精選文檔預應力混凝土橋梁懸臂法施工技術綜述

1、預應力混凝土橋梁懸臂法施工技術綜述【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和綜合國力的增強，我國的建筑設備、建筑技術、建筑材料都有了飛速的發(fā)展，我國橋梁事業(yè)的發(fā)展也迎來了史無前例的高峰期。由于連續(xù)梁橋行車平穩(wěn)舒適及跨越能力大的優(yōu)點，預應力混凝土連續(xù)梁橋己成為我國預應力混凝土大跨徑橋梁的主要橋型之一，懸臂施工也成為現(xiàn)代大跨度橋梁建造的主要施工方法。本文旨在總結現(xiàn)有的預應力混凝土橋梁懸臂施工法的技術特點，繼續(xù)推廣這種施工方法的優(yōu)勢所在，并結合實例探討其中的不足以及有待改進的地方。在理論和實踐中不斷摸索，為攻克橋梁施工中遇到的難題提出自己微薄的見解?！娟P鍵詞】：預應力混凝土連續(xù)梁 掛籃 懸臂澆筑 懸臂拼裝 一、

2、預應力混凝土連續(xù)梁橋概述：預應力混凝土連續(xù)梁橋，因為地形適應性強，設計、施工技術成熟，跨越能力大，造價合理，近年來被廣泛采用。它具有結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平穩(wěn)舒適、養(yǎng)護簡易、造型簡潔美觀等優(yōu)點。預應力混凝土連續(xù)梁橋是一種經(jīng)典的梁式結構體系，在50年代前，預應力混凝土連續(xù)梁雖是一種常被采用的結構體系，但跨度均在百米以下，當時主要采用滿堂支架施工，費工費時，限制了它的發(fā)展。50年代后期，由于應用了傳統(tǒng)的鋼橋懸臂施工拼裝方法，并加以改進與發(fā)展，及逐跨架設法與頂推法的應用，使連續(xù)梁橋廢棄了昂貴的滿堂支架施工方法，代之以經(jīng)濟有效的高度機械化施工方法，從而使連續(xù)梁橋方案獲得新的競爭力。二十

3、世紀八十年代，特別是九十年代以來，隨著高速公路交通的迅速發(fā)展，連續(xù)梁橋在行車平穩(wěn)舒適及跨越能力大上獲得了新的競爭力，在橋梁界得到了迅速的推廣。我國預應力混凝土連續(xù)梁橋在70年代首次應用于城市橋梁工程，幾十年來，發(fā)展極為迅速，已成為我國預應力混凝土大跨徑橋梁的主要橋型之一，并己掌握各種先進的施工方法，如采用懸臂澆筑的蘭州黃河大橋，沙陽漢江橋等;采用頂推法施工的包頭黃河大橋、柳州柳江大橋;采用大型塊件浮吊拼裝的容奇大橋、沙口大橋以及采用移動模架法，由我國有關單位承擔施工任務的伊拉克摩薩爾四號橋、科威特巴比延河橋。目前我國最大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋是江蘇省南京市長江第二大橋北漢橋，主孔跨徑165m

4、，支座噸位達65000kN。懸臂施工的預應力混凝土連續(xù)梁橋在60-150m范圍內具有很強的生命力和很大的競爭力。一般在150m以上的跨徑較少采用預應力混凝土連續(xù)梁橋，主要是因為更大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋需要采用特大噸位的橋梁支座，而此類支座在技術、管理、養(yǎng)護及經(jīng)濟上均需較昂貴的代價，而且其使用壽命較短，更換起來比較困難，因此多數(shù)情況下采用同體系的連續(xù)剛構橋。三、懸臂法施工分類懸臂施工法是以橋墩為中心向兩岸對稱的、逐節(jié)懸臂接長的施工方法。預應力混凝土橋梁采用懸臂施工法，是從鋼橋懸臂拼裝法發(fā)展而來的。現(xiàn)代的懸臂施工法，最早主要用于修建預應力混凝土T型剛構橋，后又被推廣應用于修建預應力混凝土懸臂梁

