桥梁悬臂施工技术要点与变形控制策略研究

桥梁悬臂施工技术要点与变形控制策略研究

朱冠华

长沙市公路桥梁建设有限责任公司 湖南长沙 410000

摘要：随着我国交通基础设施建设规模的不断扩大，桥梁工程在公路、铁路、水上交通中扮演着愈发重要的角色，尤其在深水、大跨、高墩或不良地质等特殊环境中，悬臂施工技术因其无须设置高大支架、适应复杂地形、施工安全性强等优点，被广泛应用于现浇连续梁、刚构桥等结构体系中。本文围绕悬臂施工的关键技术展开系统研究，重点分析施工过程中的张拉控制、节段拼装、挂篮运行、预应力布置等要点，并在此基础上深入探讨了影响施工变形的主要因素及有效的控制策略，包括结构优化设计、分阶段施工控制、预应力调整、监测反馈机制等。

关键词：悬臂施工；桥梁工程；预应力控制；变形监测；施工精度

引言：桥梁悬臂施工技术是在桥梁结构中，从墩顶或边墩出发，逐段向中跨或合龙段方向推进的施工方式，是解决跨越深水、峡谷、交通干道等复杂地形的有效方案。本文在总结悬臂施工工艺特点的基础上，立足施工技术与结构响应两条主线，从施工组织、设备应用、预应力配置、变形调控等方面开展深入研究，力求构建系统、科学、适用于实际工程的施工与控制体系。

一、桥梁悬臂施工的工艺流程与技术特性

悬臂施工适用于大跨连续梁、刚构桥等中大型桥梁，常采用对称或非对称挂篮法逐段浇筑混凝土节段，通过预应力形成自稳结构。施工流程涵盖测量、挂篮安装、钢筋布置、模板安装、混凝土浇筑、预应力张拉、挂篮移位等环节，要求结构线形精准、支撑系统稳定。技术特点包括对称张拉控制扭转、节段误差易积累、高精度测量保障精度、结构刚度不均引发挠度及对挂篮设计的严苛要求。全过程需统筹施工节奏与荷载平衡，结合理论分析与现场监控确保结构安全与精度。

二、预应力施工控制技术在悬臂施工中的关键作用

预应力系统是悬臂施工桥梁结构的重要支撑要素，其合理配置与精确施工是保障结构线性、控制变形和延长寿命的核心。预应力在悬臂施工中主要承担抵抗自重和施工荷载引起的张拉应力作用，尤其是在节段拼接初期，结构刚度弱、外荷载大，预应力系统对整体稳定性起决定性作用。施工中采用后张法或束内张拉方式，张拉控制应严格依据设计参数与施工阶段受力状态进行。张拉力值需通过理论计算与现场实测相结合确定，误差控制在±2%以内；张拉顺序需依据构件受力路径合理安排，避免内力集中与不均匀变形；张拉伸长值的监测也是控制张拉质量的重要指标。与此同时，应重视锚固端预留张拉及张拉设备的稳定运行，确保其在高强度作业下的安全性与连续性。在高温或潮湿地区，还需合理安排张拉时间窗口，防止温度应力对结构内力产生叠加效应。此外，对预应力管道的安装与灌浆质量控制也不容忽视，灌浆饱满度、密实度直接关系到结构长期性能与耐久性。综上所述，预应力控制贯穿于悬臂施工始终，是实现结构控制目标的核心技术手段。

三、施工变形的主要影响因素与控制手段

桥梁悬臂施工期间结构受多因素影响，变形路径复杂难控，需建立系统控制机制。设计阶段应考虑徐变、收缩、温差等影响，利用有限元仿真优化节段布置与线形控制基准。施工中应严格把控混凝土、模板、钢筋等质量一致性，减少初始误差，并通过精密测量实现挂篮位置、节段高程与挠度的动态监控与实时反馈。合龙段应结合累计变形，采用张拉、支架调整等措施优化线形。竣工后设置结构健康监测系统，持续跟踪关键变形指标，数据驱动调整养护策略，实现全过程变形精准管控。

