世界最大跨径公路悬浇拱桥——钢筋混凝土悬浇拱桥轻型挂篮施工成套技术

目前国内建成的钢筋混凝土拱桥跨径均未超过300m，本项目净跨径335m的水落河特大桥，面临着主拱圈拱肋多、径向高度大、节段数多、单个节段长、重量大等施工难点。立足目前世界最大跨径的公路悬臂浇筑混凝土拱桥，通过项目的建设，对大跨径悬臂浇筑混凝土拱桥施工关键技术进行研究，以加快施工进度、保证施工质量、降低施工成本、降低安全风险。

目前国内采用的悬浇拱桥跨径多集中200米附近（最大288米）。大跨径悬浇公路拱桥存在施工技术缺乏、悬臂浇筑工法受跨径限制与施工技术不完善的难点，要解决以上问题，需进行以下研究：

（1）适用于大跨度、大节段悬臂浇筑拱桥施工的新型挂篮结构。

（2）满足大跨径拱桥高精度、高质量施工的专项技术。

本项目研发了一种新型挂篮结构及适用于大跨度拱桥的施工工艺，最大程度地满足安全环保、节能经济、优质高效的建设目标，为川南融入“一带一路”建设和长江经济带发展，实现社会经济跨越式发展提供重要的支撑，为今后山区大跨度拱桥施工提供重要的技术遵循。

水落河特大桥施工中，为保证主拱圈施工的顺利进行，采用挂篮悬臂施工。主拱圈设计共22个节段，长度为6.08m~10.22m不等长节段，最长节段达10.22m。为适应主拱圈的结构形式，该挂篮设计为倒梯形桁架式挂篮。

大桥在建设前期的挂篮施工阶段参考了白沙沟大桥挂篮。白沙沟大桥是我国第一座悬浇拱桥，其后很多悬浇拱桥挂篮均是在该桥挂篮上改进。水落河特大桥借鉴以前挂篮施工经验，设计并采用了新型悬浇挂篮，即倒梯型挂篮设计。内外模均采用独立的液压控制系统，挂篮行走、模板安拆等可达到半自动及自动化操作，增加施工效率和降低安全风险。以白沙沟大桥悬浇挂篮与水落河挂篮悬浇挂篮做对比，水落河特大桥悬浇挂篮操作更方便、安全性更高、承载能力更强、施工工艺更先进。

挂篮主承载结构包含底部承载平台，两根主纵梁之间设置前、中、后三根横梁。主纵梁中部设置立柱，桥面设置纵梁与立柱相连，并在上纵梁前段节点处设置一根压杆，两根拉带与底承载平台主纵梁相连；主受力系统整体呈T型结构。有效的降低了大悬臂浇筑带来的较大变形。中横梁中部设置了单组锚固系统，锚固于箱梁顶面，同时设置耳座连接止推机构，以克服浇筑过程中的水平作用力。立柱顶端梁面上方设置挂腿及联接横梁，增加了行走和浇筑状态下整体结构的稳定性。挂腿是主顶系统调整挂篮姿态时的主要受力结构，同时也是挂篮行走和浇筑时承受荷载的主要受力构件。

挂篮效果图

根据机械设计中常用的连杆原理，收折式内模由用铰接系统、伸缩系统、支撑系统组成。将传统的内模沿构件中轴线纵向设计成两大块，在侧板中间位置设置铰接点，形成铰缝，下倒角自由收折，这样做到既能伸缩自如，又能基本没有缝隙能避免漏浆。

收折式内模布置图

利用液压系统配合机械传动的连杆原理，通过铰于底板和顶板的连杆，将上下连杆另一端共用的铰点铰于水平牵引杆，形成液压伸缩系统。脱模时只需要通过液压系统拉动牵引杆，牵引杆经上下连杆带动内模底板和顶板同时收缩，倒角处整个内模沿侧板中部的铰缝为轴心开始转动收折，将内模和砼分开，最后用穿心千斤顶将内模牵引出来。

内模系统采用桁架式内模设计，内模板与桁架一体，通过液压设备实现箱内模板的收张，配有专门的内模行走轨道，从而实现内模系统的行走，纵向桁架提供了模板组成整体的基础，使得内模的安装，移出作业简化，桁架配合收折式内模所提供的强大刚度，内模变形得到有效控制，同时简化了梁内支撑形式。

在侧模和角模上，布置有施工连接撑杆，该撑杆将混凝土的侧压力有效地传递到纵向桁架上，确保在混凝土施工过程中油缸不参与受力。上侧模通过顶模两侧的铰轴与顶模连接，当侧模打开到预定设计位置时，侧模和顶模侧边肋咬合，限制了侧模的进一步转动。下角模通过类似的销轴铰接在侧模下端肋上。该角模收放动作与侧模收放分开进行。

内模采用全液压收放，机械同步控制。受力计算上考虑了模板自重和脱模粘结力的影响。液压控制台采用体外布置，为施工便利内模液压系统采用快换接头与外模液压共用一套系统。管路采用刚性油管，只是在油缸的连接部位采用柔性管。接头均采用快速连接接头。

（1）取代传统的低效率、高风险单根钢筋安装方法，体现桥梁施工装配式、标准化施工特点，更安全。

（2）自主设计吊点转换器，解决了钢筋笼从肋间吊点转换到拱背吊点的难题，杜绝了歪拉斜吊的安全风险。

（3）采用“三吊点法“实现钢筋笼能适应每个角度，同时解决了吊绳过挂篮上前横梁的问题，避免上前横梁反复安拆。

钢筋笼整体预制

整体吊装安装

常规隔板支模现浇方法耗时长，施工风险大。本项目采用了一种隔板分块预制安装的施工技术，避免了受场地限制的施工影响，以及模板材料损耗，提高了施工工效，避免了高空拼装支模工作、高处作业带来的风险，克服了超长超重多角度、受场地限制的困难，有效缩短了施工时间，降低了施工成本，减少了对环境的污染。

现场隔板吊装

本项研究形成了“大跨径悬浇拱桥大吨位、多角度肋间隔板预制安装施工工法”等多项研究成果，已于古金高速水落河特大桥拱圈悬浇施工中进行了应用。通过运用该施工工法，实现了综合经济效益约325万元，较大的加快了施工工期，降低了施工风险，大幅度降低了劳动强度，实现了降耗增效的目的。

本项目解决了目前世界在建最大跨径悬浇公路拱桥在施工技术缺乏、悬臂浇筑工法受跨径限制与施工技术不完善等方面的技术难题，相关成果可直接运用于依托工程，保障水落河特大桥的高精度高质量修建，提高了悬臂浇筑拱桥的施工效率，缩短工期，保障结构和施工安全，具有良好的经济效益。相关技术、平台系统也能够运用于类似工程，对同类工程的施工具有较强的推广意义。

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