摘要：隨著交通流量的不斷增長，許多大跨度連續(xù)箱梁橋面臨通行壓力和拓寬需求?；诖?，本文提出大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工技術(shù)研究。通過進(jìn)行懸臂安裝預(yù)壓施工、預(yù)應(yīng)力施工和懸臂前移，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行懸臂截面拓寬，確定施工工藝流程。根據(jù)實(shí)際施工條件，對工程中選取的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行靜荷載力測試。通過測試，發(fā)現(xiàn)其施工橋梁懸臂變形模量最大為2 996 kPa，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的變形模量，符合施工要求。

關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)箱梁橋；懸臂加寬；施工技術(shù)；拓寬改造

中圖分類號：TU745"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：2096-2118（2024）06-0047-05

Research on The Construction Technology of The Cantilever Widening

of The Long-Span Continuous Box Girder Bridge

PENG Debing

（Nanping Expressway Consulting and Supervision Co.，Ltd.，Nanping Fujian 353400，China）

Abstract：With the continuous growth of traffic flow，many large-span continuous box girder bridges are facing traffic pressure and widening needs.Based on this，this article proposes research on cantilever widening construction technology for large-span continuous box girder bridges.Precompression construction by a cantilever installation，prestressing construction，and cantilever forward movement，and based on this， expand the cantilever section to determine the construction process flow.According to the actual construction conditions，static load force tests are carried out on the selected test points in the project.Through testing，it is found that the maximum deformation modulus of the cantilever arm of the construction bridge is 2 996 kPa，which is much lower than the design requirements and meets the construction requirements.

Keywords：large-span continuous box girder bridge；cantilever widening；construction technology；widening reconstruction

0 引言

隨著交通流量的日益增加，許多大跨度的連續(xù)箱梁橋的通行能力難以應(yīng)對當(dāng)前的交通壓力。為了提高橋梁的承載能力和通行能力，需要進(jìn)行加寬改造[1]。傳統(tǒng)的橋梁加寬方法通常采用搭設(shè)支架或預(yù)制拼裝的方式，這些方法不僅施工周期長、成本高，還會影響橋面的交通運(yùn)行。為了解決這些問題，研究人員開始關(guān)注懸臂加寬施工技術(shù)[2]。該技術(shù)利用懸臂原理，將新橋段懸掛在原有橋面上進(jìn)行施工，具有施工周期短、對交通影響小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，國內(nèi)外對于大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工技術(shù)的研究還處于初級階段[3]。在國外，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)對該技術(shù)進(jìn)行了探索，取得了一定研究成果。例如，美國密歇根州的I-94橋梁加寬工程采用了懸臂拼裝施工方法，實(shí)現(xiàn)了快速、高效地完成橋梁加寬工程的目標(biāo)。在國內(nèi)，近年來，隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展，一些學(xué)者和企業(yè)也開始關(guān)注大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如，浙江工業(yè)大學(xué)與浙江交通集團(tuán)合作研發(fā)了一種新型的連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工方法，通過優(yōu)化施工工藝和材料選擇，提高了橋梁的穩(wěn)定性和耐久性[4]。

然而，大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工技術(shù)的研究仍然比較薄弱，缺乏系統(tǒng)的理論和技術(shù)指導(dǎo)。因此，本文旨在通過對該技術(shù)進(jìn)行深入的理論分析和試驗(yàn)研究，為其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用提供更加可靠的理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

1 大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工方法設(shè)計(jì)

1.1 懸臂安裝預(yù)壓

為消除大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬中的非彈性變形，需先進(jìn)行懸臂安裝預(yù)壓，將懸臂運(yùn)至施工現(xiàn)場后，首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)部件的檢查，確保所有部件都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。然后進(jìn)入施工現(xiàn)場的準(zhǔn)備工作，包括對懸臂的進(jìn)一步檢查和調(diào)整，以確保其符合施工要求。在混凝土封閉結(jié)束后，進(jìn)行電壓測試，從0開始逐步增加，以確保電氣系統(tǒng)的正常工作。隨后實(shí)施預(yù)定的施工計(jì)劃，清理長方體的兩側(cè)和上表面，使其達(dá)到初始狀態(tài)，為后續(xù)施工做好準(zhǔn)備。