四、挂篮系统的施工精度与结构适应性控制

挂篮作为悬臂施工的核心施工设备，其结构设计合理性、制造精度与运行稳定性直接关系到节段施工的质量与施工进度。挂篮系统必须具备足够的刚度和强度，以承载节段自重、混凝土浇筑载荷及施工人员操作荷载。设计中应依据悬臂段长度、梁体曲线、节段重量进行参数化建模，确保其适应不同施工位置的荷载转移路径和受力特征。挂篮运行轨道安装应确保高精度水平及垂直度控制，误差不得大于5mm，防止挂篮偏移影响节段浇筑位置。挂篮上各构件如承重横梁、底模系统、提升油缸、控制锁具等，应实现机械系统与电液控制系统的同步协作，具备自动定位、误差修正与荷载监控功能，提升施工安全性与控制精度。施工中挂篮需定期进行变形检测与刚度检验，防止因构件疲劳或焊缝开裂导致事故发生。在高墩或长悬臂段施工中，还应考虑挂篮与结构自重间的柔性耦合问题，通过支点位移补偿、反力控制装置等技术增强其施工适应性。由此可见，挂篮系统不仅是设备，更是悬臂施工中结构精度与变形控制的一部分，必须在施工全过程中实现技术与管理的高度协同。

五、基于信息化技术的动态监测与控制机制构建

随着数字化施工与智能建造理念的推进，信息化监测系统已逐渐成为桥梁悬臂施工中的标配工具。基于GNSS定位、三维激光扫描、光纤传感、全站仪自动测量等多种信息技术，可实现对关键施工节点、结构响应及环境参数的全时段、全覆盖、全要素监控。通过构建信息化平台，将现场采集数据实时传输至施工控制中心，结合BIM模型进行动态比对与变形预警，提升决策效率与风险响应能力。例如，利用光纤光栅传感器监测梁体应变及温度变化，可实现对结构应力状态与热胀冷缩行为的精准掌握；GNSS与全站仪融合技术则可实时追踪悬臂段高程变化与挂篮位移偏差，辅助控制节点修正。更进一步，通过人工智能与数据挖掘技术分析历史施工数据与实时监测数据之间的关联规律，可建立预测模型对未来施工节点进行提前预警，转变为主动控制策略。同时，信息化监控平台还能实现对施工进度、资源投入、质量验收的全面管理，打破传统施工过程中的数据孤岛问题，实现施工数据与设计数据、检测数据、运行数据的一体化整合，是未来悬臂施工转向智能建造的关键路径。

结论：

桥梁悬臂施工技术作为复杂桥梁结构施工的重要手段，其在适应性、经济性与安全性方面具备明显优势，但同时面临施工受力复杂、结构刚度非均、变形控制难度大等挑战。本文从悬臂施工的工艺流程、预应力施工控制、挂篮系统应用、变形影响因素及信息化控制系统等方面进行了系统研究，提出了涵盖施工准备、过程监测与后期控制的完整控制策略体系。研究表明，只有通过设计优化、精细施工、全过程监测与智能分析的多维协同，才能有效控制悬臂施工期间的线性偏差与结构内力不均，实现桥梁结构安全、质量与工期的全面平衡。展望未来，桥梁悬臂施工将更加依赖于智能化设备、信息化平台与大数据算法的深度融合，推动从传统经验型施工向数据驱动型施工的转型，实现桥梁工程的高质量、智能化发展。

参考文献：

刘柠源.基于卡尔曼滤波原理的不对称连续刚构桥悬臂施工控制研究[D].广西大学,2024.DOI:10.27034/d.cnki.ggxiu.2024.002854.

詹宏伟.预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制技术研究[J].工程技术研究,2023,8(24):65-67.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2023.24.021.

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.DOI:10.27809/d.cnki.gsjgc.2023.000375.

张昆明.斜拉桥悬臂施工中安全监测分析[J].工程与建设,2023,37(04):1242-1244+1266.