浅谈公路桥梁预应力盖梁悬挂式张拉施工技术

浅谈公路桥梁预应力盖梁悬挂式张拉施工技术

刘斌

甘肃兴陇工程监理咨询有限公司   甘肃省兰州市   730000

摘 要：近年来，随着国家确定建设交通强国重大决策的落地，进一步打造“全国123出行交通圈”，其高速公路在西部迎来了蓬勃发展，越来越多的高速公路项目在山区、丘陵等交通较为落后的地区落地。通常这些区域桥隧比高，与既有道路、河流交叉多，施工难度大；桥梁既要保证足够的行车宽度，又要尽可能减少对桥下道路交通和河流的影响，还要满足沿线景观性需求，因此悬臂式预应力混凝土盖梁得到了广泛的应用。

关键词：公路桥梁；预应力；盖梁悬挂；张拉施工

S44康县至略阳高速公路（望关至白河沟段）工程部分段落使用全幅双墩式悬臂预应力混凝土盖梁。本文将结合工程实例，就悬臂式预应力混凝土盖梁悬挂式张拉施工平台设计作简要的探讨和分析。

1工程概况

康略高速是甘肃省省道网规划中省级高速公路18条联络线之一。大山村特大桥是康略高速控制性工程之一，该桥位于康县长坝镇大山村境内，局部桥孔跨越长坝河布设，桥面全宽为25.5m（双幅之和），上部结构为30m组合箱梁，下部为柱式墩台。受地形限制，该桥既要避让主河道，又不能挤压河道，因此17#-27#墩按全幅双柱设计，以减少墩柱数量。盖梁全宽为24.86m，跨径（柱间距）为13.5m（详见图1）。

图1盖梁总体尺寸

2常规预应力混凝土盖梁张拉实施方法及施工难点

2.1预应力混凝土盖梁钢束立面如图2所示。常规盖梁采用脚手架或者支架搭设张拉平台，预应力张拉一般进行一次张拉，张拉顺序为:混凝土强度达到设计值的90%后，弹性模量达到28d弹性模量的90%后，方可张拉预应力；先张拉N1、N3钢束，再张拉N2、钢束；张拉结束后必须及时压浆，待压浆强度达到100%后架设箱梁。

图2盖梁钢束里面布置图

2.2施工难点

（1）盖梁与地面相对高差较大，采用脚手架或者支架搭设张拉平台，施工周期长，不仅工期得不到保障，而且在河道中进行平台的搭设和拆除增加了大量的人工和材料费用，且施工效率较低，同时架体搭设过程中存在着较大的安全隐患。

（2）预应力盖梁结构悬挑较大，距离地面有效距离可达十几米甚至百米。在一些特殊环境下，高空预应力的张拉施工就产生了很多安全方面、经济成本方面和施工便捷方面的困难。例如由于施工高度问题，吊车无法直接伸至施工作业面上，而可有效利用的塔吊等起吊措施在成本上和安全上也不适合长时间配合高空张拉施工；并且无法有效固定的施工作业面，对操作人员的安全和施工质量也无法可靠保证。

（3）目前预应力盖梁设计的高空结构也是十分普遍的，并且盖梁的预应力张拉作业大多集中在盖梁的两个端头。因此，传统的高空预应力盖梁张拉，首先将操作人员和张拉设备放在在吊笼内，用起重机械将吊笼或挂篮起吊事高空作业面上施工。传统工艺面临的高空张拉长时间占用大型起重设备，且由于操作工人没有稳定、规范的施作平台，又需要频繁挪动重量较大的张拉设备，施工效率和安全隐患非常突出；在有限的作业面上长时间处于高空环境下，对工人的身心都会造成一定的影响，并且会随着时间拉长，逐步增大安全隐患，同时碍于作业辅助设施的不完善或者落后，也大大降低了施工效率和施工质量。

2.3优化思路

（1）该桥所在区域常年雨水较多，长坝河汛期时间长，可利用的枯水期较短，盖梁施工不连续，如采用常规施工方案，盖梁施工周期长，将直接制约预制箱梁的生产及架设。因项目工期较紧，按常规方案，则不能满足工期要求。

