1、悬臂施工方法悬臂施工方法第十一章超静定混凝土梁桥的施工第一节悬臂施工方法一、适用体系：采用悬臂施工法的常用结构体系有刚墩铰支连续梁、柔墩铰支连续梁、柔墩固结连续刚架、铰接悬臂梁、连续杠式悬臂梁、挂孔悬臂梁、带挂孔的T形刚构。如图所示：图中：A1-刚墩铰支连续梁；A2-柔墩铰支连续梁；A3-柔墩固结连续刚架；B1-铰接悬臂梁；B2-连续框式悬臂梁；B3-挂孔悬臂梁；B2-带挂孔的T形刚构；a-混凝土铰；b-钢筋混凝土摆座；c-橡胶支座；d-剪力铰；二、施工要点：必须保证墩梁固结，注意施工期的体系转换，结构上的预应力配置必须与施工受力相一致。要实现悬臂施工，在施工过程中必须保证墩与梁固结，尤其在连
2、续梁桥和悬臂梁桥施工中要采取临时墩梁固结措施。另外采用悬臂施工法，很有可能出现施工期的体系转换问题。如对于三跨预应力混凝土连续梁桥，采用悬臂施工时，结构的受力状态呈型刚构，边跨合拢就位、更换支座后呈单悬臂梁，跨中合拢后呈连续梁的受力状态。结构上的预应力配置必须与施工受力相一致。三、施工方法分类：悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。悬臂浇筑-是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机具模板（挂篮）继续悬臂施工。悬臂拼装-是用吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后，张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合拢。1、节段悬臂浇筑施工：分为用挂篮悬臂浇筑施工和
3、桁式吊悬臂浇筑施工。（1）、用挂篮悬臂浇筑施工：它将梁体每m分为一个节段，以挂篮为施工机具进行对称悬臂浇筑施工。（a）挂篮的构造：通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台几部分组成，其中承重梁是挂篮的主要受力构件。挂篮的构造型式很多，通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台几部分组成。（挂篮的构造）承重梁是挂篮的主要受力构件，可以采用钢板梁，工字钢梁或万能杆件组拼的钢桁梁和贝雷钢梁等，可设置在桥面之上，也可设在桥面以下，它承受施工设备和新浇节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁体上。当后支点的锚固能力不够时，可采用尾端压重或利用梁内的竖向预应
4、力钢筋等措施。挂篮的工作平台用于架设模板、安装钢筋和张拉预应力束筋等工作，当该节段全部施工完成后，由行走系统将挂篮向前移动，动力可由电动卷扬机牵引产生，包括向前牵引装置和尾索保护装置，行走系统可用轨道轮或聚四氟乙烯滑板装置。挂篮的功能是：支承梁段模板、调整位置、吊运材料、机具、浇筑混凝土、拆模和在挂篮上进行张拉工作。挂篮除强度应保证安全可靠外，还要求造价低、节省材料，操作使用方便，变形小，稳定性好，装、拆、移动灵活和施工速度快等。（b）箱形截面的浇筑：所浇混凝土数量不大-采用全截面一次浇筑；所浇混凝土数量较大-每一梁段的混凝土通常分两次浇筑，即先浇底板混凝土，后浇腹板及顶板混凝土。对于箱型截面
5、，如果所浇混凝土数量不大，可采用全截面一次浇筑，其施工工艺流程(如下图所示)。如果混凝土数量较大，每一梁段的混凝土通常分两次浇(箱形截面的浇筑施工工艺流程)筑，即先浇底板混凝土，后浇腹板及顶板混凝土。当所浇的箱梁腹板较高时，也可将腹板内模板改用滑动顶升模板，这时可将腹板混凝土与底板混凝土同时浇筑，待腹板浇筑到设计高度后，再安装顶板钢筋及预应力管道并浇筑顶板混凝土。有时还可先将腹板预制之后进行安装，再现浇底板与顶板，减少现场浇筑工作量，并减轻挂篮承受的一部分施工荷载。但需注意由混凝土龄期差而产生的收缩、徐变内力。（c）方法特点：减少机具设备，免去支架，方便地跨越深谷、大河和交通量大的道路，施工不
