论文部分内容阅读
摘要：近十年来，由于V形支撑结构受力良好及美观等特点，国内外出现了一些V形支撑桥梁。V形支撑桥梁V形支撑的施工难且施工技术要求高，通过查阅国内外相关文献以及现场调查，对V形支撑的各种施工方法和适用范围进行归纳总结，为今后此类结构的设计和施工提供一定的参考。
关键词：V形支撑；施工方法；临时拉杆
中图分类号：TU7
文献标识码：A
文章编号：1007-3973(2011)010-004-02
1、概述
近十多年来，国内外出现了一些V形支撑桥梁，包括V形支撑连续梁桥、连续刚构桥和一些组合结构桥梁。在结构受力上，由于V形支撑的设置，减小了水平主梁的净跨度，大大减小了负弯矩峰值，使桥梁的跨越能力提高，结构的整体刚度增大，使得结构的变形挠度减小，V形支撑桥梁受力合理，刚度大，造价经济，轻盈美观，随着桥梁施工技术的成熟，特别在城市桥梁的建设中，具有一定的发展前景。
但V形支撑的施工工艺较为复杂，由于不同的V形支撑结构、地理环境、技术要求等各种因素而采用不同的施工方法。因此，作者通过查阅国内外各种文献，对此类结构的施工的现场调查，对V形支撑结构的施工方法进行总和比较分析，为今后此类结构的施工提供参考。
2、V形支撑结构施工难点分析
在整个过程中V形支撑受力复杂，在托顶梁浇注以前，V形支撑为悬臂结构，在外荷载和自重作用下，不但使支撑根部产生一定的水平力和弯矩，而V形支撑结构对水平力和弯矩是必须控制的，可见，V形支撑的施工要比一般的桥墩或0号块复杂，施工难度更大，施工难点更多，V形支撑桥梁的施工难点主要有以下几个方面：
(1)V形支撑两斜肢与其托梁(0号块箱梁)未形成倒三角形结构前，如V形支撑夹角较大，其V形支撑结构自身及支架或平衡架将承受很大的水平力，对支架或平衡架的刚度和稳定性要求很高，如V形支撑为非预应力结构，如何确保浇注施工过程中V肢根部拉应力不超限。
(2)V形支撑的截面形式较多，有箱形截面、等厚度变宽度的实体矩形截面、等宽度变厚度矩形实体截面以及和等高度等宽度的实体矩形截面，在浇注施工过程中，如何保证混凝土振捣质量，如何确保其V形支撑内夹角、截面尺寸以及劲性骨架精确定位等。
(3)鉴于V形支撑的受力复杂性及V形支撑结构形式的多样性，为确保安全，必须对各种施工方案进行论证分析，以确定V形支撑施工的支撑体系及施工方法，确保经济、合理及安全快速施工。
(4)如何进行监控，以保证V形支撑安全，由于V形支撑的施工过程复杂，因此必须根据V形支撑的施工进行施工过程模拟，如何准确、全面地测定V形支撑施工过程中的各构件变位以及应力，以控制V形支撑及托梁(0号主梁桥)处于良好的受力状态。
(5)很多V形支撑结构施工属于高空作业，工作面狭小，施工安全度低。
(6)如果桥梁的V形V形支撑结构很多，计划工期又较紧，在其特殊的设计形式和有限工期内，如何采取切实可行的施工方案及工艺才能保证V形支撑施工质量和工期。
3、施工方法综述
V形支撑的施工方法选择需考虑众多的因素，如根据V形支撑的结构形式，以及对桥址处的水文、地质条件、工程周期长短、工程造价等因素综合考虑，选择合理的施工方案非常重要。在V形支撑的施工方案中，应该考虑两个方面：即V形支撑混凝土的浇筑方案与施工时模板支架方案，其中以施工时支架模板方案为重点。
3.1 V形支撑混凝土浇筑方案
