第三章施工方法與恒載內力

1、第第 3 章章 施工方法與恒載內力計算施工方法與恒載內力計算大跨度橋梁設計大跨度橋梁設計本章的主要內容本章的主要內容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 簡支轉連續(xù)施工簡支轉連續(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橋梁施工過程的內力，成橋狀態(tài)的內力及最終設計內力橋梁施工過程的內力，成橋狀態(tài)的內力及最終設計內力與施工方法密切相關，從而影響到其配筋設計，包括預與施工方法密切相關，從而影響到其配筋設計，包括預應力筋的布置方式和數量。應力筋的布置方式和數量。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、簡支轉連續(xù)施工法、懸臂施工法法、簡支轉連續(xù)施工法、懸臂施工法以及轉體施工法等。以及轉體施工法等。對比分析不同施工方法對橋梁結構恒載內力的影響對比分析不同施工方法對橋梁結構恒載內力的影響例：例：三跨連續(xù)梁，結構自重集度取三跨連續(xù)梁，結構自重集度取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、載內后邊跨合龍）等四種施工方法，試對各施工方法的恒載內力進行對比分析。力進行對比分析。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 概述概述經過計算，四種施工方法對應的橋梁恒載內力。經過計算，四種施工方法對應的橋梁恒載內力。 3.1 概述概述結構恒載內力計算

4、特點結構恒載內力計算特點簡支梁簡支梁，恒載內力一般可按照成橋后的結構圖式進行計算。，恒載內力一般可按照成橋后的結構圖式進行計算。超靜定橋梁結構恒載計算存在如下特點：超靜定橋梁結構恒載計算存在如下特點：（1）需按施工過程建立每一個施工階段的結構受力計）需按施工過程建立每一個施工階段的結構受力計算圖式，分析每階段的結構內力與變形。算圖式，分析每階段的結構內力與變形。（2）分別將全部施工階段的內力與變形疊加，得最終）分別將全部施工階段的內力與變形疊加，得最終的結構恒載內力與變形。的結構恒載內力與變形。（3）采用不同的施工方法，結構恒載內力不同。）采用不同的施工方法，結構恒載內力不同。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：搭設支架、安裝模板、綁扎工序：搭設支架、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：最古老最簡單，需要大量支架、工期長、臨特點：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，不太經濟。大，不太經濟。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構，由于支架要承擔上部結構的大部分質支架是臨時結構，由于支架要承擔上部結構的大部分質量，因此，支架必須具有足

6、夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，量，因此，支架必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以保證就地澆注的順利進行。以保證就地澆注的順利進行。支架的基礎要進行處理，保證基礎可靠，構件連接要緊支架的基礎要進行處理，保證基礎可靠，構件連接要緊密，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。根據上部結構荷載對支架進行預壓，以檢驗支架可靠性。根據上部結構荷載對支架進行預壓，以檢驗支架可靠性。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構一次形成，無體系轉換，恒載內力按照最終結構體結構一次形成，無體系轉換，恒載內力按照最終結構體系計算。系計算。3.2.2 恒載內力計算恒載內力計算先現(xiàn)澆或預制簡支梁，并在簡支梁的端部預留接縫位置，待簡先現(xiàn)澆或預制簡支梁，并在簡支梁的端部預留接縫位置，待簡支梁達到強度、安裝就位后，再澆筑接縫混凝土及張拉連接預支梁達到強度、安裝就位后，再澆筑接縫混凝土及張拉連接預應力筋，成為連續(xù)梁。應力筋，成為連續(xù)梁。結構體系發(fā)生變化，由簡支梁轉換為連續(xù)梁。結構體系發(fā)生變化，由簡支梁轉換為連續(xù)梁。3.3 簡支轉

8、連續(xù)施工簡支轉連續(xù)施工3.3.1 施工方法施工方法3.3 簡支轉連續(xù)施工簡支轉連續(xù)施工3.3.1 施工方法施工方法恒載內力分兩步完成：恒載內力分兩步完成： 第一階段第一階段簡支梁受力狀態(tài)，自重效應按簡支梁計算。簡支梁受力狀態(tài)，自重效應按簡支梁計算。3.3.2 恒載內力計算恒載內力計算3.3 簡支轉連續(xù)施工簡支轉連續(xù)施工3.3.2 恒載內力計算恒載內力計算3.3 簡支轉連續(xù)施工簡支轉連續(xù)施工 第二階段第二階段濕接縫完成，結構變連續(xù)梁，二期恒載作用在連濕接縫完成，結構變連續(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，適合跨數較多快，適合跨數較多的橋梁施工。的橋梁施工。施工過程結構體系施工過程結構體系發(fā)生變化，由懸臂發(fā)生變化，由懸臂梁或簡支梁轉換為梁或簡支梁轉換為連續(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 恒載內力計算恒載內力計算3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒載內力計算恒載內力計算結構不斷變化，存在多次體系轉換，結構自重作用分階結構不斷變化，存在多次體系轉換，結構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 恒載內力計算恒載內力計算階段階段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生的恒載內力。二跨連續(xù)梁，計算新增加的梁段重量產生的恒載內力。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 恒載內力計算恒載內力計算階段階段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。加的梁段重量產生的恒載內力。體系。加的梁段重量產生的恒載內力。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力進行疊加，則得到恒載內將各階段計算得到的恒載內力進行疊加，則得到恒載內力。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）預先在岸上預制部分梁段，采用頂推設備將其逐步向河對）預先在岸上預制部分梁段，采用頂推設備將其逐步向河對岸方向頂推，邊頂推邊預制后面的梁段，直到完成為止。岸方向頂推，邊頂推邊預制后面的梁段，直到完成為止。2）為減小頂推過程中懸臂梁的負彎矩，設置長度為）為減小頂推過程中懸臂梁的負彎矩，設置長度

