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桥梁的结构施工与力学论文桥梁作为现代交通基础设施的重要组成部分，其结构施工与力学分析是工程领域中的核心研究内容。本文主要探讨桥梁的结构施工技术及其力学性能，旨在为桥梁设计与施工提供理论支持和技术指导。
桥梁结构施工涉及多个关键环节，包括基础施工、墩台建设、主梁架设及桥面铺装等。其中，基础施工是确保桥梁稳定性的关键步骤，需根据地质条件选择合适的桩基或沉井形式。而主梁的施工则直接影响桥梁的承载能力，常用的方法有预制拼装、悬臂浇筑和顶推法等。这些方法的选择取决于桥梁类型、跨度以及施工环境等因素。
在力学方面，桥梁结构需要承受自重、车辆荷载、风力、地震等多种作用力。因此，合理的设计和精确的力学分析至关重要。有限元法（FEM）作为一种重要的数值分析工具，被广泛应用于桥梁的应力分布、变形控制及抗震性能评估中。此外，现代桥梁设计还注重材料优化与轻量化汽车股份有份公司商品研发院中心实验楼工程施工组织设计（框架结构），以提高结构效率并降低建造成本。
总之，桥梁的结构施工与力学研究相辅相成，共同推动了桥梁工程技术的进步。未来，随着新材料、新工艺和智能化监测技术的发展，桥梁工程将更加安全、高效和环保。
以抛物线变截面构件两点吊为例（图18.1.3），取厚度B=1，容重γ=1计算。
图18.1.3 变截面构件两点吊
对于少筋或素混凝土，抗弯截面模量：
确定变截面构件四点吊的最佳吊点，应以合理的截面应力（若干吊点截面和构件薄弱及敏感截面）为控制目标。拱顶实腹段的吊装常用四点吊，用总和法试算能得到满足工程精度的结果[20]。
图18.1.4 刚架拱实腹段四点吊
双人字扒杆吊装与膺架横移
某高架桥除了第一联5孔为挂篮悬浇变截面箱梁外，其余15孔均为膺架现浇等截面箱梁，长615m（墩间净距41m）,桥面宽32m，分左右幅（单向桥面宽为15.75m,中间留有0.5m空隙），墩高达40余米。该桥位于闽江口，风大且淤泥软土层厚，因此选择全跨度桁架法施工。现浇膺架利用高墩和现有简易拆装梁构件作纵梁，拆装梁每组重60t，在宽仅1.8m的高墩顶上吊装和安装是件相当困难的事，塔式起重机或汽车吊等起重机械均无能为力，最后却由简单的双人字扒杆来完成，靠的就是力学原理和起重工的经验。
所谓双人字扒杆吊装设备是在墩顶装两副相同的人字扒杆，底座均锚固于墩中心（图18.2.1）。在受力上，起重杆称主杆，另一固定杆称副杆，安装一次可主、副杆互换来吊装前后两孔拆装梁。两扒杆顶部用滑轮组变幅时，能使主杆转动以改变主杆仰角，达到使梁少许纵移的目的，不仅操作方便，也易于协调。
图18.2.1 双人字扒杆简易设备 图18.2.2 膺架体系整体横移工艺
双人字扒杆两腿高度和夹角根据拆装梁的尺寸和起吊时高端进入墩顶长度而确定，副杆仰角按主杆最小和最大仰角（45～75）之平均值设定。扒杆底座只要顺桥方向前后卡在墩顶就能固定。扒杆结构的受力情况较为复杂，通常假定扒杆的节点铰接，扒杆的绑扎紧密，除了求长细比λ时乘以松弛系数1.1以外，不考虑其它影响；计算中只考虑风缆自重对扒杆产生的轴压力。作为一般空间力系分析，杆顶轴要承受起吊滑轮和前变幅滑轮的力，副杆顶轴要承受后锚固绳和后变幅滑轮的力，即顶轴要承受两个力的组合。双人字扒杆对墩顶的作用力包括竖直压力和水平推力。