5、橋、連續(xù)梁橋、斜拉橋和拱橋等。懸臂施工法通常分為懸臂澆筑和懸臂拼裝兩類（見下圖）。根據(jù)資料統(tǒng)計，國內外1952年以來100m以上大跨徑混凝土橋梁中，采用懸臂澆筑施工者占80左右，采用懸臂拼裝施工者占7左右。 圖1 -懸臂拼裝法 圖2 懸臂澆筑法1、懸臂澆筑法懸臂澆筑法又稱掛籃法（見下圖）。在墩柱兩側常采用托架支撐，澆筑一定長度的梁段，稱為起步長度。以此節(jié)段為起點，通過掛籃的前移，對稱地向兩側跨中逐段澆筑混凝土，并施加預應力，如此循環(huán)作業(yè)，每個節(jié)段一般26m。我國已建成的大跨度預應力混凝土連續(xù)體系橋梁，大多數(shù)都采用這種方法施工。如錢塘江二橋、虎門大橋副航道橋混凝土剛構橋等的施工中都采用了懸臂澆筑

6、法。 圖3掛籃法合攏段施工時（見下圖）通常由兩個掛籃向一個掛籃過渡，所以先拆除一個掛籃，用另一個掛籃走行跨過合攏段子至另一端懸臂施工梁段上，形成合攏段施工支架。合攏段長度一般采用1.52.0m，宜在低溫合攏。應采用臨時鎖定措施，張拉部分預應力筋，澆筑合攏段混凝土，待合攏段混凝土達到設計強度后，張拉其余預應力筋，最后再拆除鎖定裝裝置。 圖4-合攏段施工從我國已建成的大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋實踐來看，大部分采用懸臂澆筑法施工，通過大量的工程實踐，施工工藝在不斷革新，施工質量在不斷地提高，如懸臂澆筑的作業(yè)循環(huán)周期在不斷縮短；施工效率和混凝土整體質量在不斷提高；在施工機具，掛籃設備，現(xiàn)澆技術等方面取

7、得了較大發(fā)展和相當水平，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）掛籃形式多樣，結構設計更趨合理，掛籃重量不斷減輕。掛籃結構形式采用有型鋼式，架式，斜拉式和混合式等。桁架式包括撐架式，弓弦式等各種結構形式；斜拉式又分為三角斜拉式和預應力斜拉式。掛籃自重與節(jié)段混凝土重量比值已由12降至0.30.5。掛籃重量的減輕，不僅減少了掛籃所需要的材料和設備，節(jié)省了制造、運輸、安裝、拆卸的費用，而且可使橋梁設計變得更為經(jīng)濟合理。掛籃設備可進一步向定型化、規(guī)格化、系列化發(fā)展。懸臂澆筑施工法所用的其他設備如預應力工藝設備，掛籃走行和固定裝置等，國內都有配套的系列產(chǎn)品可供選用。（2）分段澆筑工藝日臻成熟。一般分段長度為25m，梁

8、高58m，梁段作業(yè)循環(huán)周期一般在7天左右，對于35跨的預應力混凝土橋的上部結構，在12跨對懸臂單元同時作業(yè)的情況下，可以做到不跨年度施工。2、懸臂拼裝法懸臂拼裝法是將預制好的節(jié)段，用支承在已建成懸臂上的專門懸拼吊機，懸吊于梁位上逐段拼裝，一個節(jié)段張拉錨固后，在拼裝下一節(jié)段。一般一段以25m為宜。按照起重吊裝方式的不同分為：浮吊懸拼、牽引滑輪組懸拼、連續(xù)千斤頂懸拼、纜索起重機（纜吊）懸拼及移動支架懸拼。懸拼的核心是梁的調運與拼裝，梁體節(jié)段的預制是懸拼的基礎。懸臂拼裝施工工序主要包括梁體節(jié)段的預制、移位、存放、運輸；梁段起吊拼裝；懸拼梁體體系轉換；合攏段施工。下圖為懸臂拼裝預制箱梁的施工現(xiàn)場。預制

