第三章 施工方法与恒载内力

1、第第 3 章章 施工方法与恒载内力计算施工方法与恒载内力计算 大跨度桥梁设计大跨度桥梁设计 本章的主要内容本章的主要内容 l 3.1 概述概述 l 3.2 满堂支架施工满堂支架施工 l 3.3 简支转连续施工简支转连续施工 l 3.4 逐跨施工法逐跨施工法 l 3.5 顶推施工法顶推施工法 l 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 3.1 概述概述 l桥梁施工过程的内力，成桥状态的内力及最终设计内力桥梁施工过程的内力，成桥状态的内力及最终设计内力 与施工方法密切相关，从而影响到其配筋设计，包括预与施工方法密切相关，从而影响到其配筋设计，包括预 应力筋的布置方式和数量。应力筋的布置方式和数量。 l施工方

2、法包括施工方法包括满堂支架施工法、顶推施工法、逐跨施工满堂支架施工法、顶推施工法、逐跨施工 法、简支转连续施工法、悬臂施工法法、简支转连续施工法、悬臂施工法以及转体施工法等。以及转体施工法等。 对比分析不同施工方法对桥梁结构恒载内力的影响对比分析不同施工方法对桥梁结构恒载内力的影响 例：例：三跨连续梁，结构自重集度取三跨连续梁，结构自重集度取100kN/m，分别采用满堂，分别采用满堂 支架施工法、逐跨浇注施工法、悬臂浇注施工法支架施工法、逐跨浇注施工法、悬臂浇注施工法A（先边（先边 跨合龙，后中跨合龙）、悬臂浇注施工法跨合龙，后中跨合龙）、悬臂浇注施工法B（先中跨合龙，（先中跨合龙， 后边跨合

3、龙）等四种施工方法，试对各施工方法的恒载内后边跨合龙）等四种施工方法，试对各施工方法的恒载内 力进行对比分析。力进行对比分析。 3.1 概述概述 3.1 概述概述 施工方法一：满堂支架施工法施工方法一：满堂支架施工法 3.1 概述概述 施工方法二：逐跨浇注施工法施工方法二：逐跨浇注施工法 3.1 概述概述 施工方法三：悬臂浇注施工法施工方法三：悬臂浇注施工法A（先边跨、后中跨合龙）（先边跨、后中跨合龙） 3.1 概述概述 施工方法四：悬臂浇注施工法施工方法四：悬臂浇注施工法B（先中跨、后边跨合龙）（先中跨、后边跨合龙） 3.1 概述概述 经过计算，四种施工方法对应的桥梁恒载内力。经过计算，四种

4、施工方法对应的桥梁恒载内力。 3.1 概述概述 结构恒载内力计算特点结构恒载内力计算特点 简支梁简支梁，恒载内力一般可按照成桥后的结构图式进行计算。，恒载内力一般可按照成桥后的结构图式进行计算。 超静定桥梁结构恒载计算存在如下特点：超静定桥梁结构恒载计算存在如下特点： （1）需按施工过程建立每一个施工阶段的结构受力计）需按施工过程建立每一个施工阶段的结构受力计 算图式，分析每阶段的结构内力与变形。算图式，分析每阶段的结构内力与变形。 （2）分别将全部施工阶段的内力与变形叠加，得最终）分别将全部施工阶段的内力与变形叠加，得最终 的结构恒载内力与变形。的结构恒载内力与变形。 （3）采用不同的施工方

5、法，结构恒载内力不同。）采用不同的施工方法，结构恒载内力不同。 3.2 满堂支架满堂支架施工法施工法 整体浇注时也叫一次落架法、支架就地浇注法。整体浇注时也叫一次落架法、支架就地浇注法。 工序：搭设支架、安装模板、绑扎工序：搭设支架、安装模板、绑扎 钢筋、浇筑混凝土、钢筋、浇筑混凝土、 卸落支架。卸落支架。 特点：最古老最简单，需要大量支架、工期长、临特点：最古老最简单，需要大量支架、工期长、临 时材料用量时材料用量 大，不太经济。大，不太经济。 施工过程受力体系不发生改变。施工过程受力体系不发生改变。 3.2.1 施工方法施工方法 3.2 满堂支架满堂支架施工法施工法 支架是临时结构，由于支

