梁的方法。支架现浇法较多用于边跨施工和较小跨度、净高的主梁施工。预制件拼装法简单地说就是将主梁分节段在梁场利用长线台座或部分长线台座预制，保证梁段拼装线形及相邻梁段接触面匹配，然后在桥位处将各节段梁按顺序拼装成型。斜拉桥钢梁的安装也类似于此方法。

1. 牵索挂篮分节段悬臂浇筑

牵索挂篮一般由挂篮承重平台，牵索及其锚碇系统，吊挂、升降及走行系统，抗剪系统，及锁定微调系统以及必要的压重、安全脚手等基本系统组成，其总重通常控制在灌注节段重量的0.3～0.5 倍。

（1）挂篮承重平台。

挂篮承重平台由两侧的主受力纵梁及其间的纵横梁组成，作为混凝土箱梁现浇施工的平台；平台后端与已浇梁体锚固传力。因挂篮承重平台与已灌注梁体的固接形式不同，挂篮一般可分为两大类：

第一类为长平台牵索挂篮，其原理是挂篮两侧的主纵梁在已浇梁体下侧向后延长一个节段，并使主受力纵梁与已浇梁段锚固，以传递牵索水平分力、弯矩。纵梁前端做成弧形，使之适应牵索角度的变化。

第二类为短平台牵索挂篮，其原理是在已灌注的梁体顶面上安装有两个节间以上长度的受力主梁。主梁后方锚固在已灌注的梁体上，挂篮底平台通过前后吊挂悬吊在已浇梁段及挂篮主梁的前端，挂篮梁顶主梁承受节段混凝土悬浇弯矩，底平台主纵梁后端抗剪装置承受牵索水平分力。

（2）牵索锚碇系统。

利用各节段对应的斜拉索，以特制的加长连接设备锚固在挂篮前端成为牵索。在主纵梁前端设计为一个弧形的叉型钢结构，以适应斜拉索倾角的不断变化。

（3）吊挂、升降及走行系统。

在长平台牵索挂篮主纵梁的后端及已浇梁段的前端分别设有前后吊挂系统，利用它可进行挂篮的固接、下降脱模及上升等功能。挂篮的走行方式相对比较灵活，可以通过底平台前后横梁两端设置的前后挂钩，在混凝土梁体的外侧翼板上纵向滑移；也可以通过在梁顶上设置辅助走行纵梁及在前一节段混凝土箱梁底板下方反锚后走行框，底平台的前后点分别在梁顶走行纵梁及后走行框上滑行。

在短平台牵索挂篮中，挂篮主梁既作为浇筑混凝土时的前端支点，又作为挂篮底平台向前滑移的前端导梁。在节段灌注完毕，解除牵索后，先走行挂篮主梁，然后走行挂篮底平台。

（4）抗剪系统及锁定微调系统。

临时牵索在张拉后产生的水平力，必须在挂篮的底纵梁或承重平台后方设置水平抗剪装置将此水平分力直接传至已灌注的梁体上。

（5）挂篮悬浇施工工艺流程。

挂篮试验：挂篮在0 号块段施工完成，进行挂篮安装、称重、静载试验。

挂篮荷载试验的目的：测定挂篮的自重，为施工控制积累数据，模拟节段施工各工况下的加载过程，检验牵索挂篮结构的安全性，测量挂篮各工况下的各关键部位的变形，以作为挂篮底模标高调整的基准。

标准段施工工序为：挂篮就位调整→挂索、第一次调索→绑扎钢筋、安装内模及预应力系统→浇筑部分混凝土→分次中间调索→浇筑100%混凝土→混凝土养生、张拉预应力及压浆→体系转换、索力终拉。

悬浇块段完成后进行全桥调索，然后施工斜拉桥主梁边跨合龙段。边跨合龙段施工时可采用中跨挂篮前移进行平衡压重。边跨挂篮拆除后，中跨挂篮前移施工中跨单悬臂块段。最后悬浇块段施工完成后，进行全桥调索，线形符合要求后，浇筑斜拉桥中跨合龙段，全桥合龙后拆除挂篮。

