桥梁悬臂施工的体系转换方法与流程

本发明涉轨道交通桥梁施工领域，尤其涉及一种桥梁悬臂施工的体系转换方法。

背景技术：

悬臂施工法是指在桥墩上的始发段端头两侧设置工作平台，平衡地逐段向跨中悬臂浇筑或拼装梁段，直至桥跨结构合龙的施工方法。可分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类，其包括三个主要工作环节：工作平台移位(挂篮或吊机)、施工梁段就位(浇筑或拼装)和施工梁段联结(强拉预应力)等。悬臂施工法可以不用或少用支架，施工时不影响通航或桥下交通，适用于变截面桥梁结构的施工，并可减少或节省施工用材。然而，悬臂施工的连续梁桥，无论采用悬臂拼装技术或者悬臂浇筑技术，为了抵抗悬臂端产生的不平衡弯矩，防止系统倾覆，中墩与桥梁结构间通常需要采取临时固结措施，并在施工结束后进行解除，因此会产生施工阶段的体系转换。而在悬臂施工结束后，所形成的若干t构桥梁，都需要进行合龙，合龙程序一般都是边跨合龙→拆除中墩临时固结→中跨合龙。

常规的悬臂施工，由于桥梁在施工过程中会产生负弯矩，桥墩也要求承受施工产生的弯矩，因此桥梁多选用营运期间受力状态与施工期间受力状态比较接近的桥梁结构，例如箱形梁等。而u形连续梁是轨道交通领域出现的一种新型结构，其受力特点是截面形心比较低，预应力的作用点比较高，采用悬臂工艺施工的u形连续梁，其施工期间的受力体系与营运期间的受力体系，存在巨大差异，必须进行相关的体系转换，以使结构的受力状态满足安全使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种桥梁悬臂施工的体系转换方法，以解决对于采用悬臂施工的桥梁在施工期间受力体系向营运期间受力体系的转换问题，从而确保桥梁结构的受力状态满足安全使用要求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种桥梁悬臂施工的体系转换方法，包括：

分别建造边桥墩、两个主桥墩及两个悬臂，并将两个所述悬臂分别吊装在两个所述主桥墩上；

执行边跨合龙以将两个所述悬臂的一端与所述边桥墩连接；

在每个所述悬臂的两端分别设置第一配重和第二配重并执行中跨合龙以形成中跨端，其中，每个所述悬臂上的所述第二配重较所述第一配重更靠近所述中跨端；

拆除每个所述悬臂上的第一配重并将桥面铺装至每个所述第二配重处；

将每个所述第二配重的重量按需减小并同时沿背离所述中跨端的方向移动至铺装好的桥面上；

将两个所述第二配重之间的桥面铺装好并拆除所述第二配重。

可选的，所述悬臂沿宽度方向的截面为两个并列的u形，在每个所述悬臂的两端分别设置第一配重和第二配重的步骤包括：

将所述第一配重分为重量相等的第一分配重a和第一分配重b，将所述第二配重分为重量相等的第二分配重a和第二分配重b；

将所述第一分配重a和所述第一分配重b分别设置于每个所述悬臂靠近所述边桥墩的一端的两个u形面内，将所述第二分配重a和所述第二分配重b分别设置于每个所述悬臂远离所述边桥墩的一端的两个u形面内。

可选的，所述第一配重与所述第二配重的重量相等，且每个所述悬臂上的第一配重的位置相同，每个所述悬臂上的第二配重的位置相同。

可选的，将所述第二配重的重量沿背离所述中跨端的方向移动的距离越远，则所述第二配重减小的重量越多。

可选的，所述第一配重及所述第二配重对所述悬臂施加的应力与二期荷载对所述悬臂施加的应力相同。

可选的，所述二期荷载包括拆除所述第一配重后、移动所述第二配重之前铺装桥面产生的荷载以及铺装所述第二配重之间的桥面产生的荷载。

可选的，铺装所述桥面包括铺装桥面和承轨台组件。

可选的，拆除所述第二配重之后，所述桥梁悬臂施工的体系转换方法还包括：

在桥梁腹板上设置吸声板、声屏障、强弱电缆及支架。

可选的，所述第一配重及所述第二配重均包括水箱、混凝土块及沙袋中的一种或多种。

本发明通过施工期间在所述桥梁上设置与二期荷载效果相同的配重，以增加所述桥梁的压应力储备，之后分批施工二期荷载，并逐步拆除相应的配重，从而使成桥后的桥梁结构的下翼缘具有较大的压应力储备，符合营运期间的受力状态，实现此类桥梁施工期间受力体系向营运期间受力体系的转换，确保桥梁结构的使用安全。

附图说明

图1a为箱形梁营运期间的截面压应力图；

图1b为u形梁施工期间的截面压应力图；

图1c为u形梁营运期间所需的截面压应力图；

图2为本发明实施例提供的悬臂施工后的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的边跨合龙的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的承载第一配重及第二配重的结构示意图；

