一、适用体系:
采用悬臂施工法的常用结构体系有刚墩铰支连续梁、柔墩铰支连续梁、柔墩固结连续刚架、铰接悬臂梁、连续杠式悬臂梁、挂孔悬臂梁、带挂孔的T形刚构。
如图所示:

图中:A1---刚墩铰支连续梁;A2---柔墩铰支连续梁;A3---柔墩固结连续刚架;B1---铰接悬臂梁;B2---连续框式悬臂梁;B3---挂孔悬臂梁;B2---带挂孔的T形刚构;a---混凝土铰;b---钢筋混凝土摆座;c---橡胶支座;d---剪力铰;
二、施工要点:
必须保证墩梁固结,注意施工期的体系转换,结构上的预应力配置必须与施工受力相一致。
要实现悬臂施工,在施工过程中必须保证墩与梁固结,尤其在连续梁桥和悬臂梁桥施工中要采取临时墩梁固结措施。另外采用悬臂施工法,很有可能出现施工期的体系转换问题。如对于三跨预应力混凝土连续梁桥,采用悬臂施工时,结构的受力状态呈T型刚构,边跨合拢就位、更换支座后呈单悬臂梁,跨中合拢后呈连续梁的受力状态。结构上的预应力配置必须与施工受力相一致。
三、施工方法分类:
悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。
悬臂浇筑---是在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束,移动机具模板(挂篮)继续悬臂施工。
悬臂拼装---是用吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后,张拉预应力束,使悬臂不断接长,直至合拢。
1、节段悬臂浇筑施工:
分为用挂篮悬臂浇筑施工和桁式吊悬臂浇筑施工。
(1)、用挂篮悬臂浇筑施工:
它将梁体每2~5m分为一个节段,以挂篮为施工机具进行对称悬臂浇筑施工。
(a)挂篮的构造:
通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台几部分组成,其中承重梁是挂篮的主要受力构件。
挂篮的构造型式很多,通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台几部分组成。

(挂篮的构造)
承重梁是挂篮的主要受力构件,可以采用钢板梁,工字钢梁或万能杆件组拼的钢桁梁和贝雷钢梁等,可设置在桥面之上,也可设在桥面以下,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体上。
当后支点的锚固能力不够时,可采用尾端压重或利用梁内的竖向预应力钢筋等措施。挂篮的工作平台用于架设模板、安装钢筋和张拉预应力束筋等工作,当该节段全部施工完成后,由行走系统将挂篮向前移动,动力可由电动卷扬机牵引产生,包括向前牵引装置和尾索保护装置,行走系统可用轨道轮或聚四氟乙烯滑板装置。
挂篮的功能是:支承梁段模板、调整位置、吊运材料、机具、浇筑混凝土、拆模和在挂篮上进行张拉工作。挂篮除强度应保证安全可靠外,还要求造价低、节省材料,操作使用方便,变形小,稳定性好,装、拆、移动灵活和施工速度快等。
(b)箱形截面的浇筑:
所浇混凝土数量不大---采用全截面一次浇筑;
所浇混凝土数量较大---每一梁段的混凝土通常分两次浇筑,即先浇底板混凝土,后浇腹板及顶板混凝土。
对于箱型截面,如果所浇混凝土数量不大,可采用全截面一次浇筑,其施工工艺流程(如下图所示)。如果混凝土数量较大,每一梁段的混凝土通常分两次浇

(箱形截面的浇筑施工工艺流程)
