几张漂亮的桥梁图

，长长见识

挂蓝施工工法的探讨
挂蓝施工工法的探讨
现代化的悬臂施工方法最早主要用于修建钢桥和预应力混凝土
T型钢构桥。随着悬臂施工技术的进步和完善，施工机械化程度的提
高，加上使用电子计算机辅助进行桥梁结构分析计算及施工控制，使
悬臂施工方法成为现代大跨度桥梁建造的主要施工方法。这推动了桥
梁进一步向高强、轻型、大跨度方向发展。悬臂施工发展的主要特点 ，
是淘汰了满堂固定脚手架的施工方法，给桥下以宽敞的净空。其优点
是可以减少施工设备，简化施工工序，如减少所使用的模板数量且能
高效周转循环利用。由于实现机械化和循环重复作业，可改进工艺并
提高工程质量，容易实现连接及跨中合拢。
桥梁悬臂施工主要适用于下列情况：
1桥梁位于大江大河之上，桥下水深流急，有通航要求，或有流
冰或者有较多木排的河流，要求桥梁跨度较大，可考虑用悬臂施工。
2 桥梁位于深山峡谷之间，桥墩很高，不可能用满堂支架或膺架 ，
或者支架法很不经济时，可考虑用悬臂施工。
3桥梁属于立交桥，在使用中不能中断桥下交通，即不能妨碍桥
下净空的使用，也应考虑用悬臂施工。
4桥梁的上部结构形式有利于悬臂施工时，即悬臂施工的受力与
桥梁建成后受力较接近，如悬臂桥梁，连续桥梁，连续钢构桥，斜拉
桥等，可考虑用悬臂施工。
5当大跨度桥梁使用要求工期很紧时，为加快施工进度，多孔上部结构可同时施工，如预应力混凝土预制梁悬臂拼装使用，每天可悬
拼 10M 以上，可考虑用悬臂施工。
6 为投标竞标节省施工费用，降低工程造价，提高工程质量，可
考虑悬臂施工。
悬臂施工通常分为悬臂浇注（一般采用挂蓝施工）和悬臂拼装两
种方法。
悬臂拼装 ,是用已经制造号的钢梁杆件或制好的预应力梁节
段，用悬拼吊机悬吊于上部结构上将杆件或节段梁逐一拼装。
悬臂浇注也称逐段浇注法，其特点是从桥墩对称悬臂施工，对非
固结的连续梁需要临时固结，施工中有体系转换。
一．悬臂拼装和悬臂浇注的比较
一．悬臂拼装和悬臂浇注的比较
1从设计角度看，两种施工方法需要的混凝土与钢筋的材料用量
大致相等，成桥后的受力和结构行为基本相同，主要区别在于施工阶
段的内力与变形不同。
2 从施工进度方面看，采用预制梁段的施工速度比现浇快很多，
上部结构的梁段预制与桥梁基础及下步工程可平行作业，梁段在预制
场提前预制，拼装时仅占用施工周期的运输吊装定位和穿束张拉等工
序。一个梁段的施工周期仅 2—— 3 天，每月平均速度可达到 100—
— 200米，而悬臂浇注施工要等桥墩建好后才可进行梁体施工，且梁
体施工速度又取决于混凝土的养护时间，施工周期一般为 5—— 7天，
每月平均速度可达 40—— 60米。3从施工机具设备方面看，悬臂拼装施工需要预制场地和运输及
架设设备，一般需要 50t以上的起吊设备，悬臂浇注对特殊设备投资
少，仅需要可反复周转使用的挂了及 10 以上的起吊设备，相比之下
悬臂浇注较方便经济。
4从施工变形控制及稳定性方面看，悬臂拼装的施工变形和稳定
性控制较难，应特别注意保证中间体系的施工稳定性，必须严格控制
几何位置，使相邻截面中因弹性变形、徐变和收缩引起的挠度相协调 ，
以免发生梁体上翘及过大的二次弯矩。相比之下悬臂浇注时，对施工
中的变形控制较易，可以逐节调整挂蓝标高。
5从对自然环境的要求看悬臂浇注适用性更强一些，悬臂浇注一
般不受桥下的地形、地质、水文、船只、建筑物或市区交通的影响。
二．悬臂浇注（挂蓝施工）
二．悬臂浇注（挂蓝施工）
挂蓝是实施悬臂浇注施工的主要设备。它是一个能沿梁顶滑动或
者滚动的承重构件，通过锚固在已施工的梁段上，在挂蓝上可以进行
下一梁段的模板、钢筋、预应力、混凝土浇注、张拉等施工作业。完
成一个阶段后、挂蓝可以前移重新锚固后，进行下一节段的浇注。如
此循环，直至悬臂施工完成。在最初节段，挂蓝依靠自身主桁架平衡