在懸臂的安裝過程中，首先需要根據(jù)測量和定位結(jié)果，對懸臂段的精壓橋進(jìn)行清潔、測量和精確定位。隨后，將懸臂精確對接到預(yù)定的零部件上，并進(jìn)行必要的固定和調(diào)整[5]，以確保其穩(wěn)固、準(zhǔn)確和安全地工作。再對兩個主鼓位置進(jìn)行定位，使用水平儀等工具進(jìn)行精確測量和定位，確保主鼓的位置準(zhǔn)確。同時，安裝主體支撐結(jié)構(gòu)，確保其能夠穩(wěn)定支撐水平配件和后部配件的固定。隨后，進(jìn)行懸臂后懸架的安裝，對其進(jìn)行加固處理，以提高其穩(wěn)定性和安全性。然后，安裝懸臂的前后段和下板，側(cè)板和外部滑動段，并確保側(cè)板固定牢固。最后，進(jìn)行整體檢查和調(diào)整，確保所有設(shè)備都安裝牢固、位置準(zhǔn)確。至此，懸臂安裝施工完成。在整個施工過程中，要嚴(yán)格遵守施工規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)，確保施工質(zhì)量和人員安全[6]。同時，加強(qiáng)監(jiān)測和調(diào)整工作，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，確保施工順利進(jìn)行。

在懸臂安裝完成后，進(jìn)入懸臂段施工前，必須進(jìn)行詳細(xì)的檢查和準(zhǔn)備工作，以確保施工的安全和質(zhì)量。具體步驟如下。

1） 檢查懸臂的容量和安全性

對懸臂的每個部件進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保其結(jié)構(gòu)完整、無損壞，并能夠承受預(yù)期的負(fù)載。同時，要確保懸臂的固定裝置牢固，防止在施工中發(fā)生意外移動或變形。

2） 測量懸臂的機(jī)械性能指標(biāo)

對懸臂的彈性變形和強(qiáng)度等機(jī)械性能指標(biāo)進(jìn)行測量，以評估其在實(shí)際施工中的表現(xiàn)。這些數(shù)據(jù)將為后續(xù)的施工監(jiān)督提供重要參考，有助于及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。

3） 調(diào)整懸臂的線性度

對懸臂的位置和角度進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，確保其與設(shè)計(jì)要求的線性度一致。有助于提高施工的準(zhǔn)確性和最終的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

4） 進(jìn)行懸臂轉(zhuǎn)運(yùn)試驗(yàn)

為了驗(yàn)證懸臂在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的穩(wěn)定性和安全性，需要進(jìn)行懸臂轉(zhuǎn)運(yùn)試驗(yàn)。通過實(shí)際操作，檢查懸臂在不同工況下的表現(xiàn)，并對可能存在的問題進(jìn)行整改。

5） 計(jì)算和分析懸臂的運(yùn)行條件

根據(jù)工程的實(shí)際情況，計(jì)算懸臂在不同施工階段的承載能力和安全系數(shù)。特別要考慮散裝易燃段施工天花板的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，確保其能夠安全、有效地完成混凝土澆筑等作業(yè)。

6） 安裝懸臂懸架底層部件

在開始施工前，確保懸臂懸架的所有底層部件已經(jīng)安裝完成，并經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢查。這些部件是懸臂穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，必須保證其安裝精度和牢固性。

7） 確定預(yù)壓試驗(yàn)點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)

在附件上明確標(biāo)出預(yù)壓試驗(yàn)點(diǎn)和懸臂懸架預(yù)壓監(jiān)測點(diǎn)的位置，以便為后續(xù)的預(yù)壓測試提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)。這些點(diǎn)用于評估懸臂在不同負(fù)載下的性能表現(xiàn)。

8） 布置和安裝底層監(jiān)測點(diǎn)

在懸臂懸架后進(jìn)行底層的布置和安裝工作，確保共9個監(jiān)測點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定。這些監(jiān)測點(diǎn)將用于實(shí)時監(jiān)測懸臂的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。

9） 安裝反應(yīng)架和測量裝置

將反應(yīng)架放置在朝向玻璃延伸的腹板上，并調(diào)整護(hù)套上的測量點(diǎn)。同時，在玻璃板前端安裝玻璃支撐結(jié)構(gòu)，保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