筑,即先浇底板混凝土,后浇腹板及顶板混凝土。当所浇的箱梁腹板较高时,也可将腹板内模板改用滑动顶升模板,这时可将腹板混凝土与底板混凝土同时浇筑,待腹板浇筑到设计高度后,再安装顶板钢筋及预应力管道并浇筑顶板混凝土。有时还可先将腹板预制之后进行安装,再现浇底板与顶板,减少现场浇筑工作量,并减轻挂篮承受的一部分施工荷载。但需注意由混凝土龄期差而产生的收缩、徐变内力。
(c)方法特点:
减少机具设备,免去支架,方便地跨越深谷、大河和交通量大的道路,施工不受跨径限制;
因施工受力特点,悬臂施工宜在变截面梁中使用。悬臂浇筑施工的周期一般为6~10天,依节段混凝土的数量和结构的复杂程度而不同,在悬浇施工中,如何提高混凝土的早期强度对有效缩短施工周期关系较大,这也是现场浇筑施工法的共性问题。
悬臂浇筑施工可使用少量机具设备,免去设置支架,方便地跨越深谷、大河和交通量大的道路,施工不受跨径限制,但因施工受力特点,悬臂施工宜在变截面梁中使用。但悬臂浇筑施工与其它施工方法比较,施工期要长一些。
(2)桁式吊悬臂浇筑施工:
利用由钢结构组拼的桁架(导梁)悬吊移动式模板和施工设备进行悬臂浇筑施工;悬臂施工的节段重量和施工设备均由桁梁承担,通过桁架的支架和中间支架将荷重传到已浇筑完成的梁段和桥墩上;由于桁梁将已完成的梁段和正在悬臂浇筑施工的梁段连通,材料和设备均可由桥面运至施工桥孔。
(a)桁式吊的构造:
桁式吊有移动式和固定式两种。移动的桁式导梁设置在主梁的上方,随施工进程逐跨前移;而固定式桁梁在悬臂施工时不移动,需要在桥梁全长布置桁梁,因此固定式的桁式吊仅在桥梁不太长的情况下使用。移动式桁式吊由桁梁、支架、吊框、中间支架和辅助支架构成,桁梁是主要承重构件,长度大于桥梁跨径。支架是桁架的支点,施工时支承在上部结构上,吊框吊在桁梁上,用于悬挂模板和浇筑混凝土。中间支架支承浇筑的湿混凝土和悬吊模板的重量,辅助支架设在桁梁的前端,当桁梁移动到下一个桥墩时支承在桥墩上,桁式吊的构造如下图所示。

(b)施工过程:
前后悬吊模板移向墩顶→移动桁梁移至前方墩→浇筑前方墩节段→张拉预应力→梁墩临时固结→引桁架前进呈单悬臂梁→对称悬浇施工→逐加预应力→与后方悬浇梁端合拢。

悬臂浇筑施工合拢后,先将前后悬吊模板移向墩顶,移动桁梁至前方墩,浇筑前方墩上的节段,待墩上段张拉预应力束完成后,梁墩临时固结,再将桁架前移呈单悬臂梁并在墩顶主梁上设置支架支承桁梁,进行对称悬浇施工,逐段建立预应力,直至与后方悬浇梁端合拢,再循环原施工程序。
依据桁梁的作用位置,用桁式吊进行悬臂浇筑施工有二种类型,第一种是桁架的前支承位于前方墩上,后支承放在已浇好的梁段上,则悬浇施工的重量部分要由已完成的悬臂梁承担,这种也称为P-Z施工法。第二种是桁梁的后支点支承在后方墩顶上,在施工过程中已完成的梁段不承受施工荷载。
(用桁式吊悬臂浇筑连续梁的步骤)
(c)方法特点:
适用于变截面梁、变跨度桥、弯桥;支架要比挂篮的强度高,稳定性好,施工速度快;移动桁式吊需要有长度大于最大桥跨的桁架,施工设备比挂篮多些。
移动桁式吊悬臂浇筑施工,适用跨径在40~150m范围内,经济跨径70~90m,对于多跨长桥可采用一套设备多次周转使用,提高效率。同时采用桁式吊悬浇施工的支架要比挂篮的强度高,稳定性好,因此,浇筑节段可加长至10m左右,可以加快施工速度。移动桁式吊也和采用挂篮施工一样,适用于变截面梁,也可用于变跨度桥和弯桥。移动桁式吊需要有长度大于最大桥跨的桁架,施工设备比挂篮多些,但在边跨施工和墩顶节段施工时都可由桁式吊完成,可以省掉一些其它施工支架设备。
2、节段悬臂拼装施工:
悬臂拼装是从桥墩顶开始,将预制梁段对称吊装,就位后施加预应力,并逐渐接长的一种施工方法。
(1)施工过程:
