第三章 施工方法與恒載內(nèi)力

1、第第 3 章章 施工方法與恒載內(nèi)力計算施工方法與恒載內(nèi)力計算大跨度橋梁設(shè)計大跨度橋梁設(shè)計本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容l 3.1 概述概述l 3.2 滿堂支架施工滿堂支架施工l 3.3 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工l 3.4 逐跨施工法逐跨施工法l 3.5 頂推施工法頂推施工法l 3.6 懸臂施工法懸臂施工法3.1 概述概述l橋梁施工過程的內(nèi)力，成橋狀態(tài)的內(nèi)力及最終設(shè)計內(nèi)力橋梁施工過程的內(nèi)力，成橋狀態(tài)的內(nèi)力及最終設(shè)計內(nèi)力與施工方法密切相關(guān)，從而影響到其配筋設(shè)計，包括預(yù)與施工方法密切相關(guān)，從而影響到其配筋設(shè)計，包括預(yù)應(yīng)力筋的布置方式和數(shù)量。應(yīng)力筋的布置方式和數(shù)量。l施工方法包括施工方法包括滿堂支架

2、施工法、頂推施工法、逐跨施工滿堂支架施工法、頂推施工法、逐跨施工法、簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法、懸臂施工法法、簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法、懸臂施工法以及轉(zhuǎn)體施工法等。以及轉(zhuǎn)體施工法等。對比分析不同施工方法對橋梁結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力的影響對比分析不同施工方法對橋梁結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力的影響例：例：三跨連續(xù)梁，結(jié)構(gòu)自重集度取三跨連續(xù)梁，結(jié)構(gòu)自重集度取100kN/m，分別采用滿堂，分別采用滿堂支架施工法、逐跨澆注施工法、懸臂澆注施工法支架施工法、逐跨澆注施工法、懸臂澆注施工法A（先邊（先邊跨合龍，后中跨合龍）、懸臂澆注施工法跨合龍，后中跨合龍）、懸臂澆注施工法B（先中跨合龍，（先中跨合龍，后邊跨合龍）等四種施工方法，試對各施工方法的恒

3、載內(nèi)后邊跨合龍）等四種施工方法，試對各施工方法的恒載內(nèi)力進(jìn)行對比分析。力進(jìn)行對比分析。3.1 概述概述3.1 概述概述施工方法一：滿堂支架施工法施工方法一：滿堂支架施工法3.1 概述概述施工方法二：逐跨澆注施工法施工方法二：逐跨澆注施工法3.1 概述概述施工方法三：懸臂澆注施工法施工方法三：懸臂澆注施工法A（先邊跨、后中跨合龍）（先邊跨、后中跨合龍）3.1 概述概述施工方法四：懸臂澆注施工法施工方法四：懸臂澆注施工法B（先中跨、后邊跨合龍）（先中跨、后邊跨合龍）3.1 概述概述經(jīng)過計算，四種施工方法對應(yīng)的橋梁恒載內(nèi)力。經(jīng)過計算，四種施工方法對應(yīng)的橋梁恒載內(nèi)力。 3.1 概述概述結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力計算

4、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力計算特點(diǎn)簡支梁簡支梁，恒載內(nèi)力一般可按照成橋后的結(jié)構(gòu)圖式進(jìn)行計算。，恒載內(nèi)力一般可按照成橋后的結(jié)構(gòu)圖式進(jìn)行計算。超靜定橋梁結(jié)構(gòu)恒載計算存在如下特點(diǎn)：超靜定橋梁結(jié)構(gòu)恒載計算存在如下特點(diǎn)：（1）需按施工過程建立每一個施工階段的結(jié)構(gòu)受力計）需按施工過程建立每一個施工階段的結(jié)構(gòu)受力計算圖式，分析每階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形。算圖式，分析每階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形。（2）分別將全部施工階段的內(nèi)力與變形疊加，得最終）分別將全部施工階段的內(nèi)力與變形疊加，得最終的結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力與變形。的結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力與變形。（3）采用不同的施工方法，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同。）采用不同的施工方法，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同。3.2 滿堂支架