副杆后锚固绳锚固在相邻墩底承台上，比锚固在相邻墩顶，可获得更大的副杆轴压力，从而对墩顶底座产生更大的反向水平分力，抵消主杆在最不利情况下产生水平力的35%左右，故双人字扒杆在减小墩顶水平力方面极为有利。由于高架桥墩高，墩顶扒杆底座较小的水平力就会对墩底产生很大的弯矩，而桥墩厚度只有1.8m，顺桥向承受弯矩的能力较弱，故需仔细验算扒杆水平力对墩身产生的弯矩以及桥墩本身的抗弯能力。双人字扒杆直接在运梁小车上起吊时，主杆单腿受力，故设计时以主杆单腿受力且仰角45为最不利工况。由于只有提升、变幅两个步骤，因此吊装较平稳、安全；每个墩顶只需安装一次，就可吊装前后两孔，投入少、效率高。
高速公路高架桥分左右幅单向桥，在施工中先右幅、后左幅现浇箱梁。如果使膺架在右幅浇筑完成后，纵梁不落地，浇左幅时也不必重新吊装，而是在高空中横移到位，则大大提高施工效率。实际上，如果将支承于托架上的横向桁架梁连成整体，使之成为两端伸臂多点支承的的连续桁梁。作出跨中（左右两墩间）节点位移和弦杆内力影响线。横移时，膺架连同横楞和部分模架、模板原样不动（重约200t），只需将右幅的两组膺架纵梁暂时连成整体，作为移动荷载从右向左横移。只要横向桁架强度、刚度允许，在上弦顶上铺设滑槽，同时给纵梁支座安装上滑板，然后下落纵梁，使滑板落到滑槽内就可以实现横移。
若滑槽铺四氟乙烯板，滑板表面焊不锈钢板，两者间摩阻系数为0.06，每端牵引力约6.0t，故每端用一台10t的链滑车，由人工倒链牵引。若槽内用油脂润滑，钢对钢的摩阻系数为0.12 ，则每端牵引力约12t,宜用卷扬机牵引。横移时要适当考虑高空风荷载的作用。
应用力学原理可实现简易设备吊大梁，并创造膺架、模具整体横移新工艺。由于整体横移简化工序、节省工日，提高膺架的完好率和增加周转次数，不仅有利于施工安全，还取得明显的经济效益。
旧桥改建或重建时往往要考虑旧桥的拆除或新桥位的选定，并确定桥型及其施工方案。深入研究施工中的结构力学问题，优化施工方案，不仅保证工程顺利进展，还能取很好的经济效益。曾有一座旧桥位于新建电站库区，为五跨石拱桥，竣工跨径分别为15.3m，15.2m，2×15.1m和14.8m，净矢跨比为1/5，拱圈厚度为60cm，桥面总宽为5m，两侧设安全带。该桥局部拱圈开裂，北岸桥台及第一个墩有局部沉降，桥面顶标高约为66.3m。由于设计洄水位标高达65m，已接近拱圈顶部，洪水季节桥面漫水，使旧桥无法正常使用，且存在安全隐患，需重建一座新桥。
根据初勘选定的几个桥位的地质钻探和河床断面测量,不是发现断裂带就是必须采用深基础，只有旧桥原桥位地质状况最好，有浅埋的中风化基岩，而且河床窄，桥跨最短。几经比选后，提出在旧桥位重建新桥的设计方案。新桥桥面高，新桥台就选在旧桥台之后，采用浅挖施工，无需拆除旧桥，工程量较小。由于库区河床水深，推荐桥型方案选择单跨过河的大跨径空腹式钢筋混凝土箱形拱桥（图18.3.1），确定主拱净跨径为115m，净矢跨比f0/L0=1/7，下部构造桥台基础为明挖阶梯形扩大基础，实体式桥台基础座落在岩层上。原设计采用缆索吊装施工方案，分五段合龙。
考察现场，北岸桥头地势陡峭，施工场地狭窄，南岸则需拆迁楼房，不便设备进场和架立索塔。缆索吊装对施工条件和能力要求较高，该桥可用预制场距离又较远，要铺设从预制场到南岸桥头的专供平板车行驶的近百米临时车道，除耗资太大外，长25m、重60t的箱拱构件段装卸、运输、翻身、起吊也有难度。吊装施工方案不得不搁浅。架设拱架现浇施工的方案又因河床水深、支架不稳定不敢贸然实施。如果旧桥能够承受大跨度混凝土箱拱的恒载和施工活载，就可在旧桥面上搭设拱架，利用位于同一轴线上的旧桥现浇新桥。