6、架要承担上部结构的大部分质支架是临时结构，由于支架要承担上部结构的大部分质 量，因此，支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性，量，因此，支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性， 以保证就地浇注的顺利进行。以保证就地浇注的顺利进行。 支架的基础要进行处理，保证基础可靠，构件连接要紧支架的基础要进行处理，保证基础可靠，构件连接要紧 密，并要加入纵横向连接斜撑，使支架连为一体。密，并要加入纵横向连接斜撑，使支架连为一体。 根据上部结构荷载对支架进行预压，以检验支架可靠性。根据上部结构荷载对支架进行预压，以检验支架可靠性。 3.2.1 施工方法施工方法 3.2 支架就地浇注施工支架就地浇注施工 支架现浇支

7、架现浇 3.2 满堂支架满堂支架施工法施工法 3.2.1 施工方法施工方法 支架现浇法支架现浇法 3.2 满堂支架满堂支架施工法施工法 钢管支架钢管支架 3.2 满堂支架满堂支架施工法施工法 3.2 满堂支架满堂支架施工法施工法 结构一次形成，无体系转换，恒载内力按照最终结构体结构一次形成，无体系转换，恒载内力按照最终结构体 系计算。系计算。 3.2.2 恒载内力计算恒载内力计算 先现浇或预制简支梁，并在简支梁的端部预留接缝位置，待简先现浇或预制简支梁，并在简支梁的端部预留接缝位置，待简 支梁达到强度、安装就位后，再浇筑接缝混凝土及张拉连接预支梁达到强度、安装就位后，再浇筑接缝混凝土及张拉连接

8、预 应力筋，成为连续梁。应力筋，成为连续梁。 结构体系发生变化，由简支梁转换为连续梁。结构体系发生变化，由简支梁转换为连续梁。 3.3 简支转连续施工简支转连续施工 3.3.1 施工方法施工方法 3.3 简支转连续施工简支转连续施工 3.3.1 施工方法施工方法 恒载内力分两步完成：恒载内力分两步完成： 第一阶段第一阶段简支梁受力状态，自重效应按简支梁计算。简支梁受力状态，自重效应按简支梁计算。 3.3.2 恒载内力计算恒载内力计算 3.3 简支转连续施工简支转连续施工 3.3.2 恒载内力计算恒载内力计算 3.3 简支转连续施工简支转连续施工 第二阶段第二阶段湿接缝完成，结构变连续梁，二期恒

9、载作用在连湿接缝完成，结构变连续梁，二期恒载作用在连 续梁上。续梁上。 是逐孔现场现浇或是逐孔现场现浇或 逐跨装配、连续施逐跨装配、连续施 工的一种方法。工的一种方法。 施工支架少，速度施工支架少，速度 快，适合跨数较多快，适合跨数较多 的桥梁施工。的桥梁施工。 施工过程结构体系施工过程结构体系 发生变化，由悬臂发生变化，由悬臂 梁或简支梁转换为梁或简支梁转换为 连续梁。连续梁。 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现浇法支架现浇法 3.4 逐跨施工法逐跨施工法 3.4.1 施工方法施工方法移动模架法移动模架法 3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒载内力计算恒载

10、内力计算 3.4 逐跨施工法逐跨施工法 3.4.2 恒载内力计算恒载内力计算 结构不断变化，存在多次体系转换，结构自重作用分阶结构不断变化，存在多次体系转换，结构自重作用分阶 段施加。段施加。 阶段阶段1：在支架上浇注边跨混凝土，形成悬臂梁状态。在支架上浇注边跨混凝土，形成悬臂梁状态。 悬臂梁体系。悬臂梁体系。 3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒载内力计算恒载内力计算 阶段阶段2：支架前移，浇注第二跨混凝土，拆模后形成带悬臂的支架前移，浇注第二跨混凝土，拆模后形成带悬臂的 二跨连续梁，计算新增加的梁段重量产生的恒载内力。二跨连续梁，计算新增加的梁段重量产生的恒载内力。 以此类推，形成带