9、節(jié)段的懸臂拼裝，可采用不同的方法：如水上浮吊、懸臂吊機、連續(xù)桁架、纜索起重機等進行拼裝。其中連續(xù)桁架懸拼施工，可分移動式和固定式兩種。下圖所示為移動式連續(xù)桁架吊機，桁架長度大于橋的最大跨徑，支承在已拼裝完成的梁段和待拼墩頂上，由吊車在桁架上移運節(jié)段進行懸臂拼裝。懸臂拼裝法的特點是:因混凝土塊件都在預制場中制作，故有利于其質量管理;梁塊制作可與下部構造施工同時進行，因而可爭取工期加快施工進度，塊件安裝后，收縮，徐變對變形和應力影響小;但也必須要有塊件存放場及用于梁塊搬運及架設的大型機械設備。另外，基準梁塊的安裝精度要求也十分高。選用此種施工方法時，必須注意研究以下問題:懸臂架橋機(掛籃)的強度和

10、撓度，上升力的控制及支點強度，移動時及架設施工進行時的安全性，架設中產(chǎn)生的不平衡反力的處理。四、梁橋懸臂法施工的特點1、懸臂施工法的優(yōu)點：（1）、預應力混凝土連續(xù)梁橋的結構受力狀態(tài)有利于懸臂施工，即懸臂施工時的受力與成橋后的結構受力較為接近。施工時的預應力筋張拉既是施工時的臨時需要，又是成橋后的結構受力筋；（2）、作為無支架施工，有利于通航河流建橋、有利于深山峽谷之間建橋、有利于城市立交建橋，不妨礙橋下凈空，不影響橋下交通；（3）、有利于節(jié)省施工費用，降低工程造價。因為掛籃結構簡單，成本低廉，逐段澆筑混凝土無需大型吊裝設備；(4)、有利于施工作業(yè)，加快施工進度。每個節(jié)段施工（包括立模，鋼筋綁扎

11、，管道定位混凝土澆注，預應力張拉，管道壓漿等）均在掛籃內進行，掛籃可設頂棚和養(yǎng)生設備，施工較少受環(huán)境影響，可以保證施工的連續(xù)性，同時每墩至少有兩個工作面平行作業(yè)，幾個墩可同時施工，各作業(yè)面互不干擾，施工速度較快，施工進度有保證；(5)、有利于變高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁體設計成變高度梁，可使預應力混凝土連續(xù)梁橋的結構布置呈千姿百態(tài)，能設計出各種輕巧、飄逸、美觀的橋梁。2、懸臂施工法也存在一些問題，在設計和施工時需要特別注意：（1）要保證施工中的安全性和穩(wěn)定性。因為在節(jié)段施工中容易出現(xiàn)偏載或因風力而產(chǎn)生不平衡彎矩，因此，在施工中往往除將橋墩臨時固結外，還有在橋墩或墩旁加設臨時支撐，以

12、承受不平衡彎矩，必須保證施工中雙懸臂體系的穩(wěn)定性；（2）要切實保證懸臂澆筑混凝土時的澆筑質量。因為懸臂澆筑施工法高空作業(yè)工作量大，工作面小，施工周期受混凝土養(yǎng)生，脫模的限制，節(jié)段循環(huán)作業(yè)中遺留有內部接縫等，因此必須從設計和施工全面考慮保證節(jié)段混凝土的現(xiàn)澆質量；（3）要嚴格控制梁體的幾何位置。懸臂澆筑施工法雖然要比懸臂拼裝法容易控制變形，因為逐段澆筑施工可以逐節(jié)段調整掛籃標高，但是由于逐段澆筑混凝土齡期不同，混凝土的徐變和收縮而產(chǎn)生的變形和次內力是復雜的，合攏時需進行體系轉換，因此必須精心設計，精細施工。五 、懸臂法施工流程 （圖 見 電腦 桌面） 以及 課本168頁補充：合攏段施工中的其它事項

