悬臂施工法

悬臂施工法一、概述悬臂施工是在已建桥墩顶部，沿桥梁跨径方向，对称逐段施工的方法，所以也称为分段施工法。

每延伸一段，待混凝土达到强度后施加预应力与已成部分形成整体。

悬臂对称施工根据施工方法的不同可分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。

悬臂浇筑是在桥墩两侧利用挂篮，对称浇筑混凝土，待混凝土达到张拉强度后张拉预应力筋，而后移动挂篮继续下一段的悬臂浇筑。

悬臂拼装是利用吊机将预制块在桥墩两侧对称吊装，张拉预应力筋后使悬臂不断接长。

对预应力混凝土连续梁桥来讲，悬臂施工时墩和梁铰接，不能承受施工荷载产生的不平衡弯矩，因此，施工过程中墩和梁应临时固结，以承受施工荷载产生的不对称负弯矩，待悬臂施工至少一端合拢后恢复原状态。

悬臂施工时，结构呈T形刚架，待合拢后形成连续梁，因此采用悬臂施工时，在施工过程中存在体系转换。

预应力混凝土连续梁采用这种方法时，应考虑由于体系转换及其它因素引起的结构次内力及施工过程的应力状态，及时调整预应力以适应这一转换，同时，为使结构施工受力与运营状态的受力相吻合，悬臂施工的连续梁桥常选用变截面。

悬臂施工法最大的优点是施工不受季节、河道水位的影响，不影响桥下通航，不需大量的支架和临时设备，因此这种施工方法在国内外都得到了广泛的应用。

悬臂施工方法是大跨连续梁桥主要施工方法，其中悬臂浇筑法更具有竞争实力。

(一)悬臂拼装法悬臂拼装法利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位，然后采用环氧树脂胶及钢丝束预施应力连接成整体。

采用逐段拼装，一个节段张拉锚固后，再拼装下一节段。

悬臂拼装的分段，主要决定于悬拼吊机的起重能力，一般节段长2～5m。

节段过长则自重大，需要悬拼吊机起重能力大，节段过短则拼装接缝多，工期也延长。

一般在悬臂根部，因截面积较大，节段长度采用较短，以后向端部逐渐增长。

(二)悬臂浇筑法悬臂浇筑采用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土，待混凝土达到要求强度后，张拉预应力束，再移动挂篮，进行下一节段的施工。