11、悬臂的三跨连续梁。以此类推，形成带悬臂的三跨连续梁。带悬臂的连续梁桥计带悬臂的连续梁桥计 算模式。算模式。 3.4 逐跨施工法逐跨施工法3.4.2 恒载内力计算恒载内力计算 阶段阶段3：在支架上浇注第四跨混凝土，最终形成连续梁在支架上浇注第四跨混凝土，最终形成连续梁 体系。加的梁段重量产生的恒载内力。体系。加的梁段重量产生的恒载内力。连续梁桥体系。连续梁桥体系。 将各阶段计算得到的恒载内力进行叠加，则得到恒载内将各阶段计算得到的恒载内力进行叠加，则得到恒载内 力。力。 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.1 施工方法施工方法 1）预先在岸上预制部分梁段，采用顶推设备将其逐步向河对）预先在岸上

12、预制部分梁段，采用顶推设备将其逐步向河对 岸方向顶推，边顶推边预制后面的梁段，直到完成为止。岸方向顶推，边顶推边预制后面的梁段，直到完成为止。 2）为减小顶推过程中悬臂梁的负弯矩，设置长度为）为减小顶推过程中悬臂梁的负弯矩，设置长度为0.6-0.7倍倍 桥梁跨径的钢导梁，钢导梁自重轻、刚度大，有时还需要设桥梁跨径的钢导梁，钢导梁自重轻、刚度大，有时还需要设 置临时墩。置临时墩。 3）顶推法施工的连续梁桥一般采用等高度等跨径设计。）顶推法施工的连续梁桥一般采用等高度等跨径设计。 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 顶推法施工连续梁的受力特点：顶推法施工连续梁的受力

13、特点： 施工过程中，梁是移动的，受力图式不断变化。施工过程中，梁是移动的，受力图式不断变化。 1）顶推过程中，梁的每一个截面位置都在不断变化，结构）顶推过程中，梁的每一个截面位置都在不断变化，结构 受力计算图式也不断变化，故截面的内力也不断变化，正受力计算图式也不断变化，故截面的内力也不断变化，正 负弯矩交替。负弯矩交替。 2）当整个梁顶推就位后，其恒载内力与整体支架施工法的）当整个梁顶推就位后，其恒载内力与整体支架施工法的 连续梁相同。连续梁相同。 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 u例题：例题：两跨等截面连续梁，钢导梁长度为两跨等截面连续梁，钢导梁长度为l

14、/2，桥梁跨径，桥梁跨径 为为l，导梁自重为，导梁自重为q/5，混凝土梁自重为，混凝土梁自重为q。选择。选择4个典型阶个典型阶 段考察截面段考察截面1和截面和截面2的自重弯矩。的自重弯矩。 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 l阶段阶段1：第一跨悬臂阶段：第一跨悬臂阶段 钢导梁即将到达钢导梁即将到达1号墩之前的最大悬臂阶段。号墩之前的最大悬臂阶段。 荷载：荷载： M1=-ql2/40 M2=-ql2/5 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 l阶段阶段2：单跨简支梁阶段：单跨简支梁阶段 钢导梁到达钢导梁到达1号墩后，按简支梁受力分析

15、。号墩后，按简支梁受力分析。 荷载：荷载： M1=3ql2/40 M2=0 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 l阶段阶段3：第二跨悬臂阶段：第二跨悬臂阶段 荷载：荷载： M1=-ql2/10 M2=3ql2/40 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 l阶段阶段4：顶推完成阶段：顶推完成阶段 顶推完成后，拆除导梁，为两跨连续梁，自重为顶推完成后，拆除导梁，为两跨连续梁，自重为q。 荷载：荷载： M1=0 M2=ql2/16 3.5 顶推施工法顶推施工法 3.5.2 施工内力计算施工内力计算 对顶推法施工的桥梁，需按顶推过程计算出各