6、受跨径限制；因施工受力特点，悬臂施工宜在变截面梁中使用。悬臂浇筑施工的周期一般为610天，依节段混凝土的数量和结构的复杂程度而不同，在悬浇施工中，如何提高混凝土的早期强度对有效缩短施工周期关系较大，这也是现场浇筑施工法的共性问题。悬臂浇筑施工可使用少量机具设备，免去设置支架，方便地跨越深谷、大河和交通量大的道路，施工不受跨径限制，但因施工受力特点，悬臂施工宜在变截面梁中使用。但悬臂浇筑施工与其它施工方法比较，施工期要长一些。（2）桁式吊悬臂浇筑施工：利用由钢结构组拼的桁架（导梁）悬吊移动式模板和施工设备进行悬臂浇筑施工；悬臂施工的节段重量和施工设备均由桁梁承担，通过桁架的支架和中间支架将荷重传
7、到已浇筑完成的梁段和桥墩上；由于桁梁将已完成的梁段和正在悬臂浇筑施工的梁段连通，材料和设备均可由桥面运至施工桥孔。（a）桁式吊的构造：桁式吊有移动式和固定式两种。移动的桁式导梁设置在主梁的上方，随施工进程逐跨前移；而固定式桁梁在悬臂施工时不移动，需要在桥梁全长布置桁梁，因此固定式的桁式吊仅在桥梁不太长的情况下使用。移动式桁式吊由桁梁、支架、吊框、中间支架和辅助支架构成，桁梁是主要承重构件，长度大于桥梁跨径。支架是桁架的支点，施工时支承在上部结构上，吊框吊在桁梁上，用于悬挂模板和浇筑混凝土。中间支架支承浇筑的湿混凝土和悬吊模板的重量，辅助支架设在桁梁的前端，当桁梁移动到下一个桥墩时支承在桥墩上，
8、桁式吊的构造如下图所示。（b）施工过程：前后悬吊模板移向墩顶移动桁梁移至前方墩浇筑前方墩节段张拉预应力梁墩临时固结引桁架前进呈单悬臂梁对称悬浇施工逐加预应力与后方悬浇梁端合拢。悬臂浇筑施工合拢后，先将前后悬吊模板移向墩顶，移动桁梁至前方墩，浇筑前方墩上的节段，待墩上段张拉预应力束完成后，梁墩临时固结，再将桁架前移呈单悬臂梁并在墩顶主梁上设置支架支承桁梁，进行对称悬浇施工，逐段建立预应力，直至与后方悬浇梁端合拢，再循环原施工程序。依据桁梁的作用位置，用桁式吊进行悬臂浇筑施工有二种类型，第一种是桁架的前支承位于前方墩上，后支承放在已浇好的梁段上，则悬浇施工的重量部分要由已完成的悬臂梁承担，这种也称
9、为施工法。第二种是桁梁的后支点支承在后方墩顶上，在施工过程中已完成的梁段不承受施工荷载。(用桁式吊悬臂浇筑连续梁的步骤)（c）方法特点：适用于变截面梁、变跨度桥、弯桥；支架要比挂篮的强度高，稳定性好，施工速度快；移动桁式吊需要有长度大于最大桥跨的桁架，施工设备比挂篮多些。移动桁式吊悬臂浇筑施工，适用跨径在40150m范围内，经济跨径7090m，对于多跨长桥可采用一套设备多次周转使用，提高效率。同时采用桁式吊悬浇施工的支架要比挂篮的强度高，稳定性好，因此，浇筑节段可加长至10m左右，可以加快施工速度。移动桁式吊也和采用挂篮施工一样，适用于变截面梁，也可用于变跨度桥和弯桥。移动桁式吊需要有长度大于
10、最大桥跨的桁架，施工设备比挂篮多些，但在边跨施工和墩顶节段施工时都可由桁式吊完成，可以省掉一些其它施工支架设备。2、节段悬臂拼装施工：悬臂拼装是从桥墩顶开始，将预制梁段对称吊装，就位后施加预应力，并逐渐接长的一种施工方法。（1）施工过程：悬臂拼装的基本施工工序是：梁段预制、移位、堆放和运输，梁段起吊拼装和施加预应力。悬臂拼装是从桥墩顶开始，将预制梁段对称吊装，就位后施加预应力，并逐渐接长的一种施工方法。悬臂拼装的基本施工工序是：梁段预制、移位、堆放和运输，梁段起吊拼装和施加预应力。在悬臂拼装施工中，沿梁纵轴按起重能力划分适当长度的梁段，在工厂或桥位附近的预制场进行预制。（2）施工机具：移动式吊
11、车、桁式吊、缆索起重机、汽车吊、浮吊等；移动桁式吊使用较多，固定桁式吊使用不多。用于悬臂拼装的机具种类很多，有移动式吊车、桁式吊、缆索起重机、汽车吊、浮吊等。移动式吊车外形似挂篮，由承重梁、横梁、锚固装置、起吊装置、行走系统和张拉平台等几个部分组成。和用挂篮悬臂浇筑施工一样，在墩顶开始吊装第一（或第一、二）段时，可以使用一根承重梁对称同时吊装，在允许布置两台移动式吊车后，开始独立对称吊装。移动式吊车的起重能力目前国内约1000KN。节段的运输可从桥下或水上运至桥位，由移动式吊车吊装就位。移动桁式吊在悬臂拼装施工中使用较多，依桁梁的长度分两类。第一类桁梁长度大于最大跨径，桁梁支承在已拼装完成的梁