图5a为本发明实施例提供的中跨合龙的结构示意图；

图5b为本发明实施例提供的中跨合龙的横截面示意图；

图6为本发明实施例提供的拆除第一配重的结构示意图；

图7a为本发明实施例提供的施工第一批二期荷载的结构示意图；

图7b为本发明实施例提供的施工第一批二期荷载的横截面示意图；

图8为本发明实施例提供的第二配重按需减小并转移的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的施工第二批二期荷载的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的桥梁拆除第二配重的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的施工吸声板等装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的桥梁成桥结构示意图；

图中：201-箱形梁；202-u形连续梁；203-成桥后的u形连续梁；

1-悬臂；2-主桥墩；3-临时固结墩；4-预制段；5-边桥墩；6-承重支架；7-边跨合龙段；8-第一配重；9-第二配重；10-中跨端；11a-第一批二期荷载；11b-第二批二期荷载；111-铺装桥面；112-承轨台；113-轨道；114-强弱电缆及支架；115-吸声板；116-声屏障；117-疏散平台。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

常规的悬臂施工，由于桥梁在施工过程中会产生负弯矩，桥墩也要求承受施工产生的弯矩，因此桥梁多选用营运期间受力状态与施工期间受力状态比较接近的桥梁结构，例如箱形梁201，其受力特点是桥梁形心基本位于横截面中心，与预应力的作用点基本一致，施工期间的截面应力与营运期间的截面应力一致，使成桥后的桥梁结构的上翼缘与下翼缘的应力近似相等，参阅图1a。

而u形连续梁是轨道交通领域出现的一种新型结构，其受力特点是截面形心比较低，预应力的作用点比较高，参阅图1b，u形连续梁202在施工期间受到重力、预应力及外部荷载等作用下其上翼缘压应力大，下翼缘压应力小；但营运阶段在列车荷载作用下u形连续梁的上翼缘受压、下翼缘受拉，二者直接叠加后无法满足全截面受压的控制要求，且跨度越大这种差异越大，为此要求成桥后的u形连续梁203的下翼缘具有较大的压应力储备，参阅图1c。

采用悬臂工艺施工的u形连续梁，其施工期间的受力体系与营运期间的受力体系，存在巨大差异，必须进行相关体系转换，以使结构的受力状态满足安全使用要求。基于此，本发明提供了一种桥梁悬臂施工的体系转换方法，包括：

分别建造边桥墩5、两个主桥墩2及两个悬臂1，并将两个所述悬臂1分别吊装在两个所述主桥墩2上；

执行边跨合龙以将两个所述悬臂1的一端与所述边桥墩5连接；

在每个所述悬臂1的两端分别设置第一配重8和第二配重9并执行中跨合龙以形成中跨端10，其中，每个所述悬臂1上的所述第二配重9较所述第一配重8更靠近所述中跨端10；

拆除每个所述悬臂1上的第一配重8并将桥面铺装至每个所述第二配重9处；

将每个所述第二配重9的重量按需减小并同时沿背离所述中跨端10的方向移动至铺装好的桥面上；

将两个所述第二配重9之间的桥面铺装好并拆除所述第二配重9。

具体的，参阅图2，其为本发明实施例提供的悬臂施工后的结构示意图，采用悬臂施工的机具设备种类很多，就挂篮而言，也有桁架式、斜拉式等多种类型，可根据实际情况选用。本发明中桥梁的横截面呈并列的u形，即选用u形连续梁架设所述桥梁。且本实施例中，所述桥梁的横截面包括两列u形梁。

具体的，本实施例中，建造两个主桥墩2、两个边桥墩5及两个悬臂1，且每个所述悬臂1均设置于主桥墩2上，使所述悬臂1与所述主桥墩2组成t形，每个所述主桥墩2的两侧设置有与所述悬臂1连接的临时固结墩3，用于抵抗所述悬臂1产生的不平衡弯矩。两个所述边桥墩5上均设置有预制段4或现浇段，预制段4的下方设置有承重支架6，所述承重支架6靠近所述边桥墩5，并用于支撑所述预制段4或现浇段。

继而，所述桥梁执行边跨合龙，即将所述悬臂1靠近所述边桥墩5的一端与所述预制段4进行合龙连接，形成位于所述桥梁两侧的边跨合龙段7，如图3所示。

进一步的，在每个所述悬臂1的两端分别设置第一配重8和第二配重9，参阅图4，其为本发明实施例提供的承载第一配重及第二配重的结构示意图，对于每个悬臂1，在所述悬臂1靠近所述边桥墩5的一端的第一设定距离l1处设置第一配重8，同时在所述悬臂1的另一端的第二设定距离l2处设置第二配重9，所述第一配重8与所述第二配重9的重量相等，均为n1，且每个所述悬臂1上的第一配重8的位置相同，每个所述悬臂1上的第二配重9的位置相同。所述第一配重8与所述第二配重9的压重范围为l，l1及l2需至少满足让出施工时的人工作业面，具体l1、l2及l的取值根据桥梁的跨距及第一配重8、第二配重9的取值设定。