（6）主梁线性控制。

斜拉桥工程本身可以看作一个系统工程，斜拉桥的建设过程是设计与施工高度耦合的过程。在施工过程中我们不仅要控制好挂篮标高、节段混凝土灌注方量、立模及拉索时间、施工荷载，减小混凝土离散性，而且要做好主梁标高测量、塔偏及日照影响观测，同时密切配合监控及监理，准确及时地采集原始数据，以实现大跨度单索面斜拉桥的精确合龙。斜拉桥主梁前端变位幅度大，采取牵索挂篮浇筑节段混凝土，在浇筑一定节段混凝土量时调整一次或几次牵索索力，早上日出前上报测量资料。其中已浇节段主梁和待浇节段主梁混凝土浇筑后的高程以绝对高程进行监测，原始点应从墩塔上传递，并定期复测塔上高程原点；节段主梁里程以水平线长度控制，以墩中心线里程为原点，并定期复测；节段主梁中线以相邻桥墩中心点测量，并定期进行全桥中心线联测。特别是至合龙块前几个节段必须与已浇梁体中心线联测。监控单位给各施工节段下达的索力与高程理论值，在各节段施工前均根据前一节段的施工测试结果进行修正。

（7）施工注意事项。

混凝土裂纹的预防和控制，模板拼接应密贴、预紧；接缝处凿毛应彻底并清洗干净；混凝土灌注应按斜向分段、水平分层、连续灌注。纵向应从悬臂端向墩中心线方向分层浇筑振捣，以克服挂篮变形引起主梁开裂。

加强对梁体混凝土养护，拆模时间应控制，索道管安装应严格按索道管的三维坐标值及三向角度精确测量定位。施工中还应考虑控制主梁线形设定的挂篮底模标高、挂篮弹性变形、温差变化、塔柱变位等因素的影响。总的原则是先调索道管，再挂牵索，索道管调整按索工作点平面位置实测，索工作点高程按各节段底模高程测量，并适当考虑斜缆索的垂度影响，实测中将温差影响消除。

2. 主梁节段预制拼装施工

在斜拉桥施工中，主梁采用梁场预制、吊装悬拼的施工工艺，容易保证主梁梁块施工质量。

（1）主梁节段预制。

用于预制悬拼的主梁应提前预制，在预制梁场的存放时间应满足设计要求。预制梁段在条件许可时应尽可能整跨、半跨或划分成若干段采用长线法制造。预制悬拼的桥梁应按设计要求设置湿接缝以便更好地调整线形。预制梁场应合理布置预制梁台座、存梁台座、起吊设备、称重设备、混凝土工厂、钢筋加工场等。

（2）制梁台座。

制梁台座的设置数量由预制梁场大小、制梁周期、存梁周期、吊装进度等结合经济因素综合考虑确定。制梁台座应坚实，设计应考虑地基下沉对台座的影响，台座表面应光滑平整，并与梁底平面相一致；台座表面应考虑预制时台座与底模的压缩对设计图纸要求的拼装成桥后梁体线形的影响。

（3）制梁模板。

预制梁块模板宜采用钢模板，内模宜优先考虑采用钢模板，在计算荷载作用下，对模板及其支架按受力程序分别验算其强度、刚度和稳定性。斜腹板和横隔板下宜布设附着式振动器，以弥补这些部位插入式振动器振动困难的不足。(www.xing528.com)

（4）梁体混凝土。

混凝土浇筑顺序：先底板，后轮流浇筑竖腹板、斜腹板、横隔板，再浇筑顶板。浇筑竖斜腹板和横隔板时，采取水平分层方法，分层厚度为35～40 cm，从一端向另一端交替进行。整个梁块应一次浇筑完成，并在混凝土初凝前浇筑完毕。混凝土初凝后，及时覆盖洒水养护，养护时间一般不少于7 d；当平均气温低于5 °C 时，按照冬季施工方法进行养护，并应覆盖保温。

不承受竖向荷载的端模可在混凝土强度达5 MPa 时拆除，外侧模和顶板底模在混凝土强度能承受自重力及其他可能的叠加荷载或按要求张拉一定的预应力后方可拆除。拆模后，对梁块进行编号，并注明浇筑日期。

（5）匹配面。

梁块匹配预制时，将前一块梁的端面（贴隔离层或涂隔离剂）作为后一梁块的端模，使梁的接缝面完全吻合，此接缝的两个梁端面称为匹配面。

在匹配面间设置隔离层前，应先模拟施工条件，在现场作工艺性实验，观察隔离和清洗效果。前一梁块匹配面端模与外侧模的接缝，以及与预留管道间的间隙要求密贴不得漏浆。端模安装前应涂刷脱模剂。一般情况下匹配面应保持原状，表面清理可用电动钢刷、轻喷砂或清洗。