悬臂浇筑每个节段长度一般2～5m，节段过长，将增加混凝土自重及挂篮结构重力，而且要增加平衡重及挂篮后锚设施；节段过短，影响施工进度。

所以施工时应根据设备情况及工期，选择合适的节段长度。

(三)悬臂浇筑法与悬臂拼装法的比较1．施工进度方面利用挂篮进行悬臂浇筑时，混凝土中加入早强剂，每个节段施工周期通常5～7天。

拼装时仅占用预制节段可以在进行桥梁下部结构的同时进行，悬臂拼装施工时，吊装定位、环氧胶粘贴和穿束张拉等工序。

一个节段拼装时间仅1～1.5天。

所以从施工进度方面比较，悬臂拼装速度比悬臂浇筑要快得多，悬臂拼装适合于快速施工。

2．结构整体性方面采用悬臂浇筑法施工时，因梁体钢筋采用焊接相连，已建梁体表面混凝土凿毛等处理，结构整体性较好。

悬臂拼装法施工时，块件在预制场预制，块件本身质量较易保证，但组拼时采用环氧树脂胶粘接，预应力束在预留孔道中穿束张拉连接，比起悬臂浇筑法来说，结构整体性要差一些。

3．施工变形控制悬臂浇筑法施工时，施工变形易控制，可采用计算机程序控制，逐段进行底模标高的调整。

上采用悬臂浇筑法施工，中间合拢误差可以达到很高的控制精度。

悬臂拼装法施工时，施工变形控制难度较大，需从施工中摸索控制办法，以达到合拢精度要求。

4．施工适应性悬臂浇筑施工时，遇冬季寒冷气候施工，混凝土蒸汽养护难度较大，所以受地域季节条件影响，但不受桥下地形、水文或建筑物影响。

悬臂拼装施工时，由于节段块件在预制场琐制，养生条件较好，拼装时采用环氧树脂胶接缝，也有在零下15℃施工成功的实例。

如采用干接缝则不受低温影响。

但悬臂拼装时，一般从桥下运输节段，再由悬拼吊机吊起就位，所以对桥下地形及水文等情况有一定要求。

5．起重能力要求悬臂浇筑法施工时，悬浇起重能力要求不高，仅起吊钢筋骨架及混凝土。

悬臂拼装法施工时，需起吊节段块件，所以要求悬拼吊机起吊能力较大。

悬拼吊机一般采用贝雷桁架或万能杆件拼装。

从上面几点分析，可以看出悬臂浇筑法具有结构整体性好，可以不受桥下地形条件限制，优越性较明显，所以大部分大跨径预应力混凝土桥梁采用悬臂浇筑法施工。

下面介绍以上两种施工方法的特点。

二、悬臂浇筑1. 用挂篮悬臂浇筑施工用挂篮悬臂浇筑施工又称为迪维达克施工法，这种施工方法一般将梁每2～5m分成一个节段，以挂篮为施工机具进行悬臂对称施工。

挂篮的结构型式很多，图3－1给出了挂篮的一般构造，它由底模架1、悬吊系统2、3、4、承重结构5、行走系统6、平衡重7及锚固系统8、工作平台9等部分组成，承重梁是挂篮的主要受力构件，可以由型钢或制式器材焊接组拼而成，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身上。

挂篮的行走系统可用轨道或聚四氟乙烯滑板，牵引动力一般用电动卷扬机，它包括前牵引装置和尾索保护装置。

为保证浇筑混凝土时挂蓝有足够倾覆稳定性，往往在挂篮的尾部设置后锚固，一般通过预理在梁肋内的竖向预应力筋实现，当后锚能力不够时，也可采用尾部压重等措施。

灌浆由工作平台提供张拉、承受新浇混凝土重量，挂篮的主要功能是支撑模板，的场地，调整标高。

因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，便于装拆，移动灵活，便于调整标高等。

2. 挂篮种类挂篮是悬臂灌筑混凝土施工的主要施工设备，它是一个能沿轨道走行的活动脚手架。

挂篮的结构型式很多，变化发展也很快。

按结构形式分挂篮有：型钢式、桁架式、斜拉式、牵索式和混合式等。

按抗倾覆平衡方式的不同挂篮有：压重式、锚固式和半压重半锚固式等；按其走行方式的不同又可分为滚动式、滑动式和组合式等。

不同的桥跨、桥型可选用不同型式的挂篮。

挂篮通常都有以下几部分组成：承重梁、悬吊模板、锚固装置、走行系统和工作平台。

承重梁（上部悬臂吊架）是挂篮的主要受力构件，它支承于已灌筑梁段的顶面。

如果用钢板梁、工字钢做承重梁，则就是型钢式挂篮。

型钢式挂篮用钢量大、笨重，现已较少采用。

若用万能杆件或其它杆件组成构架式或弓弦式挂篮，则为桁架式挂篮（图3－2）。

将型钢或桁架与斜拉杆（带）、预应力筋（束）结合起来，又可组成各种式样的斜拉式（图3－3）或混合式挂篮。

在斜拉桥的施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮的又称为牵索式挂篮，这种挂篮的承重梁不再支承在已灌梁段顶面，而是悬挂在已成梁段的下面，这是其最大的特点。

承重梁承受施工设备和新灌筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置传到已施工完毕的梁体上。

挂篮的下部为工作平台，用于架设模板、安装钢筋和张拉预应力束等工作。

当一个节段全部施工完毕后，挂篮可通过走行系统向前移动。

走行系统可为轨道轮或聚四氟乙烯滑板装置，由电动卷扬机牵引。

图3－2为用万能杆件组拼成的挂篮，吊架长20m，高2m，在后端节点处设有后锚杆及平衡重，中间下弦节点设有走行轮，这种装置用橇棍即可移动，且走行平稳，方向和速度都易控制。

