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Ｔ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桁式吊悬臂浇筑施工。

（1）、用挂篮悬臂浇筑施工：它将梁体每２～５m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，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6～10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，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，这种也称为Ｐ－Ｚ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40～150m范围内，经济跨径70～90m，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1000KN～1300KN。

（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。