拱桥的施工

第九章拱桥的施工第一节拱桥的有支架施工第二节拱桥的装配式施工第三节拱桥的转体施工拱桥的施工方法与拱桥的结构形式密切相关，它随着拱桥各阶段的发展水平而变化。建国初期主要建造石拱桥和混凝土拱桥，施工一般采用在木拱架和钢木拱架上砌筑石料拱圈或浇筑混凝土拱圈。要求支架有足够强度和刚度及稳定性的拱架，施工期很长，施工场地很大，石料的运输和加工需很多人力。60年代后双曲拱桥成为主要的拱桥结构形式。用少量钢筋预制的拱肋不仅作为拱圈的一部分承担荷载，还能代替拱架。双曲拱桥的建造，使拱桥走出满堂支架和钢木拱架施工的落后状态，使构件向轻型化和结构装配化迈出一大步。但双曲拱桥的构件数量太多，虽然施工期比石拱桥大大缩短，仍感工序繁多，影响施工质量和工期。以后桁架拱桥和刚架拱桥的推出，将拱桥的构件数量减至很少，施工只要简单几个排架或无支架缆索吊装，这就使拱桥施工进一步简化。80年代以后在上述情况下，中小跨径桥梁，主要采用梁桥，拱桥用于大跨径桥梁。80年代以来至今的拱桥主要结构形式为钢筋混凝土箱形拱桥，肋拱桥，预应力混凝土桁式组合拱桥，钢管混凝土拱桥。以上这四种形式的拱桥可以在跨径1OOm至5OOm范围内与其他形式的桥梁进行竞争。在施工上，这四种拱桥均可以采用缆索吊装，转体施工，劲性骨架，悬臂浇筑和悬臂安装等方法。第一节拱桥的有支架施工当拱桥的跨径不是很大、拱圈净高较小或孔数不多时，可以采用就地浇注方法来进行拱圈施工。就地浇注方法可以分为两种：拱架浇注法和悬臂浇注法。石拱桥、混凝土预制块砌筑的拱桥以及现浇混凝土拱桥，都采用有支架的施工方法修建，其主要施工工序有：材料准备、拱圈放样、拱架制作与安装、拱圈及拱上建筑施工、拱架卸落等。一、拱架拱架的结构类型1、按使用材料分：木拱架、钢拱架、扣件式钢管拱架、斜拉式贝雷平梁拱架、竹拱架、竹木混合拱架、钢木组合拱架以及土牛胎拱架等多种形式；2、按结构形式可分：排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式。满布立柱式拱架1-弓形木；2-立柱；3-斜撑；4-卸架设备；5-水平拉杆；6-斜夹木；7-水平夹木；8-桥墩(台)；9-桩木拱架的构造形式弓形木构造1-模板;2-横木;3-弓形木撑架式拱架三角桁式木拱架1-垫块;2-上弦;3-横梁;4-模板;5-下弦;6-竖杆;7-斜杆;8-腹杆(压);9-腹杆(拉)工字梁钢拱架：中间木支架的钢木组合拱架和无中间木支架的活用钢拱架。构造简单，拼装方便，且可以重复使用。适用于施工期间需保持通航、墩台较高、河水较深或地质条件较差的桥孔，如图所示。梁式钢拱架１-三角形垫木；2-模板；3-弓形木；4-工字钢拱式钢拱架1-梁;2-焊接钢桁架拱架：钢桁架式拱架由单片拱形桁架构成，拱片之间应设置横向联系，它们可以采用常备式构件或型钢拼接成三铰、两铰或五铰拱架。二、拱桥的有支架施工（一）现浇混凝土拱桥1、施工工序第一阶段：浇注拱圈（或拱肋）及拱上立柱的底座；第二阶段：浇注拱上立柱、连接系及横梁等；第三阶段：浇注桥面系。2、拱圈或拱肋的浇注浇注流程满堂式拱架浇注流程：支架设计→基础处理→拼设支架→安装模板→安装钢筋→浇注混凝土→养护→拆模→拆除支架拱式拱桥浇注流程：钢结构拱架设计→拼设拱架→安装模板→安装钢筋→浇注混凝土→养护→拆模→拆除支架连续浇注跨径小于16m的拱圈（或拱肋）混凝土，应按拱圈全宽度、自两端拱脚向拱顶对称地连续浇注，并在拱脚处混凝土初凝前全部完成。分段浇注大跨径拱桥的拱圈（或拱肋）（跨径≥16m），为避免拱架变形而产生裂缝以及减少混凝土的收缩应力，应采用分段浇注的施工方法，如图所示。