13、、為減少額外工作，合攏段的外模、底模和內模均可由掛籃模板改制而成，底模及外模的安裝加固方法與掛籃模板相同。、每個合攏段都設4個體外支撐(頂板2個，底板2個)，一般用型鋼，其型號根據(jù)受力計算確定。頂板支撐的布置要考慮避免與豎向預應力筋產(chǎn)生沖突。安裝支撐時，先將其一端焊牢，另一端加楔稍稍打緊，待合攏段的臨時鋼絞線束張拉前再將楔子打緊，并在楔子與支撐、楔子與預埋鋼板間施以點焊。焊接支撐時，要采取溫控措施，避免燒傷混凝土。、合攏段混凝土灌注完成后養(yǎng)生期間，要做好合龍段的降溫工作。常用的降溫措施有：梁頂面灑水降溫，梁側噴水降溫，箱梁內灑水及通風降溫。、混凝土達到強度后盡快進行合龍段預應力束的張拉。、若合

14、攏時的氣溫與設計相差較大，要提前與設計單位聯(lián)系確定方案。橋面系及附屬工程施工(1)、橋面鋪裝施工：橋面鋪裝前先用高壓水沖洗干凈，然后測量橋面高程，布設橋面鋼筋，準備橋面砼鋪裝。鋪裝時要在規(guī)范允許溫度內施工。橋面鋪裝按設計要求分聯(lián)施工，每聯(lián)一次鋪完。澆筑時嚴格控制標高，并在橋梁全寬范圍內同時攤鋪。砼由機械攤鋪、人工配合，振動梁壓實，整平板整平，真空吸水后鏝平，并做好二次收漿及橋面拉毛工作。橋面鋪裝時，先預留伸縮縫處預留槽，待橋面砼現(xiàn)澆施工完成后，再施工伸縮縫；砼橋面鋪裝完成后，立即覆蓋養(yǎng)護。橋面鋪裝砼達到設計強度后，施做防水層，以便鋪裝瀝青砼面層。(2)、砼防撞護欄：采用現(xiàn)澆，模板采用整體鋼模，

15、模板要有足夠的強度和光滑的表面，以保證砼表面光潔、棱角分明。防撞護欄模板內側若用砂漿塞縫，拆模后必須全部挫除干凈。在墩頂護欄處必須伸縮縫隙。(3)橋頭搭板施工：搭板采用現(xiàn)澆，為防止靠近臺背的搭板和路基脫空，要采取有效措施嚴格控制臺背回填土的密實度。六、懸臂法施工實例1、南京長江第二大橋北汊大橋南京長江第二大橋是國家批準的“九五”重點建設項目，位于南京長江大橋下游11km處，全長21.337km，由南、北漢大橋和南岸、八卦洲及北岸引線組成。其中，南汊大橋主跨為628m，是繼日本多多羅大橋、法國諾曼底大橋之后，名列中國第一、世界第三位的大跨徑箱梁斜拉橋；北漢大橋主跨為3165m預應力混凝土連續(xù)梁橋

16、，在同類橋型中居國內領先。南京長江第二大橋北汊大橋主橋上部結構為90+3*l65+90（m）的五跨預應力混凝土連續(xù)箱梁。根據(jù)設計要求，施工方法采用了懸臂灌筑施工工藝，然后通過合龍及體系轉換成為連續(xù)梁。每個墩設23個懸澆段5*2.5m5*3.0m5*3.5m8*4.0m。梁段最長4.0m，最大重量156噸。箱梁橫截面：頂板寬15.42m，腹板寬7.5m，梁高由0號塊的8.8m按二次拋物線漸變至23號塊的3.0m。預應力設計為三向預應力：縱向采用27束及25束j15.24鋼絞線；橫向采用四束jl5.24鋼絞線；豎向采用32精軋螺紋鋼筋。張拉控制應為0.75Ryb。E2標為北汊主橋的一半，由中鐵第十