10） 分階段加載并監(jiān)控變形情況

按照預(yù)定的順序，分階段啟動壓力，從0%逐漸增加到120%。在每個加載階段，都要保持負(fù)載5 min～10 min，以觀察并記錄懸臂的變形情況。通過水平測量監(jiān)測點(diǎn)的增加量，評估懸臂在不同負(fù)載下的性能表現(xiàn)。

11） 數(shù)據(jù)記錄與處理

當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的時間，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的水平測量結(jié)果，記錄每個階段的增加量[7]。如果發(fā)現(xiàn)鉗口油的測量值下降或出現(xiàn)其他異常情況，應(yīng)立即停止加載并重新檢查懸臂的狀態(tài)。如果一切正常且數(shù)據(jù)穩(wěn)定，可以繼續(xù)加載至下一階段。

12） 卸載與監(jiān)測

卸載時，按照120%→100%→50%→10%→0%的順序進(jìn)行。在每個卸載階段，保持負(fù)載5 min～10 min，并使用水平測量監(jiān)測點(diǎn)的增加量。持續(xù)觀察并記錄數(shù)據(jù)，以確保懸臂卸載后的狀態(tài)穩(wěn)定。

通過以上步驟，可以完成完整的懸臂安裝施工過程。在實(shí)際施工中，需根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，以確保施工的安全和質(zhì)量。

1.2 預(yù)應(yīng)力施工

本項(xiàng)目的主梁應(yīng)采用三維結(jié)構(gòu)，其中橫向規(guī)定鋼筋采用低松弛鋼筋，縱向規(guī)定鋼筋采用精軋鋼絲和細(xì)鋼筋。

1） 預(yù)應(yīng)力張拉。在規(guī)定的鋼制段安裝完成后，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%時，應(yīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。為確保膨脹效果，張拉操作應(yīng)在≥7 d的養(yǎng)護(hù)期內(nèi)進(jìn)行[8]?？刂其撝贫螐?qiáng)度的兩個主要指標(biāo)是張力和延伸率。鋼材的表面必須承受恒定壓力，而對稱壓力則需確保兩端錨固量的均衡[9]。所有垂直規(guī)定的精密軋制鋼的線材應(yīng)進(jìn)行兩次延伸，即在線材張拉完成后，應(yīng)暫停1 d～2 d，之后執(zhí)行另一次獨(dú)立的張拉操作，以補(bǔ)償因技術(shù)和設(shè)備原因造成的有效應(yīng)力不足或應(yīng)力損失。錨固完成后，應(yīng)使用垂直測量儀對錨固強(qiáng)度進(jìn)行檢測，并對螺母進(jìn)行加固，以確保錨固的穩(wěn)定性。

2） 壓漿與封錨。在完成規(guī)定的錨固工作后，應(yīng)在24 h內(nèi)（或在特定情況下48 h內(nèi)）進(jìn)行管道壓漿。壓漿時應(yīng)使用C55或更高標(biāo)號的水泥，并確保水壓符合要求。在開始壓漿之前，必須清除管道內(nèi)的異物和積水。為確保漿液的均勻性，應(yīng)先對漿液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。對于垂直管道和曲線管道，可以從較低的管道開始灌漿，并從最高的排氣管排出。通過液壓方式將漿液壓送至漿液排出端。當(dāng)觀察到漿液供應(yīng)端的濃漿液與漿液排出端的漿液黏度相同時，應(yīng)關(guān)閉漿液排出閥。繼續(xù)加壓，保持0.5 MPa的恒定壓力值或持續(xù)3 min以上，確保不漏水或滴水，然后關(guān)閉閥門。錨固完成后，應(yīng)檢查錨固頭的剛度，以防止修正壓力不足。當(dāng)達(dá)到規(guī)定的隱蔽工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)封閉管道口并清除附件的末端。在梁的末端澆筑混凝土，清理周圍區(qū)域，按照施工圖紙連接鋼筋、插入模板[10]。建議采用C55標(biāo)號的混凝土，其強(qiáng)度與輕質(zhì)材料相當(dāng)。在施工、進(jìn)場、振動和壓縮過程中，應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整。