根据V形支撑结构的大小，其混凝土的浇筑一般有两种方式；一种是一次性整体浇筑完毕，另一种是采取分段分次浇筑。一般是根据不同的V形支撑结构形式和特点采取不同的浇筑方式，对于大体积V形支撑结构，国内外V形支撑的施工大部分都是采取分次浇筑，分段分次浇筑的优点有：避免一次性浇筑砼方量过大，减小支架及模板承载重量，使得刚度及强度容易满足施工要求，同时使得V形支撑0号块结构的尺寸精确定位，成形良好，便于施工监控，且先浇混凝土达到一定强度后，可以承担部分后浇混凝土的重量，减少支架和劲性骨架的荷载，保证各承重构件的结构安全，避免大体积混凝土浇筑时常发生的温度裂缝。在分段分次施工浇筑中，必须注意分段分次的混凝土浇筑时间。
3.2 V形支撑支架模板方案
随着国内外V形支撑桥梁不断建设，V形支撑的施工方法也在不断发展，其施工方法主要有以下五种施工方法：(1)满堂支架法；(2)平衡内支撑法；(3)预埋劲性骨架+拉杆；(4)鹰架+临时墩：(5)型钢支架+拉杆法施工等等，每种施工方法都有其优缺点及适用条件。现对V形支撑各种施工方法分述如下。
3.2.1满堂支架法
满堂支架法是一种古老而又成熟的施工工艺，其具有支架搭设施51232艺简单，并可充分利用现有材料设备，门式脚手架租价低廉等优点；但其耗钢量、木材量大，施工工期长，且对地基承载能力要求很高，同时还有两个缺点：一方面，靠河中心一侧，如水太深，实际施工时水下立模操作困难，并且一次浪费很大；另一方面，如河涨水频繁，满堂支架不具备抗洪能力，河水一旦上涨，其自身稳定性很难保证，给施工增添了不安全因素。
3.2.2平衡内支撑法
平衡内支撑法是一种新型的施工方法，是在以往的施工方法中进行创新，在实际V形支撑或墩的施工中运用也较多。平衡内支撑的构造过程主要是在V形支撑或墩实体浇注之前，先在V肢内部预埋型钢，然后在V形支撑或墩之间架设承重平衡塔架，接着在塔架上安装承重拉筋，将拉筋与V形支撑内预埋型钢或外侧支撑架焊接，形成一个整体斜拉式平衡内支撑塔架结构。
整个结构的受力原理为：通过在墩座的平衡架与刚构架或劲性骨架形成自身平衡且稳定的倒三角结构，其在施工过程中力的传递是这样的：斜肢的重量以及临时荷载主要由外侧的刚构架或预埋的进行骨架或外侧支撑架承担，然后通过联接平衡架与刚构架的粗钢筋传递给平衡架，由于两边是对称结构，当力传到平衡架上后，两侧水平力方向相反相互平衡抵消，竖向力通过平衡架传至V形支撑的墩座，然后传至下部结构。
我国千岛湖大桥、东阳江大桥以及南京集庆门大桥的V形支撑施工均采用这种方法。
3.2.3预埋劲性骨架法
在V形支撑桥梁中，大部分V形支撑采用SRC结构形式，即在V肢内预埋劲性骨架，预埋劲性骨架的主要作用有：(1)可以减小施工过程中V肢截面内力；(2)可以代替部分主筋和箍筋；(3)在V肢的施工时，可以形成稳定的倒三角结构，承担混凝土的重量及施工临时荷载；(4)提高V形支撑结构的承载能力以及延展性；(5)与模板结合使得整体刚度大，使得成形的外观质量好。
由于SRC结构具有前述的一些作用或特点，预埋劲性骨架法通常与其他方法相结合，其中与临时预应力拉杆结合就是其中一种，临时预应力拉杆的作用主要是平衡斜肢自重及临时荷载在V形支撑根部产生的弯矩，拉杆一般采用Ф32mm 的精扎螺纹钢，具体的设置位置根据V形支撑的结构大小，其预应力的大小以控制V肢根部拉应力为零的原则。
国内外V形支撑结构的施工中，黄州大桥的V形支撑施工方法即为典型的劲性骨架法。
劲性骨架法的施工特点：
(1)在施工过程中，虽然运用了支架，但其并不作为V形支撑的承重结构，而只是作为施工时的一个工作平台，承重结构主要为预埋的劲性骨架和临时拉杆。