17、九工程局施工，根據(jù)該橋的特點并參照國內外已有各種型式掛籃，選擇的是菱形桁架式掛籃作為懸臂澆筑的主要設備。該掛盤為中鐵建集團總公司附屬設計院設計，已多次應用于國內連續(xù)梁懸臂施工中，但應用在如此大跨的橋梁施工中尚屬首次。每個T構從2號段開始，對稱拼裝好掛籃后即進行懸臂灌注施工。其工序為：1.分片吊裝底板及腹板構造鋼筋并安放預應力管道。2.將1號梁段內的內模拖出。3.根據(jù)2號梁段的高度調整下部模板。4.在頂板和腹板安裝下料串筒位置留洞，在腹板的搗固位置，預留位置進行搗固。5.安裝端模板，并與內外模板連結。6.綁扎頂板鋼筋。7.安放預應力管道、錨板等。8.對稱灌注2號梁段混凝土。9.混凝土養(yǎng)護。10.

18、預應力筋張拉。11.壓漿。12.掛籃行走13找平梁頂面并鋪設鋼（木）枕及軌道。14放松底摸架前后吊帶。15底模架后橫梁兩側的吊耳與外側模走行梁之間安裝10t倒鏈，即底摸架懸掛在走行梁上。16拆除后吊帶與底模架的連結。17解除掛籃后端錨固螺桿。18軌道頂面安裝兩個5t倒鏈（每套掛籃）并標計好前支座的位置（支座中心距梁端50cm）。倒鏈牽引前支座使掛籃、底摸架、外側模一起向前移動。移動時掛籃后部應設10t保險倒鏈。安裝后吊帶，將底摸架吊起。19在2號梁段上安裝外側模走行梁后吊梁，先解除一個1號段上的后吊架，移至2號段，再解除另一個后吊桿移至2號段。20拉出內模，掛籃走行完畢。此工程懸臂施工的特點之

19、一就是應用了菱形掛籃。其優(yōu)缺點是：1.優(yōu)點1）外形美觀，結構簡單，桿件受力明確，計算簡便。2)作業(yè)面開闊，便于構造鋼筋分片吊裝，混凝土運輸車可從0“段直接通過兩片析架中間，運至要施工的梁段，能加快梁段施工速度。3)無平衡重，移動操作方便，就位準確，走行平穩(wěn)。外模、底模隨析架一次移動到位。移動一次只需24小時。4)掛籃自重輕，每套掛籃總重54t。5)析架縱向安裝尺寸小，只要有1m2的起步長度即可安裝兩套掛籃。6)掛籃所用材料均為常用材料，加工制造簡單，一般橋梁工地均可加工。7)掛籃剛度大，彈性變形小，在立模時一次調整標高，避免了掛籃施工過程中底模標高的多次調整。8)外模板成功地運用了鋼框膠合板模

20、板，既減輕了掛籃自重，又提高了外觀質量。2缺點及建議修改措施外側模設計略顯單薄，加固時內外模間拉桿數(shù)量偏多，不利提高箱梁外觀質量?？稍谙乱淮卧O計時增加外側模桁架剛度，減少拉桿數(shù)量。掛籃橫向糾偏無有力措施，如能在前吊帶處加設液壓式橫移設備則會更好。2、富陽富春江大橋富陽富春江特大橋全橋長1679.5m,主橋為68m+2120m+68m預應力混凝土連續(xù)-剛構組合梁結構。大橋上部結構為單箱單室截面,共6車道。橋面全寬33.5m,分上下行兩幅,每幅箱梁頂寬為16.35m,底寬為9m,懸臂長度為3.675m。為減輕自重,箱梁頂面做成2%向外側的單向橫坡。箱梁頂板厚0.28m,底板厚0.270.80m拋物