1.3 懸臂前移

在預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿施工完成后，懸臂在完成壓力測試和錨固后向前移動。懸臂采用后提取法向前移動，如圖1所示。并以（50～100 ）mm/min的速度對稱移動，確保中心偏差距離≤5 mm。懸臂行走的基本步驟如下。

1） 脫模

在完成當(dāng)前梁段的預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿施工后，解除對懸臂的懸浮支撐和加強(qiáng)支撐，并移除下模、側(cè)模和內(nèi)模。

2） 移動軌道

松開主承重部位的固定點(diǎn)，拆下軌道固定裝置，使軌道能夠自由移動。將軌道移動到預(yù)定位置后，鎖定該位置，確保主承重部位與軌道固定。

3） 錨點(diǎn)轉(zhuǎn)換

將懸臂錨固在行駛懸臂的牽引裝置上。此時，驅(qū)動裝置的牽引力作用于懸臂，與牽引車形成相反的拉力。

4） 拆卸固定點(diǎn)

保護(hù)好側(cè)面固定的牽引裝置本體，通過后部支撐進(jìn)行加固，同時對內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主承重進(jìn)行加固。此外，調(diào)整側(cè)面支撐點(diǎn)，確保懸臂在移動過程中不會受到副側(cè)面支撐點(diǎn)的阻礙。

5） 檢查

對內(nèi)部結(jié)構(gòu)、橫向結(jié)構(gòu)以及較低部位進(jìn)行檢查，確保與梁體完全分離，同時移除所有影響懸臂移動的固定點(diǎn)和限位裝置。

6） 過渡

利用導(dǎo)軌將懸臂向前推移過導(dǎo)管架，使其與底座、側(cè)面、主承重部位和內(nèi)部結(jié)構(gòu)一同向前移動。在移動過程中，適時調(diào)整導(dǎo)軌上鋼錨的位置。確保兩個主承重部位在同一平面上，并同時到達(dá)目標(biāo)位置。

7） 錨點(diǎn)轉(zhuǎn)換

到達(dá)指定位置后，使用拖車身后的液壓裝置，啟動液壓泵，將懸臂從導(dǎo)軌上轉(zhuǎn)移到主承重部位的后部錨固點(diǎn)上。

8） 錨定組件

安裝后部固定點(diǎn)、側(cè)模、后部固定點(diǎn)和內(nèi)部固定點(diǎn)，并解除側(cè)模的后部支撐和后部懸架。

9） 樣品調(diào)整與鋼筋連接

調(diào)整次承重結(jié)構(gòu)的標(biāo)高和位置，將鋼筋調(diào)整到設(shè)計(jì)位置。按照底板、腹板和頂板的順序，安裝并調(diào)整鋼筋。

通過以上步驟，確保懸臂的安裝施工操作正確、安全可靠。

1.4 懸臂截面拓寬

1） 施工背景與限制條件

對于使用鋼錨復(fù)合橋面的擴(kuò)大箱的寬度，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，必須對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗?，主要涉及以下幾個關(guān)鍵因素，①側(cè)錨：在無側(cè)錨的條件下，最大錨寬度通常≤3 m。過大的錨寬會導(dǎo)致新添加的混凝土與原混凝土箱梁之間的鋼筋組合強(qiáng)度顯著增加，進(jìn)而可能使錨固段承受的體積超出安全范圍或在錨固區(qū)域遭受特定損壞。②施工荷載的影響：橋梁拓寬施工過程中，可能會增加額外的損壞和施工荷載，進(jìn)而導(dǎo)致懸臂的荷載效應(yīng)顯著增加。為確保改造結(jié)構(gòu)的截面控制荷載不超過結(jié)構(gòu)承載能力，必須采取相應(yīng)的措施。③側(cè)載分布：橋梁拓寬后，由側(cè)載分布引發(fā)的荷載影響（如轉(zhuǎn)換橫截面時的輔助裝置負(fù)響應(yīng)力、橫截面水平和基礎(chǔ)等）可能會成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制的重要因素。在考慮最不利的應(yīng)力狀態(tài)下，必須確保結(jié)構(gòu)的安全性。