5、滿堂支架施工法施工法整體澆注時也叫一次落架法、支架就地澆注法。整體澆注時也叫一次落架法、支架就地澆注法。工序：搭設(shè)支架、安裝模板、綁扎工序：搭設(shè)支架、安裝模板、綁扎 鋼筋、澆筑混凝土、鋼筋、澆筑混凝土、卸落支架。卸落支架。特點(diǎn)：最古老最簡單，需要大量支架、工期長、臨特點(diǎn)：最古老最簡單，需要大量支架、工期長、臨 時材料用量時材料用量大，不太經(jīng)濟(jì)。大，不太經(jīng)濟(jì)。施工過程受力體系不發(fā)生改變。施工過程受力體系不發(fā)生改變。3.2.1 施工方法施工方法3.2 滿堂支架滿堂支架施工法施工法支架是臨時結(jié)構(gòu)，由于支架要承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的大部分質(zhì)支架是臨時結(jié)構(gòu)，由于支架要承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的大部分質(zhì)量，因此，支架必須具有足

6、夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，量，因此，支架必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以保證就地澆注的順利進(jìn)行。以保證就地澆注的順利進(jìn)行。支架的基礎(chǔ)要進(jìn)行處理，保證基礎(chǔ)可靠，構(gòu)件連接要緊支架的基礎(chǔ)要進(jìn)行處理，保證基礎(chǔ)可靠，構(gòu)件連接要緊密，并要加入縱橫向連接斜撐，使支架連為一體。密，并要加入縱橫向連接斜撐，使支架連為一體。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載對支架進(jìn)行預(yù)壓，以檢驗(yàn)支架可靠性。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載對支架進(jìn)行預(yù)壓，以檢驗(yàn)支架可靠性。3.2.1 施工方法施工方法3.2 支架就地澆注施工支架就地澆注施工支架現(xiàn)澆支架現(xiàn)澆3.2 滿堂支架滿堂支架施工法施工法3.2.1 施工方法施工方法支架現(xiàn)澆法支架現(xiàn)澆法 3.2 滿堂支架滿堂支

7、架施工法施工法鋼管支架鋼管支架3.2 滿堂支架滿堂支架施工法施工法3.2 滿堂支架滿堂支架施工法施工法結(jié)構(gòu)一次形成，無體系轉(zhuǎn)換，恒載內(nèi)力按照最終結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)一次形成，無體系轉(zhuǎn)換，恒載內(nèi)力按照最終結(jié)構(gòu)體系計算。系計算。3.2.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算先現(xiàn)澆或預(yù)制簡支梁，并在簡支梁的端部預(yù)留接縫位置，待簡先現(xiàn)澆或預(yù)制簡支梁，并在簡支梁的端部預(yù)留接縫位置，待簡支梁達(dá)到強(qiáng)度、安裝就位后，再澆筑接縫混凝土及張拉連接預(yù)支梁達(dá)到強(qiáng)度、安裝就位后，再澆筑接縫混凝土及張拉連接預(yù)應(yīng)力筋，成為連續(xù)梁。應(yīng)力筋，成為連續(xù)梁。結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化，由簡支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁。結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化，由簡支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁。3.3 簡支轉(zhuǎn)

8、連續(xù)施工簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工3.3.1 施工方法施工方法3.3 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工3.3.1 施工方法施工方法恒載內(nèi)力分兩步完成：恒載內(nèi)力分兩步完成： 第一階段第一階段簡支梁受力狀態(tài)，自重效應(yīng)按簡支梁計算。簡支梁受力狀態(tài)，自重效應(yīng)按簡支梁計算。3.3.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算3.3 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工3.3.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算3.3 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工 第二階段第二階段濕接縫完成，結(jié)構(gòu)變連續(xù)梁，二期恒載作用在連濕接縫完成，結(jié)構(gòu)變連續(xù)梁，二期恒載作用在連續(xù)梁上。續(xù)梁上。是逐孔現(xiàn)場現(xiàn)澆或是逐孔現(xiàn)場現(xiàn)澆或逐跨裝配、連續(xù)施逐跨裝配、連續(xù)施工的一種方法。工的一種方法