21、線變化,腹板厚度為0.450.65m線性變化。上部箱梁采用懸臂澆注施工方法施工,全橋共6個“T”,每個“T”分為15對箱梁節(jié)段,長度分為3.0、3.5和4m三種。本工程采用三角型掛籃,掛籃結構由主桁系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)等5部分組成。應用三角掛籃的優(yōu)缺點是：承載力大,重心低,移動穩(wěn),施工易控制,但是這種掛籃工作空間小，施工時不便于操作。3、上海奉浦大橋奉浦大橋是黃浦江上第一座大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋。全長2201.8米，主橋跨徑組合為545.30（85.1512512512585.15）米。主橋寬18.6米，設4條車行道；遠期在其下游一側再建一座4車道橋梁。通航凈空高2

22、8米，能容3000噸油輪通過。主橋采用單箱單室、大懸臂、薄壁箱型斷面的三向預應力體系。奉浦大橋主橋連續(xù)梁施工采用先T后連續(xù)的方法，即先按T構懸臂澆筑，然后各T構合攏，體系轉換后形成連續(xù)梁?？傮w施工方案見下圖。其節(jié)段劃分根據(jù)施工設備的負荷能力確定，并考慮模板簡單通用。因此在125米的1/2長度內共分17個節(jié)段，其中中孔合龍段長2.0米。用于箱梁懸臂澆筑掛籃采用菱形結構方案，掛籃下縱梁利用豎向預應力鋼束與混凝土箱梁塊件臨時錨固，故不設平衡重；當移動掛籃時，放松下縱梁臨時錨固，掛籃前端采用四氟板裝置，掛籃后端則利用反扣輪裝置進行掛籃移位，并按設計要求張拉豎向預應力鋼索。各梁段施工工藝流程見下圖：待合

23、攏段施工后即可拆除掛籃。拆除順序與安裝順序相反。具體施工工序如下： 六 、結論預應力混凝土連續(xù)梁橋的懸臂施工法是目前應在在大跨徑橋梁中最為廣泛的施工工藝，本文以南京長江二橋、富春富春江大橋和上海奉浦大橋的施工方法為例，總結了懸臂施工法的主旨和大概工序。對于大跨徑或長大的預應力棍凝土橋梁，應以懸臂施工法為主，這應該是我國長大預應力混凝土橋梁上部構造施工方法的發(fā)展方向。但若將懸臂施工法中的懸臂澆筑和懸臂拼裝兩種施工方法相比較，后者雖具有能確保預應力混凝土梁的質量、混凝土的收縮徐變應力小、施工速度快、所需勞力較少、施工機械化程度高等優(yōu)點，但亦存在梁段之間接縫不易處理、施工精度要求較高，施工機械及施工

24、設備多、造價較高等缺點。然而，從發(fā)展來看，懸臂拼裝施工法應是我國大跨徑及長大預應力混凝上橋梁上部構造施工方法的發(fā)展方向。我國過去在修建大跨徑及長大預應力混凝土橋梁的上部構造時，施工方法以采用懸臂澆筑法居多，隨著今后我國施工機械和施工設備的發(fā)展和完善、橋梁設計和施工技術的提高，懸臂拼裝施工法的采用必將在我國大跨徑和長大預應力混凝土橋梁上部構造的施工中日益增多。1 饒德宏. 預應力混凝土橋梁上部構造的施工方法及其選擇. 中南公路工程 , Central South Highway Engineering, 編輯部郵箱 1986年 04期2 計勖林; 趙青山; 奉浦大橋箱型連續(xù)梁施工技術95預應力混凝土連續(xù)梁和剛構橋學術會議 中國土木工程學會 2007-08-033 徐志發(fā); 王建弘; 蘭木順; 張玉寶; 奉浦大橋主橋連續(xù)梁預應力施工工藝 95預應力混凝土連續(xù)梁和剛構橋學術會議 中國土木工程學會 2007-08-03 4 胡繼紅; 奉浦大橋主橋箱梁懸臂澆筑施工技術Cantilever Construct Technology for Main Box Girder of Fengpu Bridge西南交通大學; 建筑與土木工程2005-08-165陳明憲; 南京長江二橋主跨628m鋼箱梁斜拉橋的關鍵施工工藝中國