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1、目 录第一章绪论 基本概念1第一节 悬臂施工方法1第二节 挂篮的形式和构造4一 挂篮形式4二 挂篮构造4第二章0号块施工计算6第一节 施工方法概述6第二节 悬空支架计算实例8一 实例方案设计说明8第三节 临时支墩计算实例9一 实例方案设计说明9二 工况分析10三 荷载计算11四 结构检算13第四节 模板计算实例16一 实例设计说明16二 底模面板检算17三 侧模计算18四 内模检算20第三章挂篮施工23第一节挂篮概述23第二节贝雷桁架式挂篮25第三节三角挂篮25一 挂篮结构组成25二 三角形挂篮主桁架检算27三 前吊梁检算29四 后锚梁检算33五 底模桁架检算34第四章合龙阶段计算37第一节配
2、重计算37一 配重概述37二 配重计算38第二节 劲性骨架计算41一 临时约束作用41二 计算实例42第一章 绪论 基本概念第一节 悬臂施工方法近十来年，随着我国桥梁事业的不断发展，预应力混凝土连续梁得到广泛改善和应用。这主要是因为预应力混凝土连续梁拥有很多优点，比如桥梁结构整体性能好、刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等。同时，预应力混凝土连续梁桥的施工方法也随之有较大的改善和发展。目前最常见的悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能在大跨径桥上应用，因此大跨径预应力混凝土连续箱梁广泛采用挂篮进行
3、悬臂浇筑施工。悬臂施工法是在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方向、桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板(挂篮)继续悬臂施工，使得悬臂不断接长，直至合拢的施工方法。它不仅在施工期间不影响桥下通航或行车，同时密切配合设计和施工的要求，充分利用了预应力混凝土承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，提高了桥梁的跨越能力。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换，即在悬臂施工时，结构的受力状态呈T形刚构、静定悬臂梁，待施工合拢后形成超静定连续梁。因此，在桥梁设计中要充分考虑施工过程的应力状态；要考虑由于体系转换及其他因素引起结构
4、的次内力。预应力混凝土连续梁桥在悬臂施工时，由于墩梁铰接而不能承受弯矩，因此，施工时要采取措施临时将墩、梁固结。待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态，这是连续梁采用悬臂施工法的最明显特点。为使施工受力与运营状态结构的受力尽量吻合，通常用悬臂施工的连续梁桥选取变截面梁。图1.1 大西客专晋陕黄河特大桥连续梁效果图对采用悬臂法进行桥梁结构施工，总的施工顺序是：墩顶0号块的浇筑；悬臂节段的挂篮现浇；各桥跨间的合拢段施工及相应的施工结构体系转换；桥面系施工。详见第3页表1.1某桥悬臂法施工步骤。表1.1某桥悬臂法施工步骤第二节 挂篮的形式和构造挂篮是悬臂浇筑施工的主要机具，是一个能沿着轨道行走的活动
5、脚手架，挂篮悬挂在已经张拉锚固的箱梁梁段上，悬臂浇筑时箱梁梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。当一个梁段的施工程序完成后，挂篮解除后锚，移向下一梁段施工。所以挂篮既是空间的施工设备，又是预应力筋未张拉前梁段的承重结构。一 挂篮形式随着技术水平的不断改进，挂篮由过去的压重平衡式发展成现在通用的自锚平衡式，自锚平衡式挂篮的形式主要有桁架式、斜拉式。目前，最常见的四种形式，是菱形桁架挂篮、三角斜拉式挂篮、贝雷桁架组合式挂篮、液压式桁架挂篮，将在后文中详细介绍其设计计算。二 挂篮构造挂篮通常由主承重系统、底模系统、内外模系统、悬吊系统、锚固系统、行走系
6、统等部分组成。1)主承重系统。承重结构是挂篮主要受力构件，可用万能杆件或贝雷梁拼装的钢桁或大号型钢制成。2)底模系统。底模架是供立模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生等工序用。3)内外模系统。内外模板作用同底模。4)悬吊系统。悬吊系统的作用是将底模架、张拉工作平台的自重及其上面的荷重传递到承重结构上，悬吊系统可采用钻有销孔的扁钢或两端有螺纹的圆钢组成。5)行走系统。挂篮整体纵移采用电动卷扬机牵引，挂篮上设上滑道，梁上铺设下滑道，中间可用滚轴做滑道。本章仅做总体介绍，自第二章开始，将按施工工序详细介绍连续梁施工过程中的设计计算。第二章 0号块施工计算第一节 施工方法概述大跨度连续梁0号块的施工方法很
7、多，有落地支架和悬空支架两大类；每种类型又有不同的施工方法，根据情况各异，选用不同的施工方法。落地支架是指使用脚手架直接支撑在承台或地面上，脚手架可以使用碗扣式、扣件式脚手架或者万能杆件等；如果地面地质条件不好，也可采用大钢管支架。图2.1 落地支架施工图悬空支架是指在墩身上设置预埋件或者在临时支墩（钢管混凝土）焊接型钢作为牛腿，再将支架支撑在牛腿上，安装托架、模板进行施工，多用于跨越河流或既有公路的连续梁。图2.2 悬空支架施工图在0号块施工中，临时支墩的设置是非常重要的。连续梁在采用分段悬臂浇筑过程中，永久支座不能承受施工中产生的不平衡力矩。施工中需采取临时锚固措施，以抵抗施工中产生的各种
