第三章 施工方法与恒载内力

第3章施工方法与恒载内力计算大跨度桥梁设计本章的主要内容3.1概述3.2满堂支架施工3.3简支转连续施工3.4逐跨施工法3.5顶推施工法3.6悬臂施工法§3.1概述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，包括预应力筋的布置方式和数量。施工方法包括满堂支架施工法、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例：三跨连续梁，结构自重集度取100kN/m，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A（先边跨合龙，后中跨合龙）、悬臂浇注施工法B（先中跨合龙，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。§3.1概述§3.1概述施工方法一：满堂支架施工法§3.1概述施工方法二：逐跨浇注施工法§3.1概述施工方法三：悬臂浇注施工法A（先边跨、后中跨合龙）§3.1概述施工方法四：悬臂浇注施工法B（先中跨、后边跨合龙）§3.1概述经过计算，四种施工方法对应的桥梁恒载内力。§3.1概述结构恒载内力计算特点简支梁，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：（1）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。（2）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。（3）采用不同的施工方法，结构恒载内力不同。§3.2满堂支架施工法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、绑扎钢筋、浇筑混凝土、卸落支架。特点：最古老最简单，需要大量支架、工期长、临时材料用量大，不太经济。施工过程受力体系不发生改变。3.2.1施工方法§3.2满堂支架施工法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，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。3.2.1施工方法§3.2支架就地浇注施工支架现浇§3.2满堂支架施工法3.2.1施工方法支架现浇法§3.2满堂支架施工法钢管支架§3.2满堂支架施工法§3.2满堂支架施工法结构一次形成，无体系转换，恒载内力按照最终结构体系计算。3.2.2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。§3.3简支转连续施工3.3.1施工方法§3.3简支转连续施工3.3.1施工方法恒载内力分两步完成：第一阶段简支梁受力状态，自重效应按简支梁计算。3.3.2恒载内力计算§3.3简支转连续施工3.3.2恒载内力计算§3.3简支转连续施工第二阶段湿接缝完成，结构变连续梁，二期恒载作用在连续梁上。是逐孔现场现浇或逐跨装配、连续施工的一种方法。施工支架少，速度快，适合跨数较多的桥梁施工。施工过程结构体系发生变化，由悬臂梁或简支梁转换为连续梁。§3.4逐跨施工法3.4.1施工方法——支架现浇法§3.4逐跨施工法3.4.1施工方法——移动模架法§3.4逐跨施工法3.4.2恒载内力计算§3.4逐跨施工法3.4.2恒载内力计算结构不断变化，存在多次体系转换，结构自重作用分阶段施加。阶段1：在支架上浇注边跨混凝土，形成悬臂梁状态。悬臂梁体系。§3.4逐跨施工法3.4.2恒载内力计算阶段2：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。以此类推，形成带悬臂的三跨连续梁。带悬臂的连续梁桥计算模式。§3.4逐跨施工法3.4.2恒载内力计算阶段3：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。连续梁桥体系。将各阶段计算得到的恒载内力进行叠加，则得到恒载内力。§3.5顶推施工法3.5.1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0.6-0.7倍桥梁跨径的钢导梁，钢导梁自重轻、刚度大，有时还需要设置临时墩。3）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3.5.2施工内力计算顶推法施工连续梁的受力特点：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。2）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。§3.5顶推施工法3.5.2施工内力计算例题：两跨等截面连续梁，钢导梁长度为l/2，桥梁跨径为l，导梁自重为q/5，混凝土梁自重为q。选择4个典型阶段考察截面1和截面2的自重弯矩。§3.5顶推施工法3.5.2施工内力计算阶段1：第一跨悬臂阶段钢导梁即将到达1号墩之前的最大悬臂阶段。荷载：M1=-ql2/40M2=-ql2/5§3.5顶推施工法3.5.2施工内力计算阶段2：单跨简支梁阶段钢导梁到达1号墩后，按简支梁受力分析。荷载：M1=3ql2/40M2=0§3.5顶推施工法3.5.2施工内力计算阶段3：第二跨悬臂阶段荷载：M1=-ql2/10M2=3ql2/40§3.5顶推施工法3.5.2施工内力计算阶段4：顶推完成阶段顶推完成后，拆除导梁，为两跨连续梁，自重为q。荷载：M1=0M2=ql2/16§3.5顶推施工法3.5.2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截面最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。§3.6悬臂施工法3.6.1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对称分段浇筑或拼装，直至合龙。合龙之前，结构受力呈T构状态，属静定结构，梁的受力与悬臂梁相同。§3.6悬臂施工法3.6.1施工方法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，特别适合建造跨越深谷、河流的大跨连续梁桥。§3.6悬臂施工法3.6.1施工方法悬臂浇筑法§3.6悬臂施工法3.6.1施工方法悬臂浇筑法几种常用挂蓝示意平行桁架挂蓝三角组合两式挂蓝菱形挂蓝弓弦式挂蓝§3.6悬臂施工法悬臂浇筑法挂蓝桁架式挂蓝悬臂浇筑法挂蓝三角（斜拉式）挂蓝悬臂浇筑法挂蓝菱形挂蓝施工悬臂浇筑法挂蓝弓弦式挂蓝悬臂施工法悬臂拼装§3.6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例题：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5个阶段。§3.6悬臂施工法阶段1：在主墩上悬臂浇筑箱梁先浇筑0#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；边跨不对称部分采用支架施工。边墩支座暂不受力，T构状态。荷载：自重q和挂蓝重力P挂。3.6.2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阶段2：边跨合龙浇筑合龙段混凝土；张拉合龙索（暂不考虑预应力计算）拆除临时固结，体系转换；拆除支架和边跨挂蓝。结构体系为悬臂梁，荷载：边跨部分梁体自重q和拆除挂蓝重力-P挂。3.6.2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阶段3：中跨合龙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之前，结构体系仍为悬臂梁。合龙段混凝土自重q和挂蓝重力P挂的合力按集中力R0作用在两端。3.6.2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阶段4：拆除中跨合龙段的挂蓝全桥已形成整体结构。原先由挂蓝承担的合龙段自重作用到整体结构上。荷载：合龙段自重q和拆除荷载-R0。3.6.2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阶段5：施工桥面（二期恒载）荷载：二期恒载自重q2。成桥状态恒载内力：叠加1-5，得到成桥状态的总恒载内力。3.6.2悬臂浇筑法施工时连续梁的恒载内力计算§3.6悬臂施工法回顾本节内容，思考以下4个问题：1、连续梁桥有哪几种施工方法？2、超静定桥梁结构恒载计算的特点？3、连续梁桥采用不同方法施工时，各自内力变化规律？