9、。施工支架少，速度施工支架少，速度快，適合跨數(shù)較多快，適合跨數(shù)較多的橋梁施工。的橋梁施工。施工過程結(jié)構(gòu)體系施工過程結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化，由懸臂發(fā)生變化，由懸臂梁或簡支梁轉(zhuǎn)換為梁或簡支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁。連續(xù)梁。3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.1 施工方法施工方法支架現(xiàn)澆法支架現(xiàn)澆法3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.1 施工方法施工方法移動模架法移動模架法3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)不斷變化，存在多次體系轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)自重作用分階結(jié)構(gòu)不斷變化，存在多次體系轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)自重作用分階段施加。段施加。階段階

10、段1：在支架上澆注邊跨混凝土，形成懸臂梁狀態(tài)。在支架上澆注邊跨混凝土，形成懸臂梁狀態(tài)。懸臂梁體系。懸臂梁體系。3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算階段階段2：支架前移，澆注第二跨混凝土，拆模后形成帶懸臂的支架前移，澆注第二跨混凝土，拆模后形成帶懸臂的二跨連續(xù)梁，計算新增加的梁段重量產(chǎn)生的恒載內(nèi)力。二跨連續(xù)梁，計算新增加的梁段重量產(chǎn)生的恒載內(nèi)力。以此類推，形成帶懸臂的三跨連續(xù)梁。以此類推，形成帶懸臂的三跨連續(xù)梁。帶懸臂的連續(xù)梁橋計帶懸臂的連續(xù)梁橋計算模式。算模式。3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算階段階段3：在支架上澆注第四跨混凝土，最終

11、形成連續(xù)梁在支架上澆注第四跨混凝土，最終形成連續(xù)梁體系。加的梁段重量產(chǎn)生的恒載內(nèi)力。體系。加的梁段重量產(chǎn)生的恒載內(nèi)力。連續(xù)梁橋體系。連續(xù)梁橋體系。將各階段計算得到的恒載內(nèi)力進(jìn)行疊加，則得到恒載內(nèi)將各階段計算得到的恒載內(nèi)力進(jìn)行疊加，則得到恒載內(nèi)力。力。3.5 頂推施工法頂推施工法3.5.1 施工方法施工方法1）預(yù)先在岸上預(yù)制部分梁段，采用頂推設(shè)備將其逐步向河對）預(yù)先在岸上預(yù)制部分梁段，采用頂推設(shè)備將其逐步向河對岸方向頂推，邊頂推邊預(yù)制后面的梁段，直到完成為止。岸方向頂推，邊頂推邊預(yù)制后面的梁段，直到完成為止。2）為減小頂推過程中懸臂梁的負(fù)彎矩，設(shè)置長度為）為減小頂推過程中懸臂梁的負(fù)彎矩，設(shè)置長度

12、為0.6-0.7倍倍橋梁跨徑的鋼導(dǎo)梁，鋼導(dǎo)梁自重輕、剛度大，有時還需要設(shè)橋梁跨徑的鋼導(dǎo)梁，鋼導(dǎo)梁自重輕、剛度大，有時還需要設(shè)置臨時墩。置臨時墩。3）頂推法施工的連續(xù)梁橋一般采用等高度等跨徑設(shè)計。）頂推法施工的連續(xù)梁橋一般采用等高度等跨徑設(shè)計。3.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)力計算頂推法施工連續(xù)梁的受力特點(diǎn)：頂推法施工連續(xù)梁的受力特點(diǎn)： 施工過程中，梁是移動的，受力圖式不斷變化。施工過程中，梁是移動的，受力圖式不斷變化。1）頂推過程中，梁的每一個截面位置都在不斷變化，結(jié)構(gòu)）頂推過程中，梁的每一個截面位置都在不斷變化，結(jié)構(gòu)受力計算圖式也不斷變化，故截面的內(nèi)力也不斷變化，正