8、不平衡力矩，保证“T”构平衡。梁体合龙后予以拆除并实现连续梁的体系转换。在铁路项目中，预应力混凝土连续梁跨度超过100米时，为保证快速施工的安全性，其墩梁临时固结逐步加强，墩顶锚固钢筋或预应力粗钢筋加上混凝土临时支撑的组合被广泛采用。支架施工完毕，应进行预压，主要是为了检验支架的可靠性，同时消除非弹性变形，测出弹性变形，用以确定底模预抛高值。支架施工可参照钢管满堂支架预压技术规程（JGJ/T 194:2009）进行，预压荷载采用梁体自重与施工荷载之和的1.2倍重量，荷载分级分级不少于3级，卸载时也应分级。预压观测时布置好观测点，每级加载或卸载完毕需停等2小时，进行观测。支架预压稳定判断标准为在
9、全部加载完成后的预压监测过程中，当满足下列条件之一时，应判定支架预压合格：各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm；各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。下面将以实例详细介绍几种方法的设计计算。第二节 悬空支架计算实例一 实例方案设计说明本例中的支架方案是参照金华至温州铁路某项目（48+80+48）m连续梁0号块、1号块的方案，0号块底面标高距承台顶面为18m，连续梁结构为单箱单室、变截面箱梁。0号块重592.9t、长8m，1号块重150.8t、长3m，采用支架现浇，支架结构图如下。 图2.3 某桥0号块悬空支架平面图第三节 临时支墩计算实例一 实例方案设计说明悬臂法施工时，主墩临时固
10、结方法是上部构造施工安全和质量的关键工序，极为重要。目前常用的有两种方法，一种是在永久支座两侧墩顶设置临时支座（通常是钢筋混凝土块），并在其中设置锚筋；另一种是在主墩两侧、承台之上设置钢管混凝土，并在其中设置拉筋。第一种构造简单，受力明确，临时支座纵向间距较小，抗压刚度大，永久支座基本不受力；在抵抗不平衡弯矩时，受拉侧临时支座压力释放，梁体转角小。但是墩身要求较宽，影响美观，体系转化时临时支座不易拆除。第二种则可适当减少墩身宽度，增加美观；同时可作为0号块施工的支撑柱，大大减小支架材料用量，合龙时体系转换比较容易，缩短了工序时间，具有一定的经济效益。本例中的连续梁临时支撑体系是参照武汉至广州客
11、专铁路某项目跨既有公路南贤路连续梁，属第二种固结方法，主跨（40+56+40）m，0号块底面标高距承台顶面为8.9m，两侧钢管间距为6m。临时支撑采用壁厚12mm的100cm钢管，钢管内填充C30混凝土。在钢管的顶部与底部使用45根25钢筋焊接，将钢管与0号块、承台连接，焊接长度为25cm，余下50cm伸入梁体(承台)，以完成墩梁临时固结，为连续梁悬臂施工提供竖向支撑和抗倾覆弯矩。为提高临时支撑受力性能，在钢管之间加设16槽钢剪刀撑，使两根钢管形成整体，提高其稳定性。在梁体与临时支墩之间设临时支座，临时支座为20cm厚M50硫磺砂浆。图2.4 临时支墩示意图二 工况分析在悬臂施工过程中，由于墩
12、梁之间的永久支座不受力，在计算过程中混凝土墩柱可忽略不计，因此结构可以简化为平面结构，即由两根临时支墩和梁体组成的悬臂结构，如下图所示。 图2.4 临时支墩示意图抗压计算时，最不利工况为整个梁体自重及施工荷载均由临时支墩承担；抗倾覆计算时，主要计算依据即是保证跨中处弯矩为零。按照不利情况，考虑了如下两类悬臂施工模式进行分析计算： 工况1：不对称悬浇节段模式，即在浇筑混凝土时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用的同时，不同步浇筑节段混凝土的重量差为20t。 工况2：不对称移动挂篮模式，即在挂篮行走时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用的同时，不同步移动挂篮。 其中，不平衡浇筑荷载与不平衡挂篮
13、荷载不会同时产生；对称挂篮荷载与不对称挂篮荷载不会同时产生。三 荷载计算1、竖向荷载临时支墩所承受的竖向力为混凝土自重，考虑人群机械及冲击荷载，并取恒载系数为1.2,活载系数为1.4,则:混凝土重量为:2(110.136+112.564+121.883+118.617+127.921+135.116)+370.465=1822.939t机械:2.51.2413.6=163.2KN人群:2.51.4413.6=190.4KN冲击荷载:21.4413.6=152.3KN三角挂篮及模板重量为80t则竖向荷载为:(800+18229.39)1.2+163.2+190.4+152.3=23341.2KN
14、2、最大弯矩 最大悬臂时的最大不平衡弯矩计算考虑的不平衡荷载有: （1）一侧混凝土自重超重5%；（2）一侧施工线荷载为6.432KN/m,另一侧为3.216KN/m（即考虑机具、人群荷载，设计院提供）；（3）施工挂篮的动力系数,一侧采用1.2,另一侧采用0.8；（4）另一侧风向上吹,按风压强度W=800Pa取,线荷载为10.72KN/m；（5）节段浇筑不同步引起的偏差,控制在20t以下；（6）挂篮行走不同步，挂篮自重40t。根据工况分析，可得荷载组合：组合一:(1)+ (2) + (3) + (4)+（5）组合二:(1)+ (2) + (3) + (4)+（6）以最远端的6号块为计算节段,其自
15、重为110.136t,距离墩中心为25m，则：(1) 1822.989/2105%=455.75KN(2) (6.432-3.216)=3.216KN/m(3) 4010（1.2-0.8）=160KN(4) 10.72KN/m(5) 2010=200KN(6) 4010=400KN组合一:M=455.7525+3.21613.625+16025+10.7213.625+20025=25131.99KN组合二:M=455.7525+3.21613.625+16025+10.7213.625+40025 =30131.99KN按照设计文件要求，临时固结措施要承受中支点处最大不平衡弯矩30131.99KN.m及相应竖向支反力24137KN(取设计与计算的较大值)。四 结构检算施工设计使