左右两侧的悬臂弯矩，待悬浇到一定长度后，则需将主桁架分成两半
并改用后端锚固，以防倾覆。
挂蓝的设计是否合理，对于保证施工质量，加快施工进度十分关
键。挂蓝的设计要求挂蓝自重轻，结构简单，受力明确，并要求坚固稳定、变形小，便于锚固、装拆能尽量利用现有材料。挂蓝设计的一
般要求有下列几项：
1挂蓝长度和底模截面。设计挂蓝长度应按悬臂浇注最大的分段
长度而定。挂蓝的横截面布置则取决于桥梁的宽度和箱梁的截面形
式。当箱梁为一个箱时，全截面上用一个挂蓝施工即可，当箱梁为多
箱时，可用多个挂蓝分别施工。
2挂蓝的设计荷载。按计算部件和施工阶段不同，采用不同组合 ，
一般有下列几种： 1模板重量（包括侧模、内模、底模和端模等部件 ）
可先按平均中为 0.8—— 1.0kpa计，待模板尺寸确定再详细验算； 2
振动器及振动力，在进行挂蓝底模架设计时，可假定模板梁上的振动
力是附着式振动器自重的 4倍； 3施工人群荷载可按 2kpa估算； 4千
斤顶和油泵重量； 5最大节段混凝土自重； 6挂蓝自重。
3挂蓝稳定性验算要求。挂蓝应验算空载走行状态下的平衡稳定 ，
浇注混凝土的倾覆稳定。由于挂蓝是可移动的支架，又属于高空作业 。
所以在设计时必须保证有足够的稳定性、刚度和强度安全系数。
4施工阶段的验算。挂蓝重量应和设计作施工阶段验算中估计的
重量相符，并应将实际的挂蓝重量和有关数据及时反馈给设计部门，
以便进行施工阶段验算。
三．挂蓝的形式
三．挂蓝的形式
挂蓝主要形式有平行桁架、弓弦式，三角挂蓝，菱形挂蓝，斜拉
式，牵索式，复合式等多种。1 平行桁架
主桁架一般为等高度，可用万能杆件、军用梁或者贝雷梁拼装。
尾部一般设有平衡重。该挂蓝在我们刚开始推广悬臂浇注法施工时应
用较多。该型挂蓝结构简单。可以充分利用常备式器材，减少一次性
投入。缺点是挂蓝自重较大，工作系数一般在 1.0以上，对梁体在施
工阶段的荷载承受能力要求较高；悬灌时挠度变形也较大，近年已很
少使用。
图 1平行桁架2 弓弦式挂蓝
其主桁的纵梁通常由双槽钢（或者工字钢）组成，其余构件可用
加工的角钢或万能杆件拼装，并可以多次倒用。各杆件之间主要用铰
销或螺栓连接。工作系数在 0.5—— 0.9之间。缺点是：一是制作安装
比较复杂；二是施工操作较为繁琐。挂蓝走行分为四步以上进行：移
主桁架到位并锚固、移内外模滑行梁、移底模及外侧模、移内模到位 。
三是主桁架间横向联接件多，占用空间大，使得施工操作不是很方便 。
图 2弓弦式挂蓝
3 三角挂蓝
三角挂蓝的主要特点是：结构受力明确、施工简便可靠。挂蓝结
构主要由主承重系统、锚固系统、走行系统、底模平台和悬吊系统五部分组成。
1 重系统（主纵桁架）：主承重系统为钢箱梁全焊结构，单片自
身有足够的稳定性，考虑到移动方便，两榀之间辅以联接成整体。
2锚固系统：锚固系统分为主桁的锚固和底模平台的锚固两部分 。
单片主桁架在后支点一般有四根螺纹钢锚固，俗称后锚。后锚通常采
用梁体自身的竖向精轧螺纹钢，或者在考虑承载力时更换为 32的精
轧螺纹钢、预埋孔道等方法。安全系数要求在 2.0以上。
3走行系统：走行系统由滑动小车和推进机构组成。在前后支座
下发铺设轨道。
4平台系统：底平台系统包括外侧模、内模侧模及底模、底模平
台。
5 悬吊系统：主要由钢吊杆（精轧螺纹钢）、分配梁组成。用以
悬吊底平台系统，将其荷载传给主梁。可以用螺旋千斤顶调节平台及
模板标高。
三角挂蓝由于其斜拉杆的作用，大大降低了主梁弯矩。结构简单 、
杆件少、受力明确。挂蓝可以较方便地设置中横梁，走行施工时可以
一次走行到位。图 3三角挂蓝
4 菱形挂蓝
受力主桁为菱形结构，结构简单，受力明确，各构件均是拉压杆
件，节点受力，不存在受弯现象，因此具有较大的承载力，工作系数
