桥梁施工中的几种方法对比
桥梁施工中的几种方法对比
韩晓涛
长城钻探概预算中心辽宁盘锦124000
摘要：随着我国公路和铁路交通事业的高速发展,大跨度连续刚构桥以其自身特有的优势得到越来越广泛的发展。桥梁是公路的纽带,其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通。为保证大跨度连续刚构桥的成桥线型与设计很好的吻合,以及结构在施工过程的安全,施工方法受到越来越多的重视。本文通过对顶推法与悬臂法的对比分析，探讨两种方法在桥梁建设中技术上、经济上的优越性，并分析了各个方法所存在的不足之处。
关键字：顶推法，悬臂浇筑法，悬臂拼装法。
1.概述
随着我国科学技术、经济实力和交通事业的发展，大跨度桥梁越来越多的出现在人们的生活当中。预应力混凝土技术的大力推广及相应的各种先进的施工方法的应运而生，各类桥梁日新月异，谱写了桥梁建设史新的篇章。顶推施工法和悬臂施工法就这样产生并发展起来了。
2.顶推法
2.1施工原理
顶推法就是以千斤顶为动力,对预制好的梁体，借助板式滑动支座，纵或横向推进至设计要求的位置。在顶进过程中，梁上的每个截面的弯矩值处在不断的正负交替之中，为了减小梁体前段的悬出长度和负弯矩，应在梁前端安装导梁，导梁应自重轻而刚度大。
2.2施工方法及特点
顶推法施工的主要关键是顶推工作，核心问题在于应用有限的推力将梁顶推就位。聚四氟乙烯的问世，为我们提供了摩擦系数很小的材料，使施工水平有了很大的提高。顶推的施工方法有很多，按顶推的施力方法分为单点顶推和多点顶推;按顶推方向分单向顶推和双向顶推。这里主要介绍单点顶推和多点顶推。
2.3单点顶推
单点顶推水平力的施加位置一般集中设置于主梁预制场靠近桥台或某一桥墩的位置，其他墩台支点只设置滑道支承。单点顶推装置又有两张方式，一种是用单点拉杆千斤顶顶推，考虑顶推力的大小，安装一台或多台水平千斤顶，通过拉杆连接梁的底板或者两侧，牵引拉动梁体在滑道上前移;另一种是直接顶推梁体，在预制台座的后面，设置一个反力座，安装一台或多台千斤顶，直接顶推梁体向前滑动。
2.4多点顶推
多点顶推的原理是在每个墩台上设置一对小吨位的水平千斤顶，将集中的顶推力分散到各墩上。由于利用水平千斤顶传给墩台的反力来平衡梁体滑移时在桥墩上产生的摩阻力，而是桥墩在顶推过程中承受较小的水平力，因此可以在柔性墩上采用多点顶推施工。多点顶推与集中单点顶推比较，可以免去大规模的顶推设备，能有效的控制顶推梁的偏离。必须注意，在顶推过程中要严格控制梁体两侧千斤顶同步运行。为了防止梁体在平面内发生偏移，通常在墩顶梁体两侧设置横向导向装置。
3悬臂施工法
3.1施工原理
悬臂施工法也称为分段施工法，多用于建造大跨度预应力混凝土桥梁，通常分为悬臂浇筑施工和悬臂拼装施工两类。它利用己建成的桥墩沿桥跨径方向逐段地悬出接长对称施工，因此采用悬臂施工的必要条件是：施工中墩与梁固结，施工过程中桥墩需承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增加即悬臂长度的增长，梁内出现的负弯矩不断增大，对混凝土桥必须在梁段上缘施加预应力，使其完成的梁段连成整体。悬臂施工是由两个相邻的桥墩同时向两侧分段进行，水平推进，直到跨中合拢，各梁段用预应力紧密连成整体。合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序，但应注意不同的合拢程序，引起的结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力分布也不同，所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力，对此在设计和施工中应引起足够的重视。
3.2悬臂浇筑施工
悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力束，移动挂篮，继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关，一般每个节段的长度为3-4m。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮，因桥墩根部块的重量较大，且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度，经常先用托架浇筑第一梁段。