12、段上和待悬臂拼装的墩顶上，由吊车在桁梁上移运节段进行悬臂拼装；第二类桁式吊梁的长度大于两倍桥梁跨径，桁梁的支点均支承在桥墩上，而不增加梁段的施工荷重，同时前方墩0#块的施工可与悬臂拼装同时进行。采用移动桁式吊悬拼施工，其节段重量一般可取1000KN1300KN。（3）方法特点：施工方便，拼装周期短，施工速度快，减小了结构附加内力；但预制节段需要较大的场地，要求一定的起重能力，拼装精度要求很高悬臂拼装施工将大跨桥梁化整为零，预制和拼装方便，可以上、下部结构平行施工，拼装周期短，施工速度快。同时预制节段施工质量易控制，减小了结构附加内力。但预制节段需要较大的场地，要求有一定的起重能力，拼装精度对大
13、跨桥梁要求很高。因此，悬臂拼装施工一般用于跨径小于100m的桥梁。如荷兰的东希尔德桥，跨径95m，总长5m，节段间采用湿接缝，三个星期拼装两跨桥梁。四、施工过程：墩顶0号块的浇筑悬臂节段的预制安装或挂篮现浇各桥跨间的合拢段施工及相应的施工结构体系转换桥面系施工。1、0号块的施工：在悬臂法施工中，0号块(墩顶梁段)均在墩顶托架上立模现场浇筑, 并在施工过程中设置临时梁墩锚固，使0号块梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。临时固结、临时支承措施有：1）将0号块梁段与桥墩钢筋或预应力筋临时固结，待需要解除固结时切断。2）在桥墩一侧或两侧加临时支承或支墩。3）将0号块梁段临时支承在扇形或门式托架的
14、二侧。临时梁墩固结要考虑两侧对称施工时有一个梁段超前的不平衡力矩，应验算其稳定性，稳定性系数不小于1.5。2、悬臂节段的预制安装或挂篮现浇3、合拢段的施工：合拢段的施工顺序取决于设计所拟定的方案；合拢段的施工常采用现浇合拢和拼装合拢两种方法。（1）合拢施工顺序：结构的合拢施工顺序取决于设计方所拟定的施工方案，通常采用的合拢顺序有：边跨至中跨的顺序合拢、中跨至边跨的顺序合拢、先形成双悬臂刚构再顺序合拢、全桥一次性合拢。（2）合拢施工方法：拼装合拢-精度要求较高，但工序简单，施工速度快；现浇合拢-因施工过程中的各种因素的影响，需采取必要措施以保证合拢段的质量，如：合拢段长度、温度、混凝土的选择，采
15、用临时锁定措施等。合拢段的施工常取用现浇和拼装两种方法。（a）采用拼装合拢，对预制和拼装精度的要求较高，但工序简单，施工速度快。（b）采用现浇合拢，因在施工过程中，受到昼夜温差影响，现浇混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响，结构体系的转换及施工荷载等因素影响，需采取必要措施以保证合拢段的质量。1）合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求的前提下，应尽量缩短，一般采用1.52.Om。2）合拢温度选择。一般宜在低温合拢，遇夏季应在晚上合拢，并用草袋等覆盖，以加强接头混凝土养护，使混凝土早期结硬过程中处于升温受压状态。3）合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入减水剂、早强剂，
16、以便及早达到设计要求强度，及时张拉预应力束筋，防止合拢段混凝土出现裂缝。4）合拢段采用临时锁定措施5）为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态，在浇筑之前各悬臂端应附加与混凝土质量相等的配重(或称压重)，配重需依桥轴线对称施加，按浇筑重量分级卸载。如采用多跨一次合拢的施工方案，也应先在边跨合拢，同时需通过计算，进行工艺设计和设备系统的优化组合。五、结构体系转换：结构体系转换是指在施工过程中，当某一施工程序完成后，桥梁结构的受力体系发生了变化，如简支体系变化为悬臂体系或连续体系等等，这种变化过程简称为体系转换。对采用悬臂法施工的悬臂梁桥和连续梁桥，为保证施工阶段的稳定，在结构体系转换的施工中应注
