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1、第9讲 悬臂现浇法施工技术,9.1 施工概述 9.2 挂篮的构造及设计9.3 悬臂施工方法9.4 工程实例9.5 工程事故,9.1 施工概述,点击播放悬臂现浇施工动画,内昆铁路花土坡大桥,大连立交桥,挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，其锚固悬挂在已施工梁段上，在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设，混凝土灌注和预应力张拉，灌浆等作业。完成一个阶段的循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一阶段的悬灌，如此循环直至悬臂灌注完成。,什么是挂篮？,用挂篮悬臂施工的主要工作内容包括：在墩顶浇筑起步梁段(0#块);在起步梁段上拼装悬灌挂篮并依次分段悬浇梁段；边跨及中跨合龙。,悬臂浇筑的施工
2、顺序？,9.2 挂篮的构造及设计,挂篮是一套受力复杂的结构体系，从挂篮安装、预压、混凝土浇筑到前移挂篮，过程复杂，要经过多次体系转换，因此要对各工况进行详细的结构计算，一般使用结构计算软件整体建模计算。,（1）挂篮结构类型及构造,类型及 构造,功能,移动脚手架，挂在建成的梁段上；完成下个节段的作业。,结构形式,型钢式、桁架式、斜拉式、弓弦式、滑动斜拉式、菱形等。,平衡方式,压重式、锚固式和半压重、半锚固式。,行走方式,滚动式、滑动式和组合式。,组成,承重梁、悬吊模板、锚固装置、走行系统、工作平台。,（a）平行桁架式挂篮,1）挂篮主桁结构类型,平行桁架式挂篮的尾部一般设有一平衡重（可用混凝土块制
3、作），其作用是防止挂篮在行走时因前重后轻，失稳导致倾覆。,平行桁架式挂篮的优点是结构简单，可以充分利用常备式万能杆件、军用梁或贝雷梁制作挂篮的受力主桁架，可减少一次性投入。,1）挂篮主桁结构类型,缺点是挂篮自重大，工作系数（挂篮自重/梁体分段最大重量）较大，一般在1.0以上，对梁体在施工阶段的荷载承受能力要求较高；挂篮本身承受荷载能力有限，施工节段不能太重；悬灌时挠度变形也比较大，近年已很少见应用。,（a）平行桁架式挂篮,平行无平衡重挂篮取消了配重，因此减小了结构自重，由前吊挂系统和后锚固系统组成。,1）挂篮主桁结构类型,（b）平行无平衡重挂篮,平行无平衡重挂篮优点是：桁架材料均采用工地常备杆
4、件（贝雷梁、军用梁等），设备利用率高，节约成本，提高经济效益；结构刚度大，移动灵活，抗风能力强，特别是侧向抗风能力强，结构简便，受力明确。缺点是：主桁结构长，自重大，施工节段不能太长。,1）挂篮主桁结构类型,（b）平行无平衡重挂篮,1）挂篮主桁结构类型,（c）三角桁架挂篮,三角桁架挂篮优点是：结构轻巧简单、受力明确、安装方便。缺点是：主桁加工精度要求高，挂篮根据本工程特点计算设计，各构件需要使用型钢专门加工，通用性差。,1）挂篮主桁结构类型,（d）弓弦式挂篮,弓弦式挂篮由平行桁架式挂篮演变而来，除具有桁高随弯矩大小变化、受力合理的特点外，安装时还可在结构内部预施应力以消除非弹性变形，故也可取消
5、平衡重，所以一般重量较轻。缺点是杆件数量多、制作安装都较麻烦，且易丢失。,1）挂篮主桁结构类型,（e）菱形挂篮,菱形挂篮自重轻，结构简单、受力明确，加工、运输、拼装、移动和拆除省力，节约资金；所有吊点均在梁面以上，因此施工操作空间大。主桁加工精度要求高，挂篮根据本工程特点计算设计，各构件需要使用型钢专门加工，通用性差。,2）挂篮底篮（吊篮）结构类型,（a）桁架与H型钢组合,H型钢纵梁,桁架吊挂横梁,桁架自重轻，承载能力大，因此将吊挂横梁设计为桁架，在桁架上再设置H型钢纵梁，用于传递模板及砼施工荷载。特点是刚度大、自重轻，但桁架结构复杂。,2）挂篮底篮（吊篮）结构类型,大型钢结构简单，加工安装方