(2)劲性骨架完全构成一个稳定的倒三角形结构，无需在墩座上设置临时墩或平衡架，提高整个0号块刚度，容易定位。
(3)由于在V肢中预埋了劲性骨架，使得在浇筑过程中振捣密实困难，钢筋定位难度加大。
(4)由于劲性骨架均为钢结构，且作为永久预埋在混凝土结构中，不能重复利用，因此，整个施工钢的用量增大，使得整个施工造价增大。
3.2.4鹰架＋临时墩
在V形支撑桥梁中，鹰架＋临时墩的施工方法在V形支撑施工中运用较早的一种，如1985年英国卡埃来斯桥的V形支撑就是采用此法，90年代初，根据比较分析当时国内外V形支撑的施工方法以及V形支撑的自身结构特点，中国的南昆铁路南盘江大桥V形支撑亦决定采用这种方法，最后，桥梁安全、顺利的完成。
在南昆铁路南盘江大桥V形支撑的施工中，采用的就是这样施工方法。
3.2.5型钢支架＋拉杆法
采用型钢组成的支架，其具有加载后变形小、承载能力大、降低施工工程造价、施工简单等优点。因而，在V形支撑的各种施工方法中，型钢支架法具有其一定的优势，成为方案首选，怀化市舞水二桥V形支撑采用这种施工方法，如图1所示。
本法为V形支撑桥桥型较宽、V肢夹角较大、0号梁段重量较大的桥梁施工提供了新的途径，可有效解决0号梁段重量大且V形支撑梁式支架无法直接支撑的矛盾。该技术具有技术先进、节约材料、缩短工期、便于操作等特点，对同类桥型的施工具有参考作用。
4、临时拉杆
由上述各施工方法可知，无论采用何种施工方法，几乎都结合了在V形支撑上设置临时拉杆的办法，可见临时拉杆在V形支撑施工中的普遍性和重要性。设置临时拉杆的主要作用是使V肢结构或支架产生一个水平相向的预压力，抵抗外荷载在V肢根部产生的负弯矩，使V肢根部不产生拉应力或拉应力远小于允许拉应力，同时可以平衡施工过程中的水平力，使得V肢顶端或支架顶端的位移控制在允许范围内。
临时拉杆的设置应遵循一定的原则，临时拉杆的设置主要遵循两种原理，第一种是根据施工中不同工况下，确定V型墩身根部的拉应力为零；第二种为在各主要工况下，以V肢顶端或支架顶端相对水平位移为零的原则。
第一种原理为：根据不同的施工情况，V形支撑顶承受梁部荷载前后，以墩身根部拉应力为零的原则进行计算，由于很多不确定因素或临时荷载难以精确计算，所以实际上拉应力要精确计算很难，只能将拉应力控制很小的范围内，但对V肢根部拉应力的控制非常有效。以南京集庆门为例，在各种工况下，墩身根部外侧及内侧混凝土出现的拉应力均在0.2Mpa以内，均能满足要求。
第二种原理为：根据不同的施工工况，墩顶承受梁部荷载前后，以V肢身或支架顶端水平位移为零的原则进行计算，由于很多不确定因素或临时荷载难以精确计算，所以实际上水平位移要精确计算也很难，只能将相对位移控制很小的范围内，但对根部拉应力的控制也很有效。
5、小结
本文综述了几种常用的施工方法，并对各种方法的使用条件和施工工艺进行阐述分析，供今后同类桥梁施工中参考：
(1)通过各种施工方法的阐述，分析V形支撑各种施工法特点和适用范围，施工中应根据环境因素情况，本着安全高效的原则合理选用施工方法。
(2)各种方法均应通过设计和施工论证分析，确保V形支撑及各种构件承载能力及变形达到要求。
参考文献：
[1]李立峰，邵旭东，赵华，等．长沙湘江南大桥V形腿设计与分
析[J]．公路,2002．11．
[2]潘功美，等．V型支撑连续梁桥设计的探讨[J]．中国农村水利
水电，2000．9．
[3]魏胜新，等．东阳江大桥V型墩平衡架内支撑施工方法[J]．中
南公路工程,2000．6．
[4]李富仓，王鹤，等．千岛湖大桥V形墩刚构施工技术[J]．桥梁建