17、意以下几点：1结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前，应按设计要求，张拉部分或全部布置在梁体下缘的正弯矩预应力束，对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定，如控制和采取措施限制单悬臂梁发生过大纵向水平位移2梁墩临时锚固的放松，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放在放松前应测量各梁段高程，在放松过程中，注意各梁段的高程变化，如有异常情况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全3对转换为超静定结构，需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的次内力 4在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于正式支座上，并按标高调整支座高度及反力。六、
18、方法特点：采用悬臂施工的主要特点为：）从桥墩处开始向两侧对称分节段悬臂施工，桥梁在施工过程中承受负弯矩，桥墩也要承担不平衡弯矩；）非墩梁固结的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩、梁临时固结，因而在施工过程中应进行结构体系转换。对于带挂梁的T型刚构桥，主梁在施工中的受力状态与在运营荷载作用下的受力状态基本一致，结构的体系没有改变；）采用悬臂施工法的机具设备较多，就挂篮而言，也有桁架式、斜拉式等多种型式，可根据实际情况合理选用；）悬臂浇筑法施工简便、结构整体性好，施工中可不断调整标高，常用于跨径大于100m的桥梁。悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求较高，
19、可在跨径100m以下的大桥中选用。）悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通，适合于跨越深水、山谷、海洋等处，并适用于变截面预应力混凝土梁桥。第二节其他施工方法介绍一、顶推施工： 顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体联成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地，然后继续在预制场进行下一节段梁的预制，直至施工完成；可使用简单的设备建造大桥，费用低，施工平稳，无噪音。顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体联成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前
20、顶推出预制场地，然后继续在预制场进行下一节段梁的预制，直至施工完成。顶推施工的施工要点：需固定预制场地，采用摩阻系数小的滑移装置，要满足施工受力要求。其主要施工过程为预制场准备工作制作底座预制节段张拉预应力筋顶推预制节段顶推就位张拉后期预应力筋更换支座。顶推施工方法按水平力的施加位置和施加方法分可分为单点顶推和多点顶推；按支承系统分可分为设置临时滑动支承顶推和使用与永久支座合一的滑动支承顶推。 顶推法的施工特点为： （）顶推法可以使用简单的设备建造长、大桥梁，施工费用较低，施工平稳、无噪声，可在深水、山谷和高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用； （）主梁分段预制，连续作业，结构整体性
21、好；由于不需大型起重设备，所以施工节段的长度可根据预制场条件及分段的合理位置选用，一般可取用1020 ； （）梁段固定在同一个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业。同时，模板与设备可多次周转使用，在正常情况下梁段预制的周期710天； （）顶推施工时梁的受力状态变化较大，施工应力状态与运营应力状态相差也较多，因此在截面设计和预应力束布置时要同时满足施工与运营荷载的要求；在施工时也可采取加设临时墩、设置导梁和其它措施，减少施工应力； （）顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨径过大时，选用等截面梁造成材料的不经济，也增加了施工难度，因此以中等跨径的连续梁为宜，推荐的顶推跨径为4045 ，桥