箱形截面拱圈（或拱肋）的浇注大跨径拱桥一般采用箱形截面的拱圈（或拱肋），为减轻拱架负担，一般采用分环、分段的浇注方法。拱圈分段浇筑的施工程序3、卸拱架及注意事项拱架拆除必须在拱圈砌筑完成后20~30d左右，待砂浆砌筑强度达到设计强度的75%后方可拆除。卸架设备：为了使拱圈在卸架时能够逐渐地、均匀地受力，在拱架上部和下部之间需设置卸架设备。常用的卸架设备有木契和砂筒两种。木楔a），b）简单木楔；c）组合木楔砂筒（尺寸单位：cm）1-活塞；2-沥青；3-钢板筒；4-泄砂孔；5-垫板；6-砂（二）石（混凝土砌块）拱桥拱圈砌筑1、砌筑材料拱圈及拱上建筑可按设计要求采用粗料石、块石、片石、粘土砖或混凝土预制砌块。拱圈砌缝可用砂浆或小石子混凝土砌筑、填塞。2、拱圈基本砌筑方法（1）粗料石拱圈（2）块石拱圈（3）浆砌片石拱圈3、砌筑顺序(1)拱圈按顺序对称连续砌筑适用：跨径13m以下、满布式拱架；做法：全宽、全厚、两拱脚同时、按顺序、对称均衡地向拱顶砌筑，在拱顶合龙；注意事项：拱顶合龙时，拱脚处砌缝砂浆尚未凝结。10m以下的拱圈，采用拱式拱架时，应在拱顶及拱跨1/4处预压。连续砌筑示意图1-拱顶预压拱石；2-拱顶变形线(2)拱圈分段、分环、分阶段砌筑分段砌筑25m以下一般半跨分三段；25m以上增加分段数，每段≯8m；拱圈较厚，拱石超过3层时，可分环分段砌筑，分环合拢，如图所示。分段砌筑拱圈分环分段砌筑跨径较大的石拱桥（或混凝土预制砌块拱桥），当拱圈厚度较大、由三层以上拱石组成时，可将全部拱圈厚度分成几环砌筑，每一环可分成若干段对称、均衡地砌筑，砌一环合龙一环。分阶段砌筑砌筑拱圈时，为争取时间和使拱架荷载均匀对称、拱架变形正常，有时在砌筑完一段或一环拱圈后的养护期间，砌筑工作不间歇，而是根据拱架荷载平衡的需要，紧接着将下一拱段或下一环层砌筑部分。箱形拱圈浇筑示意图1-工作缝;2-顶板;肋墙;4-底板(3)拱圈合拢拱顶石合龙：在拱顶预留一龙口，各段完成后安砌拱顶石，完成拱圈合龙；分段较多、分环砌筑的，为使拱架受力对称、均匀，可在拱圈两半跨的1/4处或在几处同时完成拱圈合龙；为防止过大的温度附加应力，合龙应按设计规定的温度和时间进行。如无规定则宜在接近当地年平均温度时进行。刹尖封拱：小跨径拱圈，可采用刹尖封顶完成拱圈合龙。做法：在砌筑拱顶石前，先在拱顶缺口中打人若干组木楔，使拱圈挤紧、拱起，然后嵌人拱顶石合龙。预施压力封顶：用千斤顶施加压力来调整拱圈应力，然后进行拱圈合龙；应严格按照设计规定进行；如设计文件中无此要求时，不得采用。4、砌体养护三、拱上建筑浇注为避免主拱产生过大的不均匀变形，应由拱脚向拱顶对称、均衡地砌筑；实腹式拱上建筑一般在卸架前进行；砌筑实腹拱上建筑时，应将分成几部分进行，由拱脚向拱顶对称地、作台阶式砌筑；拱腹填料可随侧墙砌筑顺序及进度进行填筑；填料数量较大时，宜在侧墙砌完后再分部进行填筑；空腹式拱，一般在卸架前施工腹拱墩，卸架后施工其它部分拱上建筑，如图所示。拱上建筑浇筑顺序1、伸缩缝及变形缝的施工：伸缩缝缝宽1.5—2cm，要求笔直，两侧对应贯通。2、拱上防水设施（1）拱圈混凝土自防水（2）拱背防水层3、拱圈排水处理4、拱背填充拱桥有支架施工示例囊谦扎曲河桥位于青康公路湄公河最上游扎曲河香达境内。主跨100m钢筋混凝土箱形拱桥，全长132.24m，桥面宽6+2x0.5(m)。下部结构囊谦岸为组合式桥台，桩基承担垂直力，摩阻力承担水平推力，西宁岸为重力式U型桥台，根据岩面情况，基础为锯齿型，以减少圬工量。上部结构采用加钢丝的预制薄腹板与顶底板浇筑成箱，顶板亦以钢丝加强。