大跨度T形刚构桥悬臂浇筑施工及监测关键技术

摘要: 随着交通运输需求的不断增长，大跨度T形刚构桥以其跨径优势和结构整体性受到广泛青睐。本文围绕大跨度T形刚构桥悬臂浇筑施工关键技术展开探讨，首先概述了悬臂浇筑施工方式及其主要装备，然后结合具体工程概况，详细阐述了托架设计、挂篮安装、混凝土浇筑及温控措施等内容，重点分析了挂篮结构设计与安装、箱梁模板控制，并提出了全过程质量保障和监测方案，为实现高效、安全、精准的悬臂浇筑施工提供了系统化参考。

关键词：大跨度T形刚构桥；悬臂浇筑；挂篮结构；质量监测

引言

悬臂浇筑施工方式因无需大型临时支架、对环境干扰小且适应性强，成为该类桥梁施工的首选，但悬臂浇筑工艺对模板、托架、挂篮及混凝土性能提出了高要求，同时施工过程中的不平衡荷载、温度应力和整体变形均需精准控制。

1大跨度连续刚构桥悬臂浇筑施工概述

在大跨度连续刚构桥的施工体系中，悬臂浇筑施工以其无需大跨度支架、减少对交通及水下环境干扰的优势，成为主流的桥梁建造方式。首先，通过在墩台或主塔上架设临时支撑平台和悬臂梁，施工方可以在桥中线处依次向两侧逐段浇筑混凝土，形成对称受力的连续结构。此法从技术上克服了传统支架法因跨度过大而需大量材料及费用的难题，同时也有效降低了对上跨铁路、河道及岸线生态的影响 [1]，同时强调全过程监测与数字化管理，为实现高效、安全和绿色施工奠定了坚实基础。

2 大跨度连续刚构桥悬臂浇筑施工及监测关键技术

2.1工程概况

成南扩容LJ4-1标涉铁段上跨兰渝铁路大桥采用40m简支 T 梁+ T形刚构桥，主桥下方为兰渝铁路安家沟3号双线特大桥，主梁采用先平行于铁路施工后水平转体至设计位置，将桥梁施工对运营铁路的影响降到最低。主桥采用单箱双室直腹板预应力混凝土箱梁，采用C55高性能混凝土，中支点梁高为5.0m，端部梁高为2.5m，梁底线型按2次抛物线变化，中支点等高段长3.5m。单线箱梁顶面宽度为20.6m，顶板悬臂长4. 0m，底板宽度为12.6m。T构主桥梁体长度为2×45m，梁段2×45m全采用挂篮悬臂浇筑施工。桥面横坡通过结构进行调整，梁底采用平坡，梁体在支承处采用楔形块，以确保支座水平安放。

该桥施工风险主要体现在高墩高空作业难度及临近运营铁路的安全管理，对观测、预防和应急管理提出了严格要求。同时，0号块混凝土体量大、温控难度高，必须结合现场环境采取分层浇筑和温控措施，以降低裂缝风险 [2]。

2.2施工方案及施工流程

本工程0号块采用墩顶托架对称悬臂浇筑施工，整体施工流程包括：①0号段托架搭设与墩顶混凝土浇筑及临时固结；②混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋并安装菱形挂篮；③挂篮沿桥中线两侧同步移动，分段进行悬臂节段浇筑；④完成悬臂浇筑后，进行主梁水平转体，交界墩盖梁施工，转体墩上下转盘封固[3]。该流程既充分利用墩顶托架支撑平台和菱形挂篮系统的承载能力，也兼顾了混凝土分层浇筑对温控的需求，确保每道工序衔接顺畅，形成了一套从托架设计到混凝土浇筑、再到主梁水平转体及转盘封固施工的闭环管理体系。

2.2.1 托架设计

0#块采用托架施工，墩柱顺桥及横桥向均采用相同的托架，纵桥向每侧布置3片托架，间距3.5m，采用[20槽钢桁架作为连接系。横桥向布置2片，片间距2.6m，采用[20a槽钢做连接系。托架顶部采用卸落块作为支架卸落装置，卸落块设计荷载为50t，卸落块顶面设置2工40b工字钢作为横梁，单根横梁长20m。横桥向托架顶面设置型钢桁架，型钢桁架采用地面加工，整片吊装。横梁顶面分配梁采用型钢桁架，空腹位置桁架间距为80cm，腹板位置间距为40cm。三角托架上牛腿均设置4根Φ32精轧螺纹钢对拉杆，下牛腿设置2根Φ32精轧螺纹钢对拉杆，纵桥向采用预埋钢管，大小桩号对拉方案；侧面三角托架牛腿拉杆直接埋入墩身混凝土，埋入深度不小于200cm，并在混凝土侧端部设置10*14*2cm的垫板。施工前，需根据图纸仔细核对各预埋件平面位置及高程，充分考虑桥梁纵坡影响，确认无误后方可进行施工。整个托架体系设计注重材料经济性与施工便捷性，并预留足够的检修和观测通道，为后续挂篮悬浇施工提供了坚实支撑。