设,2005．6．
[5]梁明富，等．舞水二桥V型墩施工及控制技术[J]．西部探矿工
程．2003．5．
关键词：V形支撑；施工方法；临时拉杆
中图分类号：TU7
文献标识码：A
文章编号：1007-3973(2011)010-004-02
1、概述
近十多年来，国内外出现了一些V形支撑桥梁，包括V形支撑连续梁桥、连续刚构桥和一些组合结构桥梁。在结构受力上，由于V形支撑的设置，减小了水平主梁的净跨度，大大减小了负弯矩峰值，使桥梁的跨越能力提高，结构的整体刚度增大，使得结构的变形挠度减小，V形支撑桥梁受力合理，刚度大，造价经济，轻盈美观，随着桥梁施工技术的成熟，特别在城市桥梁的建设中，具有一定的发展前景。
但V形支撑的施工工艺较为复杂，由于不同的V形支撑结构、地理环境、技术要求等各种因素而采用不同的施工方法。因此，作者通过查阅国内外各种文献，对此类结构的施工的现场调查，对V形支撑结构的施工方法进行总和比较分析，为今后此类结构的施工提供参考。
2、V形支撑结构施工难点分析
在整个过程中V形支撑受力复杂，在托顶梁浇注以前，V形支撑为悬臂结构，在外荷载和自重作用下，不但使支撑根部产生一定的水平力和弯矩，而V形支撑结构对水平力和弯矩是必须控制的，可见，V形支撑的施工要比一般的桥墩或0号块复杂，施工难度更大，施工难点更多，V形支撑桥梁的施工难点主要有以下几个方面：
(1)V形支撑两斜肢与其托梁(0号块箱梁)未形成倒三角形结构前，如V形支撑夹角较大，其V形支撑结构自身及支架或平衡架将承受很大的水平力，对支架或平衡架的刚度和稳定性要求很高，如V形支撑为非预应力结构，如何确保浇注施工过程中V肢根部拉应力不超限。
(2)V形支撑的截面形式较多，有箱形截面、等厚度变宽度的实体矩形截面、等宽度变厚度矩形实体截面以及和等高度等宽度的实体矩形截面，在浇注施工过程中，如何保证混凝土振捣质量，如何确保其V形支撑内夹角、截面尺寸以及劲性骨架精确定位等。
(3)鉴于V形支撑的受力复杂性及V形支撑结构形式的多样性，为确保安全，必须对各种施工方案进行论证分析，以确定V形支撑施工的支撑体系及施工方法，确保经济、合理及安全快速施工。
(4)如何进行监控，以保证V形支撑安全，由于V形支撑的施工过程复杂，因此必须根据V形支撑的施工进行施工过程模拟，如何准确、全面地测定V形支撑施工过程中的各构件变位以及应力，以控制V形支撑及托梁(0号主梁桥)处于良好的受力状态。
(5)很多V形支撑结构施工属于高空作业，工作面狭小，施工安全度低。
(6)如果桥梁的V形V形支撑结构很多，计划工期又较紧，在其特殊的设计形式和有限工期内，如何采取切实可行的施工方案及工艺才能保证V形支撑施工质量和工期。
3、施工方法综述
V形支撑的施工方法选择需考虑众多的因素，如根据V形支撑的结构形式，以及对桥址处的水文、地质条件、工程周期长短、工程造价等因素综合考虑，选择合理的施工方案非常重要。在V形支撑的施工方案中，应该考虑两个方面：即V形支撑混凝土的浇筑方案与施工时模板支架方案，其中以施工时支架模板方案为重点。
3.1 V形支撑混凝土浇筑方案
根据V形支撑结构的大小，其混凝土的浇筑一般有两种方式；一种是一次性整体浇筑完毕，另一种是采取分段分次浇筑。一般是根据不同的V形支撑结构形式和特点采取不同的浇筑方式，对于大体积V形支撑结构，国内外V形支撑的施工大部分都是采取分次浇筑，分段分次浇筑的优点有：避免一次性浇筑砼方量过大，减小支架及模板承载重量，使得刚度及强度容易满足施工要求，同时使得V形支撑0号块结构的尺寸精确定位，成形良好，便于施工监控，且先浇混凝土达到一定强度后，可以承担部分后浇混凝土的重量，减少支架和劲性骨架的荷载，保证各承重构件的结构安全，避免大体积混凝土浇筑时常发生的温度裂缝。在分段分次施工浇筑中，必须注意分段分次的混凝土浇筑时间。