22、梁的总长也以500600 为宜。二、逐孔施工： 逐孔施工法是从桥梁一端开始，采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工，周期循环，直到全部完成；它使施工单一标准化、工作周期化，并最大程度地减小了工费比例，降低了工程造价。逐孔施工法从桥梁一端开始，采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工，周期循环，直到全部完成。它使施工单一标准化、工作周期化，并最大程度地减少了工费比例，降低了工程造价，自5O年代末期以来，在连续梁桥的施工中得到了广泛应用和发展。逐孔施工法从施工技术方面可分为三种类型：1采用整孔吊装或分段吊装逐孔施工。这种施工方法是早期连续梁桥采用逐孔施工的唯一方法，近年来，由于起重能力增强，
23、使桥梁的预制构件向大型化方向发展，从而更能体现逐孔施工速度快的特点。2用临时支承组拼预制节段逐孔施工。它是将每一桥跨分成若干节段，节段预制完成后在临时支承上逐孔组拼施工。3使用移动支架逐孔现浇施工。此法亦称移动模架法，它是在可移动的支架、模板上完成一孔桥梁的全部工序，即从模板工程、钢筋工程、浇筑混凝土和张拉预应力筋等工序，待混凝土有足够强度后，张拉预应力筋，移动支架、模板，进行下一孔梁的施工。由于此法是在桥位上现浇施工，可免去大型运输和吊装设备，使桥梁整体性好，同时它又具有在桥梁预制厂的生产特点，可提高机械设备的利用率和生产效率。由于采用逐孔施工，随着施工的进程，桥梁结构的受力体系在不断地变化
24、，由此，结构内力也随之起着变更。逐孔施工的体系转换有三种：由简支梁状态转换为连续状态，由悬臂梁转换为连续梁以及由少跨连续梁逐孔伸延转换为所要求的体系。在体系转换中，不同的转换途径将得到不同的内力叠加过程，而最终的恒载内力(包括混凝土的收缩、徐变内力重分布)将向着连续梁桥按照全联一次完成的恒载内力靠近。三、转体施工：转体施工是在河流的两岸或适当的位置，利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。 它将复杂的、技术性强的高空及水上作业变为岸边的陆上作业，它既能保证施工的质量安全，也减少了施工费用和机具设备，同时在
25、施工期间不影响桥位通航。桥梁转体施工是本世纪40年代以后发展起来的一种架桥工艺。它是在河流的两岸或适当的位置，利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。转体施工将复杂的、技术性强的高空及水上作业变为岸边的陆上作业，它既能保证施工的质量安全，也减少了施工费用和机具设备，同时在施工期间不影响桥位通航。转体的方法可分成平面转体、竖向转体或平竖结合转体，在梁桥中一般采用平面转体施工。转体施工的关键是转体的实现，即要求正确的转体设计,制作灵活可靠的转体装置，并布设牵引驱动系统。目前国内使用的转体装置有两种，都是通过转体实践考验行之有效的构造措施。第一种是以四氟乙烯滑板构成的环道平面承重转体，其转体装置由设在底盘和上转盘间的轴心和环形滑道组成；第二种是以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转体。它的特点是整个转动体系的重心必须落在轴心铰上，球面铰既起定位作用，又承受全部转体重力，钢滚轮只起稳定保险作用。转体施工的主要特点为：1） 可利用施工现场的地形安排预制构件的场地；2） 施工期间不断航，不影响桥下交通；3） 施工设备少，装置简单，容易制作、掌握；4） 减少高空作业，施工工序简单，施工迅速；5） 转体施工适合于单跨和三跨桥梁，可在深水、峡谷中建桥采用，同时也适应在平原区以及用于城市跨线桥。