（6）梁块称重与标记。

在称重台座的4 个支点处设置称重传感器，对每一个预制梁块进行称重。预制梁块的重量不仅是梁块吊装的重要数据，也是主梁悬拼监控时的重要基础资料；预制梁块的称重应认真对待，确保数据真实可靠。

在预制梁块箱梁内侧适当位置用红油漆对本梁块的参数进行标记，主要记录以下数据：梁块编号、混凝土浇筑日期、预应力张拉日期、预应力孔道压浆日期、梁块重量。

3. 主梁吊装悬拼

主梁吊装悬拼工作是在主梁0 号块（一般为支架法现浇施工）施工完成后进行的。为保证斜拉桥在主梁吊装悬拼施工状态下的稳定性，在主梁吊装悬拼前应将塔、梁间在竖向、纵向、横向临时锁定。主梁悬拼后合龙段临时锁定施工时同时进行塔、梁间临时锁定的解除，并做好临时锁定解除前后主梁、塔柱位移变化的观测记录工作。

（1）架梁吊机结构。

架梁吊机主要结构由构架、可移式定滑轮组及其平移机构、液压站、吊具、液压卷扬机、滑道及整体前移机构、锚固结构、司机室、电气系统、整机水平调节千斤顶、环链手拉葫芦组成。

（2）主梁悬拼。

起吊梁块试拼合格后，通过吊架上的纵推油缸使起吊梁块与已拼梁块之间有 400～500 mm 的顺桥向距离（满足梁块间涂胶以及涂胶后对位拼接的空间要求）。涂胶完成后，将起吊梁块退回到预拼的位置，精确对位后张拉主梁纵向预应力，使胶拼材料在压力状态下固化（固化压力应不小于0.2 MPa 或根据设计要求执行，挤压应在3 h 以内完成）。

可以通过以下手段实现梁块的全方位位置调整：通过吊架两侧提升设备的同步升降调整梁块的高程位置，通过两侧提升设备的不同步升降调整梁块的横桥向高差，通过吊挂在吊架和梁块之间的倒链调整梁块顺桥向的扭角，通过在起吊梁和已拼梁块之间设置千斤顶调整起吊梁块的顺桥向位置。

（3）湿接缝施工。

在干拼梁块一定距离后需用现场浇筑的湿接缝对梁块进行拼接。采用湿接缝的主要目的为调整梁体线形。因此，湿接缝后的第一个梁块定位显得十分重要。其高度、纵轴线、仰角、水平扭角应符合监控部门的要求。

测量调整吊装梁块的三维坐标，满足中线和里程要求后通过接头短筋焊接与设置剪刀支撑临时固定。全部过程必须有测量跟踪监控。

（4）匹配面涂胶。

需胶拼的梁块在试拼时按湿接缝梁块的测量定位方法进行准确定位，满足精度要求后方可移开梁块。胶拼材料的配方应通过实验确定，不同的固化温度应选用不同的配方，以满足现场操作要求。

采用先上后下的涂刷办法。为加快进度可分两个或多个工作面同时进行配胶涂刷，涂刷工作宜在30 min 内完成。涂胶厚度以1 mm 为宜，最厚不得大于1.5 mm。

环氧树脂涂刷完毕后移动吊架平移机构使匹配面对接。张拉预应力筋使匹配面形成不小于0.2 MPa 的压力，胶结料在均匀压力作用下固化。

（5）挂索、调索及吊机走行。

4. 主梁合龙

主梁合龙为梁部施工的关键工序，施工时应将全桥作为整体，结合外部的施工环境综合考虑，克服梁段混凝土的收缩徐变、梁体温差效应及风荷载或外力冲击等因素所带来的不利影响，选择合适的施工方案。该工作应按照以下各条原则进行：

（1）按设计部门的要求选择合适的时间拆除架梁、挂篮设备。

（2）合龙前两悬臂端高差需严格控制，高差过大时可根据设计监控要求的调整办法使高差调整到允许范围。

（3）用临时钢支撑（必要时加临时预应力）进行临时锁定，随即解除塔、梁间临时约束，进行体系转换。

（4）采用补偿收缩混凝土浇筑，浇筑时应按照设计合龙温度进行。

（5）浇筑合龙段混凝土时应选择良好天气进行，风力不得大于3 级。应采取措施避免大型机械荷载和斜拉索产生振动影响混凝土浇筑。

（6）合龙段混凝土达到设计要求强度后张拉主梁预应力，然后解除合龙段临时锁定结构。