3.2 V形支撑支架模板方案
随着国内外V形支撑桥梁不断建设，V形支撑的施工方法也在不断发展，其施工方法主要有以下五种施工方法：(1)满堂支架法；(2)平衡内支撑法；(3)预埋劲性骨架+拉杆；(4)鹰架+临时墩：(5)型钢支架+拉杆法施工等等，每种施工方法都有其优缺点及适用条件。现对V形支撑各种施工方法分述如下。
3.2.1满堂支架法
满堂支架法是一种古老而又成熟的施工工艺，其具有支架搭设施51232艺简单，并可充分利用现有材料设备，门式脚手架租价低廉等优点；但其耗钢量、木材量大，施工工期长，且对地基承载能力要求很高，同时还有两个缺点：一方面，靠河中心一侧，如水太深，实际施工时水下立模操作困难，并且一次浪费很大；另一方面，如河涨水频繁，满堂支架不具备抗洪能力，河水一旦上涨，其自身稳定性很难保证，给施工增添了不安全因素。
3.2.2平衡内支撑法
平衡内支撑法是一种新型的施工方法，是在以往的施工方法中进行创新，在实际V形支撑或墩的施工中运用也较多。平衡内支撑的构造过程主要是在V形支撑或墩实体浇注之前，先在V肢内部预埋型钢，然后在V形支撑或墩之间架设承重平衡塔架，接着在塔架上安装承重拉筋，将拉筋与V形支撑内预埋型钢或外侧支撑架焊接，形成一个整体斜拉式平衡内支撑塔架结构。
整个结构的受力原理为：通过在墩座的平衡架与刚构架或劲性骨架形成自身平衡且稳定的倒三角结构，其在施工过程中力的传递是这样的：斜肢的重量以及临时荷载主要由外侧的刚构架或预埋的进行骨架或外侧支撑架承担，然后通过联接平衡架与刚构架的粗钢筋传递给平衡架，由于两边是对称结构，当力传到平衡架上后，两侧水平力方向相反相互平衡抵消，竖向力通过平衡架传至V形支撑的墩座，然后传至下部结构。
我国千岛湖大桥、东阳江大桥以及南京集庆门大桥的V形支撑施工均采用这种方法。
3.2.3预埋劲性骨架法
在V形支撑桥梁中，大部分V形支撑采用SRC结构形式，即在V肢内预埋劲性骨架，预埋劲性骨架的主要作用有：(1)可以减小施工过程中V肢截面内力；(2)可以代替部分主筋和箍筋；(3)在V肢的施工时，可以形成稳定的倒三角结构，承担混凝土的重量及施工临时荷载；(4)提高V形支撑结构的承载能力以及延展性；(5)与模板结合使得整体刚度大，使得成形的外观质量好。
由于SRC结构具有前述的一些作用或特点，预埋劲性骨架法通常与其他方法相结合，其中与临时预应力拉杆结合就是其中一种，临时预应力拉杆的作用主要是平衡斜肢自重及临时荷载在V形支撑根部产生的弯矩，拉杆一般采用Ф32mm 的精扎螺纹钢，具体的设置位置根据V形支撑的结构大小，其预应力的大小以控制V肢根部拉应力为零的原则。
国内外V形支撑结构的施工中，黄州大桥的V形支撑施工方法即为典型的劲性骨架法。
劲性骨架法的施工特点：
(1)在施工过程中，虽然运用了支架，但其并不作为V形支撑的承重结构，而只是作为施工时的一个工作平台，承重结构主要为预埋的劲性骨架和临时拉杆。
(2)劲性骨架完全构成一个稳定的倒三角形结构，无需在墩座上设置临时墩或平衡架，提高整个0号块刚度，容易定位。
(3)由于在V肢中预埋了劲性骨架，使得在浇筑过程中振捣密实困难，钢筋定位难度加大。