16、截面最对顶推法施工的桥梁，需按顶推过程计算出各截面最 不利内力包络图进行配筋设计。不利内力包络图进行配筋设计。 包括悬臂浇筑法和悬臂拼装法。包括悬臂浇筑法和悬臂拼装法。 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 3.6.1 施工方法施工方法 施工过程中：墩梁临时固结，主梁从墩顶向两边同时施工过程中：墩梁临时固结，主梁从墩顶向两边同时 对称分段浇筑或拼装，直至合龙。对称分段浇筑或拼装，直至合龙。 合龙之前，结构受力呈合龙之前，结构受力呈T构状态，属静定结构，梁的受构状态，属静定结构，梁的受 力与悬臂梁相同。力与悬臂梁相同。 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 3.6.1 施工方法施工方法 合龙后拆除临时固结，转换

17、为连续体系。合龙后拆除临时固结，转换为连续体系。 仅需挂篮等少量施工设备，避免大量的支架，特别适仅需挂篮等少量施工设备，避免大量的支架，特别适 合建造跨越深谷、河流的大跨连续梁桥。合建造跨越深谷、河流的大跨连续梁桥。 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 3.6.1 施工方法施工方法 l悬臂浇筑法悬臂浇筑法 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 3.6.1 施工方法施工方法 l悬臂浇筑法悬臂浇筑法几种常用挂蓝示意几种常用挂蓝示意 平行桁架平行桁架 挂蓝挂蓝 三角组合三角组合 两式挂蓝两式挂蓝 菱形挂蓝菱形挂蓝 弓弦式挂蓝弓弦式挂蓝 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 悬臂浇筑法挂蓝悬臂浇筑法挂蓝 桁架式挂蓝桁架式挂

18、蓝 悬臂浇筑法挂蓝悬臂浇筑法挂蓝 三角（斜拉式）挂蓝三角（斜拉式）挂蓝 悬臂浇筑法挂蓝悬臂浇筑法挂蓝 菱形挂蓝施工菱形挂蓝施工 悬臂浇筑法挂蓝悬臂浇筑法挂蓝 弓弦式挂蓝弓弦式挂蓝 l悬臂施工法悬臂施工法 悬臂拼装悬臂拼装 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 3.6.2 悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算 u例题：例题：三跨等截面连续梁，上部结构采用挂蓝对称悬臂三跨等截面连续梁，上部结构采用挂蓝对称悬臂 浇筑法施工，整体分为浇筑法施工，整体分为5个阶段。个阶段。 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 l阶段阶段1：在主墩上悬臂浇筑箱梁：在主墩上悬臂浇筑箱梁 先浇筑先浇筑0

19、#块件，并用粗钢筋将梁与墩身临时固结；块件，并用粗钢筋将梁与墩身临时固结； 采用挂蓝向桥墩两侧分节段对称平衡施工；采用挂蓝向桥墩两侧分节段对称平衡施工； 边跨不对称部分采用支架施工。边跨不对称部分采用支架施工。 边墩支座暂不受力，边墩支座暂不受力， T构状态。荷载：自构状态。荷载：自 重重q和挂蓝重力和挂蓝重力P挂 挂。 。 3.6.2 悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 l阶段阶段2：边跨合龙：边跨合龙 浇筑合龙段混凝土；浇筑合龙段混凝土； 张拉合龙索（暂不考虑预应力计算）张拉合龙索（暂不考虑预应力计算） 拆除临时固结，体系转换；拆除临时固结，体系转换； 拆除支架和边跨挂蓝。拆除支架和边跨挂蓝。 结构体系为悬臂梁，荷结构体系为悬臂梁，荷 载：边跨部分梁体自重载：边跨部分梁体自重 q和拆除挂蓝重力和拆除挂蓝重力-P挂 挂。 。 3.6.2 悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算 3.6 悬臂施工法悬臂施工法 l阶段阶段3：中跨合龙：中跨合龙 浇筑完中跨合龙段混凝土时，当混凝浇筑完中跨合龙段混凝土时，当混凝 土强度未达到设计强度