托架上施工几个梁段达到挂篮起步长度后，拼装对接挂篮，待其到一定长度之后，再将对接挂篮分开，形成两个独立的挂篮向跨中逐段推进，新浇梁段达到设计强度后张拉预应力束与前一梁段连成一体。挂篮是一个能自动行走的空中活动脚手架，悬挂在已张拉的箱梁节段上，现浇段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。完成一个梁段后，挂篮可前移一个梁段，循环悬臂浇完所有梁段。挂篮的构造一般由主筋、悬吊系统、平衡重及锚固系统、行走系统、张拉平台及底模架组成。
3.3悬臂浇筑施工工艺流程
用挂篮悬臂浇筑施工，除第一梁段等少数梁段用托架施工外，其余利用挂篮施工。每个梁段的混凝土宜一次浇筑，其循环作业工序为：挂篮前移、模板就位加固、钢筋绑扎及管道安装、混凝土浇筑、混凝土养生、张拉压浆，施工周期一般为一周左右。悬臂浇筑施工中的关键是合拢段施工，当悬臂较长时，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工中不断调整外，合拢时需详细调整。为了控制合拢段的位置，可在合拢段内设置刚性支撑定位，采用早强水泥、控制合拢温度等措施提高施工质量。设置刚性支撑锁定措施有：箱梁内外设刚性支撑、外刚性支撑与张拉临时束或仅设内或外刚性支撑等。
3.4悬臂拼装施工
悬臂拼装是将预制好的节段，用支承在已完成的悬臂梁段上的专用拼装吊机逐段拼装。一个节段张拉锚固后，再拼装下一个节段。悬臂拼装的分段，主要决定于悬拼吊机的起重能力，一般节段是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。
3.5悬臂拼装施工工艺流程
悬臂拼装的基本工序是：预制梁段、移位、存放、运输、起吊拼装和施加预应力。其关键部分是预制节段的拼装。根据施工现场条件和设备情况可采用不同的拼装施工方案。对靠近岸边的梁段，当桥面不高且在陆地或便桥上可施工时，常采用自行式吊车、龙门架拼装;对位于河中或通航孔的梁段，可采用水上浮吊拼装。如果桥墩很高且水深流急，又不便在陆地上、水上施工时，就可以用各种吊机进行高空悬臂施工。吊机的种类很多，有移动式吊车、析式吊车、缆索吊车和挂篮等。
4.顶推法与悬臂法的对比
顶推法适用于中等跨径、等截面的连续梁、简支梁等结构，多用于城市高架桥的建设。它的优点是机具设备简单，无需大型起吊设备：节省施工用地，工厂化制作，能保证构件质量;模板可周转。它的缺点是不适用于多跨变高梁、曲率变化大的曲线桥及竖向曲率大的桥梁;受顶推悬臂的弯矩限制，顶推跨径过大导致施工成本变高;顶推过程中的反复应力，导致梁高取值大，临时约束多，张拉工序繁琐。其中，单点顶推由于顶推设备简单、单点施力，控制系统简单而适用于桥台刚度大，梁体轻的施工条件。其缺点是由于全桥顶推水平力仅由一个墩台上的顶推设备承担，顶推设备要求能力高，未设千斤顶的墩顶均有较大的水平摩阻力。与单点顶推相比，多点顶推更适用于多联多跨桥梁。
悬臂施工法多适用于大跨径的预应力混凝土梁桥、连续梁桥、T型刚构桥连续刚构桥等结构，对于跨越河道、沟谷更加适用。其特点是在施工过程中会产生负弯矩并存在着体系转变。它的优点是受地形影响较小，施工简便，上下部结构平行作业，施工不影响通航和桥下交通可节省施工费降低工程造价。其中，悬臂浇筑法可以减少吊装等程序，一次成型，简化了施工程序;机械化程度高，减少了劳动力投入量，结构整体性好，施工变形容易控制;悬臂拼装法施工进度快，适用于快速施工，梁段块件在预制场预制块件本身质量较易保证，但拼装时采用环氧胶粘接，结构整体性稍差，而且施工变形控制难度较大。
5.结论
由于施工对于桥梁设计、结构选型有着密切的关系，而且对经济和工期的影响也越来越显著，因此我们要运用科学合理的技术和方法在实践中大量使用先进施工设备，积极的研究和推广先进的施工技术和施工组织，不断的完善和发展这些施工方法。
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