(4)由于劲性骨架均为钢结构，且作为永久预埋在混凝土结构中，不能重复利用，因此，整个施工钢的用量增大，使得整个施工造价增大。
3.2.4鹰架＋临时墩
在V形支撑桥梁中，鹰架＋临时墩的施工方法在V形支撑施工中运用较早的一种，如1985年英国卡埃来斯桥的V形支撑就是采用此法，90年代初，根据比较分析当时国内外V形支撑的施工方法以及V形支撑的自身结构特点，中国的南昆铁路南盘江大桥V形支撑亦决定采用这种方法，最后，桥梁安全、顺利的完成。
在南昆铁路南盘江大桥V形支撑的施工中，采用的就是这样施工方法。
3.2.5型钢支架＋拉杆法
采用型钢组成的支架，其具有加载后变形小、承载能力大、降低施工工程造价、施工简单等优点。因而，在V形支撑的各种施工方法中，型钢支架法具有其一定的优势，成为方案首选，怀化市舞水二桥V形支撑采用这种施工方法，如图1所示。
本法为V形支撑桥桥型较宽、V肢夹角较大、0号梁段重量较大的桥梁施工提供了新的途径，可有效解决0号梁段重量大且V形支撑梁式支架无法直接支撑的矛盾。该技术具有技术先进、节约材料、缩短工期、便于操作等特点，对同类桥型的施工具有参考作用。
4、临时拉杆
由上述各施工方法可知，无论采用何种施工方法，几乎都结合了在V形支撑上设置临时拉杆的办法，可见临时拉杆在V形支撑施工中的普遍性和重要性。设置临时拉杆的主要作用是使V肢结构或支架产生一个水平相向的预压力，抵抗外荷载在V肢根部产生的负弯矩，使V肢根部不产生拉应力或拉应力远小于允许拉应力，同时可以平衡施工过程中的水平力，使得V肢顶端或支架顶端的位移控制在允许范围内。
临时拉杆的设置应遵循一定的原则，临时拉杆的设置主要遵循两种原理，第一种是根据施工中不同工况下，确定V型墩身根部的拉应力为零；第二种为在各主要工况下，以V肢顶端或支架顶端相对水平位移为零的原则。
第一种原理为：根据不同的施工情况，V形支撑顶承受梁部荷载前后，以墩身根部拉应力为零的原则进行计算，由于很多不确定因素或临时荷载难以精确计算，所以实际上拉应力要精确计算很难，只能将拉应力控制很小的范围内，但对V肢根部拉应力的控制非常有效。以南京集庆门为例，在各种工况下，墩身根部外侧及内侧混凝土出现的拉应力均在0.2Mpa以内，均能满足要求。
第二种原理为：根据不同的施工工况，墩顶承受梁部荷载前后，以V肢身或支架顶端水平位移为零的原则进行计算，由于很多不确定因素或临时荷载难以精确计算，所以实际上水平位移要精确计算也很难，只能将相对位移控制很小的范围内，但对根部拉应力的控制也很有效。
5、小结
本文综述了几种常用的施工方法，并对各种方法的使用条件和施工工艺进行阐述分析，供今后同类桥梁施工中参考：
(1)通过各种施工方法的阐述，分析V形支撑各种施工法特点和适用范围，施工中应根据环境因素情况，本着安全高效的原则合理选用施工方法。
(2)各种方法均应通过设计和施工论证分析，确保V形支撑及各种构件承载能力及变形达到要求。
参考文献：
[1]李立峰，邵旭东，赵华，等．长沙湘江南大桥V形腿设计与分
析[J]．公路,2002．11．
[2]潘功美，等．V型支撑连续梁桥设计的探讨[J]．中国农村水利
水电，2000．9．
[3]魏胜新，等．东阳江大桥V型墩平衡架内支撑施工方法[J]．中
南公路工程,2000．6．
[4]李富仓，王鹤，等．千岛湖大桥V形墩刚构施工技术[J]．桥梁建
设,2005．6．
[5]梁明富，等．舞水二桥V型墩施工及控制技术[J]．西部探矿工
程．2003．5．