图18.3.1 桥上桥施工方案 图18.3.2 现浇箱形拱
经过对开裂拱圈处局部水箱加载试验证明其承载能力和结构分析后，提出在旧桥上分片分阶段现浇新拱桥的施工方案，即先纵向对称浇筑中箱底板，并使箱拱底板先行合龙，达到强度后形成薄圈板拱；再在底板上安装预制的腹板、支模浇筑顶板构成合龙的中箱拱圈。依此施工程序，从中箱对称扩展到边箱。待箱拱拱圈整体成形后（图18.3.2），再安装拱上建筑构件，浇注桥面。
实际上，由拱架立柱传给旧桥面的分布荷载很小。在底板成拱前，桥面承受拱架自重以及由拱架传递的单箱底板的恒载和部分施工活载；底板选择较低气温时合龙，生成强度后，产生对拱架的部分卸载。随着腹板的安装和合龙，以及底板的轴向弹性变形和徐变收缩，拱架又呈现承载和部分卸载的变化。在顶板浇筑成形后，单箱拱圈生成。随着边箱的施工和拱架的压缩变形，先成形的箱型拱圈对拱架逐渐卸载。由于分阶段成拱，集零为整减轻了旧桥承载。此外，旧拱桥在拱架分布荷载下的压力线比水箱荷载压力线更接近于旧桥拱轴线，因而也更能发挥石拱桥的承载能力。
工程实践证明某城市钢厂环保搬迁工程炼钢系统转炉标段土建工程施工组织设计技术标，这是一个成功的施工方案。
● 无支架的缆索吊装和悬臂施工
悬臂施工通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类[21]。它们都是利用已建成的桥墩，从墩顶开始沿桥跨方向逐段对称（或不对称）悬出接长、然后合龙的施工方法。两类悬臂施工成桥后的受力及结构行为基本相同，主要区别在于施工阶段的内力与变形不同。悬臂浇筑是用挂篮就地分段（一般3～8m，悬臂伸展部分，节段适当加长）现浇（图18.4.1），待每段混凝土养护并张拉预应力后再将挂篮前移，以备浇筑下一节段之用。悬臂浇筑时，梁体钢筋连续性好，混凝土整体性也较好。悬臂拼装是用已制造好的钢梁杆件或预制好的预应力梁节段（一般为2～5m），用悬拼吊机悬吊于上部结构上（图18.4.2），将杆件或节段梁逐一牢固拼装，形成向桥跨中逐渐增大的悬臂，直至跨中合龙或拼至下一个墩台上去。随着梁段增加即悬臂长度的增长，梁内出现的负弯矩也不断增大，因此对于混凝土桥必须在梁段上缘施加预应力，使已完成的梁段连成整体。
采用预制梁段拼装的施工速度比现浇快得多，而且梁段质量容易得到保证，对建造重复性高架长桥较经济。但从施工变形控制及稳定性安全考虑，悬臂拼装则较难控制，如果相邻截面中因弹性变形、徐变和收缩引起的挠度不协调，容易发生梁体上翘及过大的二次弯矩值。而悬臂浇筑通过逐节段调整挂篮标高容易控制施工中的变形。
图18.4.1 悬臂浇筑
图18.4.2 悬臂拼装
● 结构体系转换与内力调整
预应力混凝土连续梁、连续刚构或桁式组合拱桥，除满堂支架施工外sl 616-2013标准下载，采用其它施工方法都面临着体系转换这一共同问题。尤其是采用悬臂浇筑或悬臂拼装的多跨大跨度连续结构，都经历最初的静定悬臂刚构状态，然后分阶段合龙为单跨（或多跨）的固端梁、伸臂梁或临时连续刚构等不同体系，最后才合龙为成桥状态的连续梁、连续刚构或桁架拱等超静定结构。
在体系转换中，除了要计算因施工程序不同、荷载不同而产生的不同施工内力外，还应计及各项次内力，包括施工过程中由于张拉预应力筋引起的次应力和由于温度变化、混凝土徐变、收缩等因素所产生的次内力[10]。