2.2.2 梯笼搭设

为解决施工人员上下通行的问题，在主墩远离铁路一侧设置装配式安全梯笼，笼梯为工厂模块化制作，平面尺寸分别为3.0m×2.0m，每节高2.0m，现场逐节拼装，各节之间采用高强螺栓连接。拼装高度与结构施工高度同步进行，保证施工人员能够进入模板的操作平台。为保证步梯的稳定性，每间隔6m设置一道∠75×6的附墙，连接墩身与步梯。步梯立杆采用∠75×6mm型钢,平台框采用∠75×6型钢,踏步斜梁采用C120×30×2.0mm 冷轧槽钢,踏步为2.5mm厚钢板与斜梁焊接。水平框之间设置中48×3.0mm加强杆。步梯与模板保持一定的安全距离，人员自步梯进入模板需现场设置通道。通道宽度不小于90 cm，护栏高度1.2 m，通道为可拆卸式，在墩身施工期间固定，模板拆除时重新安装。同时在基础底部浇筑20 cm厚C20混凝土，预埋角钢与爬梯底座焊接，形成坚固的上下通行系统。该搭设方案不仅考虑了施工便捷性，更通过多重安全防护措施，降低高空作业风险，提升施工效率。

2.2.3 模板安装

为保证混凝土结构外观，0#块箱梁底模、内外模采用钢模板，端模采用钢板。0#块模板组拼长度12m=1.75m+3m+3m+3m+1.75m,其中1.75m+3m=4.75通用至悬浇段(即挂篮模板）。模板的安装采用吊车配合人工进行，所有外模一次安装成形。底模板采用定型模板，0#块端部4.25m梁端截面高由5m变化至4.434m，底模板坡度采用变高桁架支承的形式进行调整。模板采用定型钢模板，外模材料：面板5mm钢板，边框及肋板12mm×800钢板，横肋[8#槽钢，桁架采用[10#槽钢组焊(外双槽夹内单槽)。内模材料：面板4mm钢板，边框及肋板6mm×50钢板，桁架采用[10#槽钢组焊(外双槽夹内单槽)。底模材料：面板6mm钢板，边框及肋板12mm×100钢板，横肋[10#槽钢，底模支架采用14#工字钢。模板与桁架用钩栓连接(并焊接加强)桁架跟横连槽钢现场焊接加强。模板连接均使用双螺帽加固，模板接缝处打磨平整，无明显错缝，并涂刷脱模剂，并在钢筋绑扎开始前清理干净模板表面。模板预留拉杆孔，内模安装加固完成后，使用φ20精轧螺纹钢佩戴双螺帽，套PVC管对穿加固内外模板。施工中应保证模板安装的精准度和平整度，从而为高质量的混凝土浇筑提供了可靠条件。

2.2.4 混凝土浇筑

0号块高度方向采用一次性分层浇筑，每层厚度按箱梁全断面等高划分，自悬臂端向墩部对称连续进行，避免出现冷缝。浇筑前完成箱梁顶板、腹板和底板钢筋绑扎及预应力管道安装，并在振捣点预留竖向振捣通道，确保振实效果。浇筑过程中安排专人巡检支架及模板连接状态，同时用木槌敲击检查空隙并及时处理。为控制水化热，可在混凝土中布置冷却管或采用低热水泥，并严格控制坍落度，避免离析；若出现施工间歇，必须进行强度试块检测并处理施工缝[4]。此施工方式兼顾了结构质量与施工安全，为后续主梁转体安全施工奠定了坚实基础。

2.2 挂篮悬臂施工

2.2.1 挂篮设计

悬浇梁段最大重量为277.1t，悬浇梁段最大分段长度为4.5m，悬浇梁段高度变化4.434m～2.5m。根据设计文件与现场条件，选用菱形挂篮结构，其主桁架由高强度钢材焊接而成，单个挂篮自重约75 t，兜底及安全防护平台18t，挂篮经济技术指标93/277.1=0.34，抗倾覆稳定系数均大于2，总变形不超过20 mm。挂篮设计时，重点考虑浇筑荷载与行走荷载的叠加效应，以及预应力张拉、振捣等施工工况下的受力特点，通过有限元分析对桁架杆件和节点进行受力校核，并对挂篮轨道与桥梁主梁的连接支座位置、滑移支座形式进行优化处理，确保行走平稳、力的传递可靠且可监测。