（2）如果为满足工期，盖梁需进行平行作业，不仅要增设相应的支撑系统、模板、支架等材料，还需要增加大量的人工，对项目施工成本极为不利，同时施工过程中存在的安全风险几率大大增加。

（3）在此限定条件下，需对常规施工方案进行优化。优化目标为:既能满足工期需求，又能保证预应力施工质量及施工安全。

3悬挂式预应力张拉施工平台设计

3.1悬挂式预应力张拉施工平台设计

为保证施工质量及安全，确保工期要求，项目部决定对常规盖梁张拉施工平台进行优化，设计一种可悬挂于移动和操作的盖梁张拉平台如图3所示，其中包括吊篮主体、支撑结构、稳定系统、施工平台和吊装系统，所述的吊篮主体为“L”型框架，吊篮主体平行桥梁方向靠临边一侧及垂直桥梁方向两侧设置挡板护栏，另一侧平行桥梁方向不设置挡板护栏，其吊篮底部与盖梁悬挑紧贴；所述的支撑结构包括横向支撑梁和竖向螺栓杆，所述的支撑结构由三道横向支撑梁设置在平行桥梁方向盖梁顶，竖向螺栓杆连接横向支撑梁与吊篮框架底部工字钢，承受吊篮主体的竖向力，所述的螺栓杆紧贴盖梁外侧面，承受吊篮主体的水平推力，所述的吊篮主体的底面上设置有施工平台，所述稳定系统包括吊耳和电动葫芦，其吊篮底部内侧设置吊耳，采用电动葫芦将挡块预留吊耳进行连接，确保其施工时的稳定性，篮主体的顶部内侧设置有吊装系统，所述的吊篮主体顶部的外侧的四个角端设置有吊耳。

3.2施工平台受力分析

为确保施工安全，采用Midascivil建立有限元模型进行结构计算，模型共66个节点，梁单元93个。其中以盖梁悬挑为固结点，在盖梁与平台相接位置采用刚结（详见图3）。

    （1）应力验算

按自重、人群和施工工具进行荷载组合，计算得到荷载组合下平台各部分应力如下图所示：

最大应力为83.9MPa＜［σ］=145Mpa，满足要求。

（2）挠度验算

按自重、人群和施工工具进行荷载组合，计算得到荷载组合下平台挠度如下图所示：

位移

计算得到最大位移为15.9mm，悬臂长度2500mm，挠度满足要求。

通过计算分析，悬挂式预应力张拉施工平台在模拟验算中应力和刚度均满足要求，在施工过程中安全可控。

    4、施工注意事项

4.1该施工平台属于悬臂式施工，其平台所采用的材料，包括槽钢、工字钢、角钢等一系列钢材，抗拉、抗压、抗弯强度设计值均要满足［σ］=215Mpa。

4.2严格按设计及规范要求，在盖梁混凝土强度和弹性模量达到设计值的90%以后开始拆卸盖梁底模，然后安装悬挂式预应力张拉施工平台开始张拉、压浆作业。

4.3施工人员在高空作业时，需在盖梁挡块预埋好的耳筋上设置安全母绳，施工人员严格按要求佩戴安全带及防坠器，该安全防护装置必须与安全母绳相连。

5、结束语

随着国民经济的发展，公路交通网络也在进一步完善，悬臂式预应力混凝土盖梁的应用具有预应力构件节约钢材和混凝土的优点，经济效益显著，而且结构轻巧美观，施工工艺业已成熟。类似臂式预应力混凝土盖梁的施工，可以不按照常规搭架的方式进行张拉、压浆。为满足工期、质量和安全的需求，采用悬挂式预应力张拉施工平台不仅解决了工期的压力，也确保了质量和安全，可为同类工程的实践提供参考。

参考文献

[1]金文丹.公路桥梁施工中预应力技术应用[J].科技经济导刊.2018(05):133-135.

[2]王东.公路桥梁施工中预应力技术的研究与分析[J].中国建材.2021(22):309-311.

[3]张鹤.桥梁预应力智能张拉压浆技术在高速铁路施工中的应用[J].安徽建筑.2019(24):257-258.

[4]孙胜伟.桥梁预应力智能张拉技术和大循环压浆施工[J].山西建筑.2018(26):512-513.