模板和梁段混凝土重量则通过底模平台、后吊杆及前吊杆再通过吊架，分别传到己成梁段上。

这套挂篮设备的缺点是笨重、用钢量大、安装费时，但利用万能杆件是其特点之一，且刚度较大。

挂篮的重量系数（挂篮自重／承重量），是衡量挂篮技术的主要指标之一，重量系数大，不仅要多用钢材，增加施工难度，而且还直接影响到桥梁截面的设计。

桁架式挂篮的重量系数往往达到甚至超过1.0，很不经济。

图3－3是斜拉式挂篮，由型钢加工而成，具有加工简单，组装方便等优点，外模架支承在底模上，可和挂篮一起移动。

内模是采用大面积悬吊式钢模和组合钢模结合式结构，走行时在箱梁底板上铺设有轨滑道，用小平车拖拉前进。

挂篮通过由槽钢组成的轨道和走行装置移动，走行时无需压重，而且主梁、底模及外模能同步走行，这种形式的挂篮，门架拉杆可采用斜拉钢束。

斜拉式挂篮的重量系数为0.3～0.5左右。

图3－4为弓弦式挂篮，由弓弦桁架、前吊杆、后锚杆、提升系统、走行系统和模板等组成。

挂篮桁架设计成弓弦式桁架，弧杆（上弦）全为拉杆，腹杆全为压杆。

桁架共三片，分设于箱梁肋板位置，弓桁下弦杆由二根槽钢组拼成][形断面，与弧杆铰接。

弦杆前、后端设有由槽钢组成的空腹工字型承载横梁和后锚梁，以支承挂蓝吊杆和后锚杆。

为消除桁架拼装时产生的非弹性变形，对桁架施加了预应力，使弦杆上翅，同时也改善了桁架的受力状况。

该挂篮的前吊杆为12φ25mm的IV级精轧螺纹钢筋，用螺栓连接于桁架前横梁与底模前横梁上，吊杆的作用是将混凝土及模板重量传到桁架上。

底模后横梁预留有为调升标高而安装的级精轧螺纹钢。

IV的25mmφ10后锚杆为千斤顶，可通过对后锚杆施以100～15OkN的预拉力，使摸板产生预压弹性变形，承受混凝土重量后不漏浆。

模板的外模用槽钢及角钢作骨架，采用40mm厚的木质板，外帖2.5mm喷塑钢板，用平头螺栓与骨架连接，接缝处用环氧树脂补平。

底模以][字型空腹梁为前后梁，并与前吊杆、后锚栓连接，由槽钢组成的纵梁通过吊杆与前后主梁连接。

走行系统分为桁架走行系统，底模、外模走行系统和内模走行系统三部分。

在三片弓弦桁架下面的箱梁顶面上铺设两根钢轨，钢轨与桁架之间设一船形传力支点，用导链或50kN卷扬机牵引桁架滑行到位。

弓弦挂篮是一种结构合理的轻型挂篮，其重量系数在0.4以下。

图3－5是我国最新研制成功的适用于斜拉桥施工的牵索式挂篮，已在松花江大桥和武汉长江二桥等成功地得到应用。

牵索式挂篮主要由主桁承重系统、模板系统、牵索系统、锚固系统、调高系统及走行系统共六部分组成。

牵索式挂篮的主要特点是：挂篮为上承式结构，底模直接连在承重梁上，增强了挂篮的刚度，扩大了桥梁施工空间，施工荷载大部分由斜拉主索直接传至主塔，混凝土主梁受力小，减少了主梁配筋，降低了工程造价，斜拉桥主梁的一个索距长度可作为一节一次灌筑，加大了施工节段的长度，从而可缩短工期。

挂篮承载能力大，自重小，重量系数约为0.3左右。

牵索式挂篮与其它形式挂篮最大的不同之处是增加了牵索系统。

牵索系统的主要作用是将挂篮前端的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上，以减少挂篮作用在主梁上的垂直荷载，牵索系统必须妥善解决受力过程中的体系转换，即施工时缆索锚固在挂篮上，施工完成后缆索锚固在斜拉桥的主梁上。

武汉长江二桥利用了桥梁每侧有二根主缆索这一特点，施工时将其中的一根缆索牵挂挂篮，施工完成后二根缆索共同承受主梁荷载的办法来实现受力体系的转换。

松花江大桥因桥梁每侧只有一根主缆，它的牵索系统由异形接头、牵引杆、吊耳、扁担架、元宝梁及千斤顶等组成。

异形接头一端与缆索冷铸锚联接，另一端与牵引杆连接，根据不同阶段的受力需要实现受力体系的转换。

菱形桁架式挂篮作为悬臂浇筑的主要设备由主桁架、前上横梁、前、后吊装置、底模架、内外侧模板和走行及锚固装置等组成，如图3-6所示。

例如图3-6所示的挂兰主桁由两片桁架及连接系和门架组成。