在 0.3—— 0.6 之间。与三角挂蓝相比，构件稍多，重量稍大。但其
受力更合理，承载力更大。图 4菱形挂蓝
5 滑动斜拉式挂蓝
用斜拉体系代替桁架结构的收了，水平分力通过上下限位装置承
受，主纵梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍
吊挂或者锚固于箱梁地板上。主要优点是自重轻，其工作系数通常小
于 0.4，被认为是国内目前最轻的挂蓝之一。缺点：（ 1）当梁高都较
大时，斜拉杆长度较大，变形量大，且上下限位装置的水平力随之增
大 ；（ 2）斜拉吊带伸入待浇梁体内，安装钢筋及模板等施工操作很不
方便；（ 3）需在主纵梁及底模的尾端设置抗水平力的限位装置，操作较为不便。
图 5滑动斜拉式挂蓝
6 复合式挂蓝
主要构件采用薄壁方钢管或以型钢加钢板组焊，各杆件之间大多
以节点板焊接，并辅以铰销连接。走行方式为前滑后滚。在前支点处
设置滑船，滑船底面粘贴四弗板，后支点锚固小车轮子发扣在工字钢
轨道翼缘板下，以抵抗走行时悬臂端因模板自重等引起的倾覆力矩。图 6复合式挂蓝
四．悬臂浇注（挂蓝施工）
四．悬臂浇注（挂蓝施工）
0#
0#
段施工
段施工
目前国内挂蓝施工 0#段的施工方法主要有托架法、支墩法和挂
蓝法 3种，它们有各自的优势和适用条件。
1 托架法
托架法主要用于墩身较高或水中基础的桥的 0#段施工，通过墩
身预埋件，将支撑桁架连接成一体，形成一个牛腿式的支持结构。托
架一般有 2中形式：一种是用型钢自制；另一种采用制式器材拼装（如采用万能杆件或拆装梁等）。托架通常较梁底宽 1.5米—— 2米，作为
施工操作平台。
图 7三角托架示意图
（ 1）型钢托架 型钢托架通常是将槽钢焊接或栓接成三角桁架的
形式，三角桁架间设有连接角钢，以加强整体稳定性。在桁架上端设
有分配梁，通过墩身预埋件进行固定。实践证明，该结构简单，受力
合理，拼装方便。此种托架加工方便，施工现场即可加工，组装简单 ，
拼装速度快，但所用型钢均为一次性投入。若果此种托架能和挂蓝的
主桁架结合使用，将会大大降低一次性投入的费用。
（ 2）万能杆件托架 万能杆件托架是较为常用的一种托架，采用
制式器材——万能杆件拼装而成。托架的高度和长度视 0#段大小而
定。万能杆件托架使用的材料均为制式器材，可租赁使用，一次性投
入少。但拼装较困难，而且变形大，非弹性变形难以控制。
2 支墩法
支墩法主要用于墩身高度 20m 以内的 0#段施工，支墩可采用军
用墩、钢管墩等形式。支墩通常立于承台上，下部与承台上的预埋件固定，上部与墩身预埋件固定。如支墩立于河道中，设计时除考虑混
凝土自重和施工荷载外，还应考虑洪水的影响以及水的冲击作用。支
墩设有较强的纵、横、斜向连接杆件，使之成为整体。支墩上部铺设
型钢垫梁，形成工作平台。此种支架方法，通常采用制式器材，一次
性投入较小，支架稳定性好，变形小，施工时可以不进行预压。但支
架较为笨重，施工难度加大，且远没有发挥它本身的承载力。
3 挂蓝法
挂蓝法就是利用挂蓝杆件拼装成一种对称结构进行悬吊施工，改
下部支撑为上部悬吊，以减少起步梁段施工的托架数量。起步梁段是
指挂蓝正常施工前施工的梁段。此梁段是综合考虑了挂蓝拼装和其他
因素，起步梁段施工完毕后方可进入挂蓝的正常节段施工。首先，用
小型托架施工位于墩顶的 0#段（一般不小于 6米，能满足拼装一套
挂蓝的长度），然后，在 0#段拼装挂蓝，进行悬浇施工。挂蓝法节省
了起步梁段施工中的托架费用，充分利用了挂蓝的各个部件，经济利
益高。同时对墩顶 0#要求能满足拼装挂蓝的长度。然而在起步梁段
施工完毕后，还要对挂蓝拆除，再次拼装，以施工其他梁段，占用时
间较多。在我国的工程实例中，该法采用的很少，在墩顶 0#段施工
完毕后，如果有条件的话可以考虑支架法施工，施工其余起步梁段，