参阅图5a及图5b，在每个所述悬臂1的两端分别设置第一配重8和第二配重9之后，进行中跨合龙，形成中跨端10。且由图5b可知，所述悬臂1沿宽度方向的截面为两个并列的u形，在每个所述悬臂1的两端分别设置第一配重8和第二配重9的步骤包括：

将所述第一配重8分为重量相等的第一分配重a和第一分配重b，将所述第二配重9分为重量相等的第二分配重a和第二分配重b；

将所述第一分配重a和所述第一分配重b分别设置于每个所述悬臂1靠近所述边桥墩5的一端的两个u形面内，将所述第二分配重a和所述第二分配重b分别设置于每个所述悬臂1远离所述边桥墩5的一端的两个u形面内。

具体的，所述第一配重8设置成两列，分为重量相等的第一分配重a和第一分配重b，分别设置于所述u形面内且重量均等，所述第二配重9设置成两列，分为重量相等的第二分配重a和第二分配重b，分别设置于所述u形面内且重量均等，即每列的配重的重量为n1/2，且配重在u形面内均布。

之后，拆除所述承重支架6及位于所述主桥墩2两侧的临时固结墩3，先拆除靠近所述悬臂的中跨处的两个临时固结墩，再拆除靠近所述悬臂的边跨处的两个临时固结墩。

其中，所述第一配重8及所述第二配重9对所述悬臂1施加的应力与二期荷载对所述悬臂1施加的应力相同。所述二期荷载包括拆除所述第一配重8后、移动所述第二配重9之前铺装桥面产生的荷载以及铺装所述第二配重9之间的桥面产生的荷载。

进一步的，拆除每个所述悬臂1上的第一配重8并将桥面铺装至每个所述第二配重9处。具体的，参阅图6，其为本发明实施例提供的拆除第一配重8的结构示意图，在进行中跨合龙的步骤后，将每个所述悬臂1上的第一配重8拆除。

进而，将桥面铺装至每个所述第二配重9处。参阅图7a及图7b，其为本发明实施例提供的施工第一批二期荷载的结构示意图及横截面示意图，第一批二期荷载11a从两侧的所述预制段4逐渐向靠近所述中跨端10的方向进行施工，直至将桥面铺装至所述第二配重9处。参阅图7b，铺装所述桥面包括铺装桥面111和承轨台组件。所述承轨台组件包括承轨台112及轨道113。

下一步，将每个所述第二配重9的重量按需减小并同时沿背离所述中跨端10的方向移动至铺装好的桥面上。并且，将所述第二配重9的重量沿背离所述中跨端10的方向移动的距离越远，则所述第二配重9减小的重量越多。参阅图8，同时将两个所述第二配重9的重量n1减小，并将两个所述第二配重9减小的部分配重分别向背离所述中跨端10的方向移动至第三设定距离l3处，直至在每个所述第三设定距离l3处的第二配重9的重量达到n2后，拆除中跨端10附近第二配重9的剩余部分。所述中跨端10的中心与转移后所述第二配重9的重心之间的距离为l3，移动后的每个所述第二配重9的压重范围均为l4，且所述第二配重9移动至所述桥面铺装101上，以让出后续的施工范围。具体实施时，所述第一配重8、第二配重9可以包括水箱、混凝土块及沙袋中的一种或多种。优选水箱，采用抽水转移配重的方式，将靠近中跨端10的第二配重9处的水箱内的水量抽至第二配重9所需位置处的水箱内，直至第二配重9处的水箱重量达到n2，则停止抽水，并将第二配重9原先所在位置的水箱拆除。或者采用混凝土块转移配重的方式，将靠近中跨端10的第二配重9处的混凝土块逐步转移至第二配重9所需位置处，直至形成的第二配重9(混凝土块)的重量达到n2，则停止吊装混凝土块，并将第二配重9原先所在位置剩余的混凝土块拆除。

下一步，将两个所述第二配重9之间的桥面铺装好并拆除所述第二配重9。参阅图9，其为本发明实施例提供的施工第二批二期荷载的结构示意图，在两个所述第二配重9之间施工第二批二期荷载11b，具体包括施工余下的铺装桥面111、承轨台112及轨道113，直至完成全部铺装桥面111、承轨台112及轨道113的施工。参阅图10，拆除所述第二配重9，两侧的第二配重9同时拆除以保证所述桥梁的受力平衡。

进一步的，参阅图11，拆除所述第二配重9之后，所述桥梁悬臂施工的体系转换方法还包括：在桥梁腹板上设置吸声板115、声屏障116、强弱电缆及支架114。

参阅图12，其为本发明实施例提供的桥梁成桥结构示意图，通过上述方法，完成了桥梁施工期间受力体系向营运期间受力体系的转换。

综上，在本发明实施例提供的一种桥梁悬臂施工的体系转换方法中，通过施工期间在所述桥梁上设置与二期荷载效果相同的配重，以增加所述桥梁的压应力储备，之后分批施工二期荷载，并逐步拆除相应的配重，从而使成桥后的桥梁结构的下翼缘具有较大的压应力储备，符合营运期间的受力状态，实现此类桥梁施工期间受力体系向营运期间受力体系的转换，确保桥梁结构的使用安全。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。