12、為0.6-0.7倍倍橋梁跨徑的鋼導梁，鋼導梁自重輕、剛度大，有時還需要設橋梁跨徑的鋼導梁，鋼導梁自重輕、剛度大，有時還需要設置臨時墩。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計。）頂推法施工的連續(xù)梁橋一般采用等高度等跨徑設計。3.5 頂推施工法頂推施工法3.5.2 施工內力計算施工內力計算頂推法施工連續(xù)梁的受力特點：頂推法施工連續(xù)梁的受力特點： 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，結構）頂推過程中，梁的每一個截面位置都在不斷變化，結構受力計算圖式也不斷變化，故截面的內力也不斷變化，正

13、受力計算圖式也不斷變化，故截面的內力也不斷變化，正負彎矩交替。負彎矩交替。2）當整個梁頂推就位后，其恒載內力與整體支架施工法的）當整個梁頂推就位后，其恒載內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 施工內力計算施工內力計算u例題：例題：兩跨等截面連續(xù)梁，鋼導梁長度為兩跨等截面連續(xù)梁，鋼導梁長度為l/2，橋梁跨徑，橋梁跨徑為為l，導梁自重為，導梁自重為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 施工內力計算施工內力計算l階段階段1

14、：第一跨懸臂階段：第一跨懸臂階段鋼導梁即將到達鋼導梁即將到達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 施工內力計算施工內力計算l階段階段2：單跨簡支梁階段：單跨簡支梁階段鋼導梁到達鋼導梁到達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 施工內力計算施工內力計算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 施工內力計算施工內

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，拆除導梁，為兩跨連續(xù)梁，自重為頂推完成后，拆除導梁，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 施工內力計算施工內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力包絡圖進行配筋設計。不利內力包絡圖進行配筋設計。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，主梁從墩頂向兩邊同時施工過程中：墩梁臨時固結，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，結構受力呈合龍之前，結構受力呈T構狀態(tài)，屬靜定結構，梁的受構狀態(tài)，屬靜定結構，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，轉換為連續(xù)體系。合龍后拆除臨時固結，轉換為連續(xù)體系。僅需掛籃等少量施工設備，避免大量的支架，特別適僅需掛籃等少量施工設備，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示意幾種常用掛藍示意平行桁架平行桁架掛藍掛藍三角組合三角組合兩式掛藍兩式掛藍菱形掛藍菱形掛藍弓弦式掛藍弓弦式掛藍3.6 懸臂施工法懸臂施工法懸臂澆筑法掛藍懸臂澆筑法掛藍桁架式掛藍桁架式掛藍懸臂澆筑法掛藍懸臂澆筑法掛藍三角（斜拉式）掛藍三角（斜拉式）掛藍懸臂澆筑法掛藍懸臂澆筑法掛藍菱形掛藍施工菱形掛藍施工懸臂澆筑法掛藍懸臂澆筑法掛藍弓弦式掛藍弓弦式掛藍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)梁的恒載內力計算懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內力計算u例題：例題：三跨等截面連續(xù)梁，上部結構采用掛藍對稱懸臂三跨等截

18、面連續(xù)梁，上部結構采用掛藍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；塊件，并用粗鋼筋將梁與墩身臨時固結；采用掛藍向橋墩兩側分節(jié)段對稱平衡施工；采用掛藍向橋墩兩側分節(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構狀態(tài)。荷載：自構狀態(tài)。荷載：自重重q和掛藍重力和掛藍重力P掛掛。3.6.2 懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內力計算懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內力計算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（暫不考慮預應力計算）張拉合龍索（暫不考慮預應力計算）拆除臨時固結，體系轉換；拆除臨時固結，體系轉換；拆除支架和邊跨掛藍。拆除支架和邊跨掛藍。結構體系為懸臂梁，荷結構體系為懸臂梁，荷載：邊跨部分梁體自重載：邊跨部分梁體自重q和拆除掛藍重力和拆除掛藍重力-P掛掛。3.6.2 懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內力計算懸臂澆筑法施工時連續(xù)梁的恒載內力計算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時，當混凝澆筑完中跨合龍段混凝土時，當混凝土強度未達到設計強度