之后拼装挂蓝，进行正常的挂蓝节段施工。
五．悬臂浇注（挂蓝施工）线形控制
五．悬臂浇注（挂蓝施工）线形控制
在预应力混凝土梁悬臂施工控制中，线形控制是至为关键的一环。而在线形控制中，合理确定每一阶段的立模标高又是其中的重点 。
一座桥梁的建成，总要经历一个漫长而复杂的施工过程，结构
体系也将随着施工阶段不同而不断发生变化。在具体的施工过程中，
因为设计参数误差（如材料特性、截面特性、徐变系数等）、施工误
差（如制造误差、安装误差等）、测量误差以及结构分析模型误差等
种种原因，它还受温度、湿度、时间等因素的影响。从而导致实际施
工中桥梁的线形与理想目标存在一定的偏差，如果不加以识别和调
整，成桥之后的结构安全状态将难以保证。而且，已施工梁段上一旦
出现线形误差时，误差将永远存在，并导致成桥状态偏离理想状态。
影响连续梁悬臂浇注施工挠度控制的因素主要有下列几个
方面。⑴挂蓝变形；⑵混凝土弹性模量；⑶构件实际尺寸误差；
⑷结构实际混凝土用量与理论用量偏差；⑸预应力管道定位误
差；⑹预应力张拉的影响；⑺预应力孔道摩阻的影响；⑻混凝土
收缩徐变的影响。在这些影响因素中，因混凝土收缩徐变的影响
因素较多，预拱度计算的复杂性主要由混凝土收缩徐变所致。其次
挂蓝变形也是挂蓝施工的一个重要依据之一。
1挂蓝变形
在悬臂浇注混凝土的过程中，挂蓝体系的变形是不可忽视的。挂
蓝体系的变形一般是由挂蓝体系在混凝土自重作用下的弹性变形及
挂蓝体系各连接杆件引起的几何变形（非弹性变形）组成的。对于挂
蓝体系的弹性变形和几何变形我们可以通过挂蓝预压试验消除其影
响，准确的掌握挂蓝的弹性变形。这对于悬臂浇注过程中挂蓝变形的预跑高量有着很好的参考意义。
2混凝土收缩徐变
（ 1）混凝土弹性模量 主梁混凝土的弹性模量是施工控制计算中
混凝土收缩徐变影响较大的结构计算参数，实际上各个不同时期浇注
的混凝土的弹性模量是不相同的。
（ 2）收缩徐变系数
收缩徐变系数也是对施工控制影响较大的参数之一，混凝土收缩
徐变主要与环境温度，湿度，试件尺寸、时间等有关。
3施工中主要的立模方法
（ 1）正装计算法 正装计算法严格按照施工阶段来进行模拟。随
着施工阶段的进一步推进，结构型式、边界条件以及荷载等情况都在
不断发生变化，前期结构将会发生收缩徐变、挠度等的变化。因此，
后期结构的计算需要基于前期结构的状态来进行。所以正装计算的特
点在于能够很好地模拟实际的施工过程，能够得到每个施工阶段对应
的内力、变形。同时，也能够很好地考虑与结构形成过程有关的因素 ，
如结构的非线性问题以及混凝土的收缩徐变问题。所以，一般我们在
进行施工监控之前，总是首先通过正装计算，来了解桥梁结构在各个
阶段的内力和变形情况。
此法采用下式计算立模板标高
式中 为立模标高， 为设计标高， 为标高调整值 为
预拱度 挂蓝弹性变形值。其中与预拱度 考虑了施工过程中自重、预应力、临时荷载及收缩徐变等因素对挠度的影响。
根据上式，现场高程测量主要分为 4个部分：（ 1）立模标高（ 2）
混凝土浇注前的模板标高；（ 3）混凝土浇注后的标高；（ 4）混凝土
浇注后预应力施工前各节段梁顶高程；（ 5）预应力施工完成后各节
段梁顶高程
（ 2）倒装计算法
倒装分析法最早是由前联邦德国的桥梁大师 F.Leonhardt在 20世
纪 60 年代提出来的。简单的说，也就是从竣工后的设计理想状态出
发，按照与施工顺序相反的倒拆顺序，计算出理想施工条件下各个施
工阶段的结构理想状态。倒装计算的目的，也就是获得桥梁在各个施
工阶段理想的安装位置和理想的受力状态。因为我们看到的设计图
纸，只是给出了最终成桥状态的设计线形和设计标高，而桥梁结构各
中间状态的标高并没有明确给出。
六．悬臂浇注（挂蓝施工）合拢段施工
六．悬臂浇注（挂蓝施工）合拢段施工