13、受力計算圖式也不斷變化，故截面的內(nèi)力也不斷變化，正負(fù)彎矩交替。負(fù)彎矩交替。2）當(dāng)整個梁頂推就位后，其恒載內(nèi)力與整體支架施工法的）當(dāng)整個梁頂推就位后，其恒載內(nèi)力與整體支架施工法的連續(xù)梁相同。連續(xù)梁相同。3.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)力計算u例題：例題：兩跨等截面連續(xù)梁，鋼導(dǎo)梁長度為兩跨等截面連續(xù)梁，鋼導(dǎo)梁長度為l/2，橋梁跨徑，橋梁跨徑為為l，導(dǎo)梁自重為，導(dǎo)梁自重為q/5，混凝土梁自重為，混凝土梁自重為q。選擇。選擇4個典型階個典型階段考察截面段考察截面1和截面和截面2的自重彎矩。的自重彎矩。3.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)力計算l階段階段1

14、：第一跨懸臂階段：第一跨懸臂階段鋼導(dǎo)梁即將到達(dá)鋼導(dǎo)梁即將到達(dá)1號墩之前的最大懸臂階段。號墩之前的最大懸臂階段。荷載：荷載：M1=-ql2/40M2=-ql2/53.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)力計算l階段階段2：單跨簡支梁階段：單跨簡支梁階段鋼導(dǎo)梁到達(dá)鋼導(dǎo)梁到達(dá)1號墩后，按簡支梁受力分析。號墩后，按簡支梁受力分析。荷載：荷載：M1=3ql2/40M2=03.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)力計算l階段階段3：第二跨懸臂階段：第二跨懸臂階段荷載：荷載：M1=-ql2/10M2=3ql2/403.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)

15、力計算l階段階段4：頂推完成階段：頂推完成階段頂推完成后，拆除導(dǎo)梁，為兩跨連續(xù)梁，自重為頂推完成后，拆除導(dǎo)梁，為兩跨連續(xù)梁，自重為q。荷載：荷載：M1=0M2=ql2/163.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內(nèi)力計算施工內(nèi)力計算對頂推法施工的橋梁，需按頂推過程計算出各截面最對頂推法施工的橋梁，需按頂推過程計算出各截面最不利內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行配筋設(shè)計。不利內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行配筋設(shè)計。包括懸臂澆筑法和懸臂拼裝法。包括懸臂澆筑法和懸臂拼裝法。3.6 懸臂施工法懸臂施工法3.6.1 施工方法施工方法施工過程中：墩梁臨時固結(jié)，主梁從墩頂向兩邊同時施工過程中：墩梁臨時固結(jié)，主梁從墩頂向兩邊同時對稱分段澆筑

16、或拼裝，直至合龍。對稱分段澆筑或拼裝，直至合龍。合龍之前，結(jié)構(gòu)受力呈合龍之前，結(jié)構(gòu)受力呈T構(gòu)狀態(tài)，屬靜定結(jié)構(gòu)，梁的受構(gòu)狀態(tài)，屬靜定結(jié)構(gòu)，梁的受力與懸臂梁相同。力與懸臂梁相同。3.6 懸臂施工法懸臂施工法3.6.1 施工方法施工方法合龍后拆除臨時固結(jié)，轉(zhuǎn)換為連續(xù)體系。合龍后拆除臨時固結(jié)，轉(zhuǎn)換為連續(xù)體系。僅需掛籃等少量施工設(shè)備，避免大量的支架，特別適僅需掛籃等少量施工設(shè)備，避免大量的支架，特別適合建造跨越深谷、河流的大跨連續(xù)梁橋。合建造跨越深谷、河流的大跨連續(xù)梁橋。3.6 懸臂施工法懸臂施工法3.6.1 施工方法施工方法l懸臂澆筑法懸臂澆筑法3.6 懸臂施工法懸臂施工法3.6.1 施工方法施工方法