悬臂拼装的基本施工工序是:梁段预制、移位、堆放和运输,梁段起吊拼装
和施加预应力。
悬臂拼装是从桥墩顶开始,将预制梁段对称吊装,就位后施加预应力,并逐渐接长的一种施工方法。悬臂拼装的基本施工工序是:梁段预制、移位、堆放和运输,梁段起吊拼装和施加预应力。
在悬臂拼装施工中,沿梁纵轴按起重能力划分适当长度的梁段,在工厂或桥位附近的预制场进行预制。
(2)施工机具:
移动式吊车、桁式吊、缆索起重机、汽车吊、浮吊等;移动桁式吊使用较多,固定桁式吊使用不多。
用于悬臂拼装的机具种类很多,有移动式吊车、桁式吊、缆索起重机、汽车吊、浮吊等。移动式吊车外形似挂篮,由承重梁、横梁、锚固装置、起吊装置、行走系统和张拉平台等几个部分组成。和用挂篮悬臂浇筑施工一样,在墩顶开始吊装第一(或第一、二)段时,可以使用
一根承重梁对称同时吊装,在允许布置两台移动式吊车后,开始独立对称吊装。移动式吊车的起重能力目前国内约1000KN。节段的运输可从桥下或水上运至桥位,由移动式吊车吊装就位。
移动桁式吊在悬臂拼装施工中使用较多,依桁梁的长度分两类。第一类桁梁长度大于最大跨径,桁梁支承在已拼装完成的梁段上和待悬臂拼装的墩顶上,由吊车在桁梁上移运节段进行悬臂拼装;第二类桁式吊梁的长度大于两倍桥梁跨径,桁梁的支点均支承在桥墩上,而不增加梁段的施工荷重,同时前方墩0#块的施工可与悬臂拼装同时进行。采用移动桁式吊悬拼施工,其节段重量一般可取1000KN~1300KN。
(3)方法特点:
施工方便,拼装周期短,施工速度快,减小了结构附加内力;但预制节段需要较大的场地,要求一定的起重能力,拼装精度要求很高
悬臂拼装施工将大跨桥梁化整为零,预制和拼装方便,可以上、下部结构平行施工,拼装周期短,施工速度快。同时预制节段施工质量易控制,减小了结构附加内力。但预制节段需要较大的场地,要求有一定的起重能力,拼装精度对大跨桥梁要求很高。因此,悬臂拼装施工一般用于跨径小于100m的桥梁。如荷兰的东希尔德桥,跨径95m,总长5m,节段间采用湿接缝,三个星期拼装两跨桥梁。
四、施工过程:
墩顶0号块的浇筑→悬臂节段的预制安装或挂篮现浇→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。
在悬臂法施工中,0号块(墩顶梁段)均在墩顶托架上立模现场浇筑,并在施工过程中设置临时梁墩锚固,使0号块梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力
矩。临时固结、临时支承措施有:
1)将0号块梁段与桥墩钢筋或预应力筋临时固结,待需要解除固结时切断。
2)在桥墩一侧或两侧加临时支承或支墩。
3)将0号块梁段临时支承在扇形或门式托架的二侧。临时梁墩固结要考虑两侧对称施工时有一个梁段超前的不平衡力矩,应验算其稳定性,稳定性系数不小于1.5。

2、悬臂节段的预制安装或挂篮现浇
3、合拢段的施工:
合拢段的施工顺序取决于设计所拟定的方案;合拢段的施工常采用现浇合拢和拼装合拢两种方法。
(1)合拢施工顺序:
结构的合拢施工顺序取决于设计方所拟定的施工方案,通常采用的合拢顺序有:边跨至中跨的顺序合拢、中跨至边跨的顺序合拢、先形成双悬臂刚构再顺序合拢、全桥一次性合拢。
(2)合拢施工方法:
拼装合拢---精度要求较高,但工序简单,施工速度快;
现浇合拢---因施工过程中的各种因素的影响,需采取必要措施以保证合拢段的质量,如:合拢段长度、温度、混凝土的选择,采用临时锁定措施等。
合拢段的施工常取用现浇和拼装两种方法。
(a)采用拼装合拢,对预制和拼装精度的要求较高,但工序简单,施工速度快。