6、便，但自重大、刚度较小，因此施工过程中变形较大。,大型钢底篮,大型钢底篮,（b）、大型钢底篮,2）挂篮底篮（吊篮）结构类型,底篮纵横梁均采用桁架结构，结构自重轻、刚度大，施工过程变形小；但桁架结构复杂，加工精度要求高，因此增加了加工和拼装难度。,（c）全桁架底篮,3）挂篮及底篮（吊篮）结构类型对比,(2)挂篮设计,原则:外形简单、受力明确、重量轻、变形小、稳定性好、装拆方便、移动灵活。,两种状态,(2)挂篮设计计算,一般采用结构设计软件（MIDAS或桥梁博士等）进行整体建模计算，一般需验算其强度、刚度、稳定性、抗倾覆能力等。,MIDAS菱形挂篮模型,9.3 挂篮悬臂施工方法,1 O#段施工2
7、挂篮安装3 悬臂段施工4 合龙段施工5 悬臂施工优缺点,（1）0块浇筑,什么是0#块？0#号块的位置在哪里？,0 段位于桥墩上方，灌注0 段相当于给挂篮提供一个安装场地。,（1）0块施工,0 段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇。立0 段底模时，同时安装支座及防倾覆锚固装置。,墩旁支架,墩旁托架,桥墩较矮时开安装墩旁支架支承在承台上；桥墩较高则在施工桥墩时安装预埋件，然后在预埋件上安装墩旁托架。,0#段模板安装,0#段砼浇筑,0#段拆模的砼,0#段模型直接支承在墩旁支架或托架上，安装底模板时，同时安装支座（永久和临时）及防倾覆锚固装置。0#段施工须埋设永久预应力孔道和安装挂篮所需的预应力钢筋（预
8、留挂篮安装孔洞）,主轨,液压油缸,（2）挂篮安装及预压,0 块预应力（永久及临时）张拉压浆后即可安装挂篮，现以菱形挂篮为例，简要介绍挂篮安装过程。,1）挂篮安装,前后工作车,主轨,液压油缸,前后工作车,主轨,液压油缸,NRS AS,主框架,前后工作车,主轨,液压油缸,NRS AS,主框架,前后框架,底框架,横梁,内模,前后工作车,主轨,液压油缸,NRS AS,主框架,前后框架,底框架,横臂,内模,外模,底模,内模,前后工作车,主轨,液压油缸,NRS AS,主框架,前后工作车,底框架,横梁,液压油缸,内模,外模,底模,内模,端模,工作平台,2)挂篮加载试验,在0 块上安装完挂篮以后(内模暂不安装
9、)，应首先进行挂篮加载试验，以获取加载与挂篮变形的关系曲线。加载时应注意分级加载，且分级应均匀。,卸载后根据预压数据调整底模高程后即可绑扎底板和腹板钢筋。纵向钢筋需要跟0#段纵筋连接，可采用机械连接或焊接。预应力波纹管也需要接长，且要控制其严密不漏浆。,1)梁体钢筋绑扎及预应力管道安装,焊接连接,机械连接,（3）悬臂段施工,内模也是由钢模板组拼而成，通过吊挂纵梁和精轧螺纹钢吊挂在挂篮主桁架上。内模只有侧面和顶面三面，没有底面，便于底板混凝土浇筑和振捣。,2)内模安装,安装好的内模板,内模,吊挂纵梁,精轧螺纹钢吊杆,内模也是由钢模板组拼而成，通过吊挂纵梁和精轧螺纹钢吊挂在挂篮主桁架上。内模只有侧
10、面和顶面三面，没有底面，便于底板混凝土浇筑和振捣。,2)内模安装,安装好的内模板,内模,吊挂纵梁,精轧螺纹钢吊杆,顶板纵筋应与0#段纵筋连接牢固，波纹管应接长；同时还要埋设梁体结构预埋件和挂篮前移所需的预埋件或预留孔洞。注意波纹管要预留通气孔，便于后续压浆。,3)顶板钢筋绑扎、预应力管道及预留、预埋件安装,两侧梁段应同步对称浇筑，两端浇筑砼差值不应大于1m3.混凝土浇筑时纵向应从0#段向跨中对称浇筑；横向应由两侧向中间对称浇筑，确保混凝土浇筑振捣密实。浇筑完成后对砼进行覆盖保湿养护。,4)浇筑1#段混凝土及养护,砼达到设计要求时安装预应力钢绞线后进行张拉，悬臂施工一般包括纵向、横向及竖向三向预