箱梁的合拢过程为结构的体系转换过程，是控制全桥施工的关键
工序。在合拢段施工过程中，由于昼夜温度变化，新浇混凝土的收缩 ，
以及结构混凝土的收缩、徐变，新浇混凝土的水化热的影响，结构体
系的变化、施工荷载及外力变化等因素，在结构中要产生变形和内力 ，
对尚未达到强度的合拢段混凝土的质量均有直接的影响，因此合拢施
工工艺必须严格控制。合拢段混凝土施工主要面临两个问题： 1 合拢
段新浇注的混凝土在硬化的工程中要产生收缩，同时合拢口两端悬臂梁将随着温度的下降产生收缩，不能确保合拢段与两悬臂端的良好的
连接性能。 2 合拢段与其他的悬臂施工梁段不同，它将随着温度的上
升，悬臂两端伸长，而过早参与体系承力受压，新浇注的合拢段混凝
土在短时间内未具备一定的强度，过早承压则破坏混凝土内部胶结构
造，使其强度受到影响。因此，在施工过程中我们首先是选择合理的
合拢段混凝土施工时间，二是在施工中对连续梁合拢必须采取特殊措
施，普遍的做法是对合拢段进行临时约束锁定，
1 合拢段施工的时间选择
在进行合拢段混凝土施工之前，应充分考虑箱梁因受日照和大气
温差的作用而产生的伸长或缩短等因素。根据施工经验，合拢段混凝
土浇注，最好选择在阴天，温差较小的天气进行。
2 临时约束锁定
图 8 合拢段施工外部支撑示意图
设计临时约束锁定支撑，并张拉一部分预应力筋“锁住”合拢段 ，
保证合拢段前后结构变形协调，刚性连接既能传递两端梁体的内力，
又能避免内力对合拢段混凝土凝固过程中的伤害。其结构形式可分
为：
（ 1）在箱室内设置劲性支撑（又称体内支撑）再加预应力筋法。即在合拢段内用钢管代替预应力波纹管道或在合拢段两端相邻梁体
预埋钢板，合拢前用型钢焊接在钢板上，张拉设计预应力筋，张拉值
一般为设计的 15%—— 20%。通过此种方法来共同承受和传递合拢段
在混凝土施工和养生期间的内力。待合拢段混凝土达到一定强度后张
拉预应力筋到设计吨位。体内支撑法，施工比较方便，能有效的保证
混凝土的质量。其不足之处在于钢管或型钢不能回收，且由于钢管或
型钢的影响，减小了合拢后所张拉的预应力筋的有效预应力值。
（ 2）在梁体外加设型钢支撑（称体外支撑）和张拉部分预应力
筋。即在箱梁顶面及底板上方，预先设置如干牛腿，然后在两悬臂端
相应位置的牛腿上安装临时型钢支撑，以传递合拢段混凝土的压应
力，而在预应力孔道中张拉的部分预应力筋，承受来自合拢段施工时
悬臂两端的拉力。待合拢段混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，
即可实现体系转换。
外部支撑法，钢材可以回收，然而需在悬臂两端设置支撑牛腿。
七展望
七展望
交通运输是国民经济的动脉，桥梁是交通运输设施必不可少的重
要组成部分，近十年来，随着国民经济的发展，科学技术的进步，工
业水平的提高，新建筑材料的出现，施工工艺的不断革新，设计理论
及计算手段的突飞猛进，桥梁工程也日新月异，迅速发展。挂蓝施工
做为现阶段大跨度桥梁施工的主要方式，也必然会迎来迅猛发展。多
种形式的结合，多种工法在同一桥梁中的运用，如单侧挂蓝法与支架法的结合等，是们对更合理的施工方式的探讨，必然会为桥梁发展带
来更多的动力。改革开放以来的 30多年中，中国的桥梁建造技术取
得了举世瞩目的成就，前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准
备，九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来，随着中国经济的发展 ，
一批更大的越江跨海工程的建设，中国桥梁将会创造更辉煌的成就。
中华民族的伟大复兴，必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来