(b)采用现浇合拢,因在施工过程中,受到昼夜温差影响,现浇混凝土的早期收缩、水化热影响,已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响,结构体系的转换及施工荷载等因素影响,需采取必要措施以保证合拢段的质量。
1)合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求的前提下,应尽量缩短,
一般采用1.5~2.Om。
2)合拢温度选择。一般宜在低温合拢,遇夏季应在晚上合拢,并用草袋等覆盖,以加强接头混凝土养护,使混凝土早期结硬过程中处于升温受压状态。
3)合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入减水剂、早强剂,以便及早达到设计要求强度,及时张拉预应力束筋,防止合拢段混凝土出现裂缝。
4)合拢段采用临时锁定措施
5)为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态,在浇筑之前各悬臂端应附加与混凝土质量相等的配重(或称压重),配重需依桥轴线对称施加,按浇筑重量分级卸载。如采用多跨一次合拢的施工方案,也应先在边跨合拢,同时需通过计算,进行工艺设计和设备系统的优化组合。
五、结构体系转换:
结构体系转换是指在施工过程中,当某一施工程序完成后,桥梁结构的受力体系发生了变化,如简支体系变化为悬臂体系或连续体系等等,这种变化过程简称为"体系转换"。
对采用悬臂法施工的悬臂梁桥和连续梁桥,为保证施工阶段的稳定,在结构体系转换的施工中应注意以下几点:1.结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时,梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前,应按设计要求,张拉部分或全部布置在梁体下缘的正弯矩预应力束,对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定,如控制和采取措施限制单悬臂梁发生过大纵向水平位移.2.梁墩临时锚固的放松,应均衡对称进行,确保逐渐均匀地释放.在放松前应测量各梁段高程,在放松过程中,注意各梁段的高程变化,如有异常情况,应立即停止作业,找出原因,以确保施工安全.3.对转换为超静定结构,需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的次内力. 4.在结构体系转换中,临时固结解除后,将梁落于正式支座上,并按标高调整支座高度及反力。
六、方法特点:
采用悬臂施工的主要特点为:1)从桥墩处开始向两侧对称分节段悬臂施工,桥梁在施工过程中承受负弯矩,桥墩也要承担不平衡弯矩;2)非墩梁固结的预应力混凝土梁桥,采用悬臂施工时应采取措施,使墩、梁临时固结,因而在施工过程中应进行结构体系转换。对于带挂梁的T型刚构桥,主梁在施工中的受力状态与在运营荷载作用下的受力状态基本一致,结构的体系没有改变;3)采用悬臂施工法的机具设备较多,就挂篮而言,也有桁架式、斜拉式等多种型式,可根据实际情况合理选用;4)悬臂浇筑法施工简便、结构整体性好,施工中可不断调整标高,常用于跨径大于100m的桥梁。悬臂拼装法施工速度快,桥梁上、下部结构可平行作业,但施工精度要求较高,可在跨径100m以下的大桥中选用。5)悬臂施工法可不用或少用支架,施工不影响通航或桥下交通,适合于跨越深水、山谷、海洋等处,并适用于变截面预应力混凝土梁桥。