2.2.2 挂篮安装

挂篮安装分为主桁架吊装与平台拼装两部分：首先按测量放出轨道轴线及轨道位置铺设轨道，轨道安装应顺直，轨道顶面要保持水平，轨道的高差不大于5mm。采用合格的连接器把竖向预应力筋接长到能锚固到轨道的长度，通过螺母和垫片把轨道压紧，必须确保预应力筋垂直受拉，每节轨道锚固点不少于2处。

在地面拼装主桁架单元，采用100 t汽车吊将单片菱形桁架整体提升至桥面，调整位置将反扣轮固定座和滑移支座通过40Cr销轴与主桁架连接。

随后在底托梁与纵梁上方拼装Z形钢架施工操作平台，并铺设花纹钢板作为作业铺面，同时安装定型护栏、上下爬梯及过渡走道，宽度不小于90 cm，护栏高度1.2 m，以满足人员和设备安全通行。拼装完成后，对销轴、螺栓、焊缝等连接件进行逐一检测，并复核主桁架间距、轨道线形、安装标高偏差，确保挂篮与桥梁标高控制线偏差在允许范围内，保证悬臂段移动过程中无结构松动或安装误差。

2.2.3 箱梁模板安装控制

在挂篮上进行梁段施工时，外模选用0号块1.75m+3m=4.75的通用模板，底模为0号块用底模，内模为组合式设计，上部整体钢模板、下部桥梁专用木模板，可根据箱梁内腔尺寸灵活调整。模板安装采用80t吊车分节吊装，与钢筋绑扎施工交替进行：先安装底模、侧模，绑扎底板及腹板钢筋，再装内模，最后绑扎顶板钢筋；安装过程中，通过φ20 mm对拉螺杆将内外模紧密锁固，纵向间距1 m、竖向0.7 m，并在拼缝处用双面胶带或海绵条等封堵，防止漏浆。

2.2.4 混凝土浇筑

挂篮悬臂梁段混凝土浇筑要求及控制要点与0号块混凝土浇筑方式一致。

3质量保障措施

3.1 材料与配合比控制

高性能混凝土是保证箱梁强度和耐久性的核心，必须严格选用满足设计要求的C55等级水泥、优质骨料及掺合料。材料进场后，应对水泥细度、安定性和石灰含量，以及骨料的级配、洁净度和抗压强度逐批次检验，合格后方可使用。混凝土配合比需经实验室试验确定最佳掺量、含气量与坍落度，并在现场通过试配及时调整，确保混凝土在不同温湿度条件下依然能够满足强度和耐久性要求。

3.2 施工工序与工艺控制

首先，挂篮、模板及托架安装完成后，需进行一次满载试验，以校验承载与变形性能符合设计预期；所有连接件、销轴、螺栓必须达到规定扭矩并进行涂胶防松处理。随后，模板安装后要进行二次复核，控制面板和对拉螺杆位置误差≤3 mm，模板拼缝处用海绵条封堵、木楔加固，确保无漏浆现象。混凝土分层浇筑时，采用等高层厚（层厚控制在30cm左右）对称浇筑，振捣要做到内到外、下到上，振动时间和频率要与混凝土性能匹配，避免过振导致离析或欠振导致密实度不足；每层浇筑前，应检查上一层强度并进行表面凿毛处理，确保层间结合强度。

3.3 监测与检测技术

全过程监测与检测是质量保障的核心手段。对悬臂浇筑阶段，应设置多点测温和应变传感器，实时记录混凝土内部温度场和预应力筋应力变化，通过无人值守数据采集系统上传至施工管理中心，及时预警温差超限或应力失衡。支架及挂篮的位移、倾斜也需布设位移计和倾角仪，施工中任何位移超限（如挂篮变形超过20 mm）都必须立即停工检查。完工后，对构件进行静载试验和声波实验，结合钻芯取样检测混凝土强度和裂缝宽度，以验证整体施工质量符合设计及规范要求。通过上述监测与检测技术，实现施工全生命周期的质量可追溯与持续改进。

4结束语

大跨度T形刚构桥悬臂浇筑施工是一项集结构力学、高性能材料与智能监测于一体的综合性工程技术。通过优化托架与挂篮设计、精细化模板与混凝土施工工艺、并辅以多点实时监测与质量闭环控制，可有效降低裂缝、变形与安全隐患，实现桥梁结构的高品质建造。

参考文献

[1]刘博.大跨度连续刚构桥悬臂施工控制及变形预测方法研究[D].沈阳建筑大学,2023.

[2]戴湘波.高墩大跨度连续刚构桥悬臂施工关键技术研究[J].运输经理世界,2023,(10):82-84.

[3]朱良清,杨艳,陈裕波.大跨度不对称连续刚构桥悬臂施工技术研究[J].科技通报,2022,38(08):96-102.

[4]杨相平,赵建祥.高墩大跨度连续刚构桥悬臂施工线形和应力控制研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2021,52(03):525-528.