17、l懸臂澆筑法懸臂澆筑法幾種常用掛藍(lán)示意幾種常用掛藍(lán)示意平行桁架平行桁架掛藍(lán)掛藍(lán)三角組合三角組合兩式掛藍(lán)兩式掛藍(lán)菱形掛藍(lán)菱形掛藍(lán)弓弦式掛藍(lán)弓弦式掛藍(lán)3.6 懸臂施工法懸臂施工法懸臂澆筑法掛藍(lán)懸臂澆筑法掛藍(lán)桁架式掛藍(lán)桁架式掛藍(lán)懸臂澆筑法掛藍(lán)懸臂澆筑法掛藍(lán)三角（斜拉式）掛藍(lán)三角（斜拉式）掛藍(lán)懸臂澆筑法掛藍(lán)懸臂澆筑法掛藍(lán)菱形掛藍(lán)施工菱形掛藍(lán)施工懸臂澆筑法掛藍(lán)懸臂澆筑法掛藍(lán)弓弦式掛藍(lán)弓弦式掛藍(lán)l懸臂施工法懸臂施工法懸臂拼裝懸臂拼裝3.6 懸臂施工法懸臂施工法3.6.2 懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內(nèi)力計算懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內(nèi)力計算u例題：例題：三跨等截面連續(xù)梁，上部結(jié)構(gòu)采用掛藍(lán)對稱懸臂三跨等截

18、面連續(xù)梁，上部結(jié)構(gòu)采用掛藍(lán)對稱懸臂澆筑法施工，整體分為澆筑法施工，整體分為5個階段。個階段。3.6 懸臂施工法懸臂施工法l階段階段1：在主墩上懸臂澆筑箱梁：在主墩上懸臂澆筑箱梁先澆筑先澆筑0#塊件，并用粗鋼筋將梁與墩身臨時固結(jié)；塊件，并用粗鋼筋將梁與墩身臨時固結(jié)；采用掛藍(lán)向橋墩兩側(cè)分節(jié)段對稱平衡施工；采用掛藍(lán)向橋墩兩側(cè)分節(jié)段對稱平衡施工；邊跨不對稱部分采用支架施工。邊跨不對稱部分采用支架施工。邊墩支座暫不受力，邊墩支座暫不受力，T構(gòu)狀態(tài)。荷載：自構(gòu)狀態(tài)。荷載：自重重q和掛藍(lán)重力和掛藍(lán)重力P掛掛。3.6.2 懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內(nèi)力計算懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內(nèi)力計算3.6 懸臂施工法懸臂施工法l階段階段2：邊跨合龍：邊跨合龍澆筑合龍段混凝土；澆筑合龍段混凝土；張拉合龍索（暫不考慮預(yù)應(yīng)力計算）張拉合龍索（暫不考慮預(yù)應(yīng)力計算）拆除臨時固結(jié)，體系轉(zhuǎn)換；拆除臨時固結(jié)，體系轉(zhuǎn)換；拆除支架和邊跨掛藍(lán)。拆除支架和邊跨掛藍(lán)。結(jié)構(gòu)體系為懸臂梁，荷結(jié)構(gòu)體系為懸臂梁，荷載：邊跨部分梁體自重載：邊跨部分梁體自重q和拆除掛藍(lán)重力和拆除掛藍(lán)重力-P掛掛。3.6.2 懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內(nèi)力計算懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內(nèi)力計算3.6 懸臂施工法懸臂施工法l階段階段3：中跨合龍：中跨合龍澆筑完中跨合龍段混凝土?xí)r，當(dāng)混凝澆筑完中跨合龍段混凝土?xí)r，當(dāng)混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度