11、应力，而纵向、横向一般采用钢绞线，竖向一般采用预应力粗钢筋（精轧螺纹钢筋）。张拉完成后须对预应力孔道进行压浆。,5)0#、1#段预应力安装、张拉及压浆,纵向预应力张拉 竖向预应力张拉,两端挂篮应同时同步对称前移，移动过程应缓慢、平稳，根据挂篮移动程序逐步前移，移动就位后要及时锁定，防止挂篮倾覆。,6)挂篮前移并调整标高进入制梁状态,值得注意的是2#段及后续梁段施工时除纵向钢筋波纹管须接长外，纵向预应力钢筋也需要接长。一般采用预应力钢筋联接器进行接长，使纵向预应力贯通受力，其余施工同1#段。按照此工序逐段推进直至合龙。,7)2#梁段钢筋混凝土施工,2#段对称施工 预应力钢筋联接器,用于锚固直径为
12、25和32的高强精轧螺纹钢筋，主要应用于预应力箱梁纵向施工、大型建筑屋架和岩土锚固中。由锚具、连接器、垫板组成，配用YG-70穿心式千斤顶和专用连接头进行张拉,螺母,垫板,连接器,预应力筋,3.2 锚具,共63页 第38页,GYJ挤压机 是制作P型固定端锚具的专用挤压设备。,挤压好的挤压头,3.2 锚具,共63页 第42页,套筒及弹簧,高压油泵,连续梁合龙前的墩、梁临时固结约束措施解除,一般讲，在两侧边跨合龙后，应立即解除墩梁临时固结措施，使梁成简支悬臂体系。也有另一种情况，可以在中跨合龙后再解除墩梁临时固结措施。采取上述哪一种解除方式，要与设计院沟通后才能确定，切勿自行确定。,（4）合龙段施
13、工,1）临时约束解除,合龙口的临时锁定支撑,内外刚性支撑锁定措施,外(或内)刚性支撑和张拉临时束共同锁定,仅设刚性外（或内）刚性支撑锁定,2）合龙口临时锁定,3）合龙施工要点,选择日气温较低、温度变化幅度较小时锁定合龙口并灌注合龙段混凝土。合龙口的锁定，应迅速、对称地进行，先将外刚性支撑一段与梁端预埋件焊接（或栓接），而后迅速将外刚性支撑另一端与梁连接，临时预应力束也应随之快速张拉。在合龙口锁定后，立即释放一侧的固结约束，使梁一端在合龙口锁定的连接下能沿支座左右伸缩。,合龙口混凝土宜比梁体提高一级，并要求早强为保证浇注混凝土过程中合龙口始终处于稳定状态，必要时浇注之前可在各悬臂端加与混凝土重量
14、相等的配重，加、卸载均应对称梁轴线进行。混凝土达到设计要求的强度后，先部分张拉预应力钢索，然后解除劲性骨架，最后按设计要求张拉全桥剩余预应力束，当利用永久束时，只需按设计顺序将其补拉至设计张拉力即可。临时束的张拉力一般宜在0.450.5Rjy（根据设计要求），以防在合龙过程中预应力束过载报废而需要重新更换新束。,合龙前实景,合龙段钢筋施工,合龙段混凝土施工,a）必须按施工顺序逐段悬浇，施工工期长；b）挂篮设备及锚固装置构造较复杂，一次性投入大；c）一般需要对称施工，有时需要对梁体进行配重，工序较复杂；,（5）、悬臂施工法优缺点及适用范围,1）、优点,a）跨间不设支架，不影响通航或行车；b）内力
15、状态施工与运营较一致；c）设备经改造可重复使用；,2）、缺点,（5）、悬臂施工法优缺点,3）、适用范围,a）大跨度连续梁或斜拉桥；b）适用于桥梁跨越公路、铁路等有通车要求的环境；c）适用于桥梁跨越河流、沟谷及海上施工（不便于搭设支架的环境）；d）适用于高墩桥梁（搭设支架不经济）；,9.4 工程实例,点击播放巴基斯坦丹加利特大桥,9.5 工程事故,9.5 工程事故,安全第一 预防为主,思考题,1、悬臂现浇法施工的原理是什么？2、挂篮按结构形式如何分类？3、挂篮按平衡方式如何分类？4、挂篮按行走方式如何分类？5、挂篮一般由哪几部分组成？6、挂篮的设计原则是什么？7、试画出悬臂现浇法施工工艺流程图。8、悬臂浇筑砼的施工要点有哪些？9、悬臂浇筑法施工墩顶临时约束（墩顶防倾覆装置）在何时解除？10、常用的合龙口的临时锁定措施有哪些？11、试述悬臂浇筑法合龙段施工控制要点？,