2） 施工方法與步驟

①處理錨固段：對于gt;3 m的錨寬，需特別處理錨固段，確保其安全承受相應(yīng)的體積和應(yīng)力。這會涉及加強(qiáng)鋼筋、增加混凝土強(qiáng)度或采用特殊的錨固技術(shù)。②管理施工荷載：在施工過程中，應(yīng)密切監(jiān)控懸臂的荷載效應(yīng)，并采取相應(yīng)措施減少額外荷載，包括優(yōu)化施工流程、使用輕質(zhì)材料或增強(qiáng)懸臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。③應(yīng)對側(cè)載分布：針對由側(cè)載分布引發(fā)的荷載影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行詳細(xì)分析，并采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。例如，優(yōu)化橫截面設(shè)計(jì)、增強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或調(diào)整輔助裝置的位置和負(fù)響應(yīng)力。④使用鋼管：在橋梁延伸后，管的長度會有所減小。此時，使用鋼管進(jìn)行直接拓寬和更新是一個安全且有利于施工和結(jié)構(gòu)受力的選擇?；诮Y(jié)構(gòu)安全性和施工便利性的考量，決定不進(jìn)行額外的橫截面分析。

3） 安全與質(zhì)量監(jiān)控

在整個施工過程中，必須實(shí)施嚴(yán)格的安全和質(zhì)量監(jiān)控措施，①定期檢查：對錨固段、懸臂和相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期檢查，確保沒有異常的應(yīng)力或變形。②數(shù)據(jù)記錄與分析：實(shí)時記錄施工過程中的數(shù)據(jù)，如荷載、位移等，以便進(jìn)行后期的分析和優(yōu)化。③應(yīng)急預(yù)案：制定針對可能出現(xiàn)緊急情況的應(yīng)急預(yù)案，如懸臂脫落、錨固失效等，確保在緊急情況下能夠迅速采取有效措施。

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概況

東門大橋是位于四川省成都市錦江區(qū)的一座鋼筋混凝土大跨度拱橋，主跨為100 m，引橋跨度為30 m+40 m+30 m，總長260 m，寬20 m。施工內(nèi)容包括拱橋施工、橋墩施工、橋面鋪裝、排水系統(tǒng)等，主要工程量包括土方開挖約1.5萬m3、混凝土澆筑約1萬m3、鋼筋用量約1 500 t。該工程需在繁華市區(qū)內(nèi)施工，交通疏導(dǎo)和安全管理難度較大，同時拱橋施工需采用預(yù)制拱肋拼裝施工，對施工精度要求較高。橋面排水設(shè)計(jì)需充分考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件。施工單位為某路橋公司，質(zhì)量監(jiān)督單位為該市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站。

使用本文設(shè)計(jì)方法對該大跨度橋梁進(jìn)行連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工，為了更直觀地展示東門橋施工前后的變化，制橫截面對比示意圖，如圖2所示。

在懸臂加寬施工后，對加寬后的橋梁進(jìn)行載荷測試。首先，對荷載點(diǎn)進(jìn)行確定，荷載點(diǎn)布置如圖3所示。

對上述6個點(diǎn)進(jìn)行靜載試驗(yàn)，為得到其地基承載力，獲取其接收能力，觀察其承載力數(shù)值。大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1。

2.2 施工結(jié)果

由表1可知，整個橋梁懸臂加寬面靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果中的施工橋梁懸臂變形模量最大為2 996 kPa，其施工結(jié)構(gòu)安全可靠，滿足橋梁懸臂變形模量3 900 kPa的設(shè)計(jì)要求，符合施工要求。

3 結(jié)語

本文對大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工技術(shù)進(jìn)行了全面的研究和分析，深入研究了該技術(shù)的施工原理、關(guān)鍵技術(shù)和施工流程，通過理論分析和試驗(yàn)研究，對其可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，并詳細(xì)探討了施工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，如施工控制、結(jié)構(gòu)分析等，提出了針對性的解決方案?？偟膩碚f，大跨度連續(xù)箱梁橋懸臂加寬施工技術(shù)是一種高效、環(huán)保的施工方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。希望通過本文的研究，促進(jìn)我國橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

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編輯：楊 洋