拱箱采用分片预制、吊装就位、木拱架上拼装的施工方法，避免采用大型吊装设备。于1977年竣工。囊谦扎曲河桥第二节拱桥的装配式施工拱桥的装配式施工，按主拱圈结构所采用的材料可以分为整体安装法和缆索吊装法两种。本节主要介绍缆索吊装法。拱桥悬臂拼装施工动画卢浦大桥合拢段施工一、拱箱(肋)的预制构件的预制方法按构件预制时所处的状态分立式预制和卧式预制两种。拱箱的预制一般多采用立式预制；而桁架拱桥的桁架预制段或肋拱桥的拱肋这种面积大、宽度小的构件，必须采用卧式预制。二、缆索吊装设备缆索吊装设备，按其用途和作用可以分为：主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本组成部分。主要包括主索、起重索、牵引索、结索、扣索、缆风索、塔架(包括索鞍)、地锚、滑车(轮)、电动卷扬机或手摇绞漫备和机具。缆索吊装布置示例(1-主索张紧绳；2-2号起重索；3-后浪风；4-塔架；5-I号起重索；6-扣索；7-平滚；8-主索；9-塔顶索鞍；10-塔顶索鞍；11-地垄；12-手摇绞车；13-扣塔；14-待吊肋段；15-单排立柱浪风；16-法兰螺丝；17-牵引索；18-侧向浪风；19-浪风)1．主索主索亦称为承重索或运输天线。它横跨桥墩，支承在两侧塔架的索鞍上，两端锚固于地锚。吊运构件的行车支承于主索上。2．起重索主要用于控制吊物的升降(即垂直运输)，一端与卷扬机滚筒相连，另一端固定于对岸的地锚上。3．牵引索用于拉动行车沿桥跨方向在主索上移动(即水平运输)，故需一对牵引索。既可分别连接在两台卷扬机上，也可合栓在一台双滚筒卷扬机上，便于操作。5．扣索当拱箱(肋)分段吊装时，需用扣索悬挂端段箱(肋)及中段箱(肋)，并可利用扣索调整端、中段箱(肋)接头处标高。扣索的一端系在拱箱(肋)接头附近的扣环上，另一端通过扣索排架或塔架固定于地锚上。6．缆风索亦称浪风索。用来保证塔架的纵横向稳定及拱肋安装就位后的横向稳定7．塔架及索鞍塔架是用来提高主索的临空高度及支承各种受力钢索的结构物。塔架的形式是多种多样的，按材料可分为木塔架和钢塔架两类。起重索的布置图1-卷扬机滚筒;2-转向滑轮组;3-起重索;4-行车;5-主索;6-滑轮组;7-地锚;8-吊重扣索的布置图1-拱肋;2-扣索;3-扣索排架;4-张紧索;5-绞车;6-地锚索鞍构造图1-主索；2-滑轮；3-垫板；4-联结螺栓（固定于塔架上）；5-支撑板三、吊装方法和加载程序1．准备工作无支架施工，在吊装前应对构件、墩台拱座进行全面质量检查和对起吊设备系统的试吊工作。对缆索设备的检查主要包括地锚试拉、扣索对拉、主索系统试吊(分行车空载运行、静载试吊和吊重运行三个步骤)等工作。2．吊装方法采用缆索吊装施工的拱桥，其吊装方法应根据桥的跨径、桥的总长及桥的宽度等情况而定。合龙的方式有单肋合龙及双基肋合龙。单肋合龙是一片中段基肋与已安装就位的两边段基肋在中部合龙，其横向稳定主要依靠基肋接头处设置的缆风索来加强。无支架施工中的单肋合拢与双肋合拢1-缆风索；2-横夹木每片拱箱吊装顺序1-端段；2-中段；3-中间段；4-中墩；5-运输天线每片拱箱吊装程序3．加载程序对于中、小跨径拱桥，一般可不作施工加载程序设计，按有支架施工方法对拱上结构作对称、均衡的施工。对于大、中跨径的拱桥，一般多按分环、分段、均衡对称加载的总原则进行设计。即在拱的两个半跨上，按需要分成若干段，并在相应部位同时进行相等数量的施工加载。在多孔拱桥的两个邻孔之间，也须均衡加载。加载程序4．加强稳定性的措施（1）横向稳定缆风索（12）拱肋稳定缆风索在吊装过程的不同施工阶段具有不同的作用。在边段拱肋就位时，用以调整和控制拱肋中线；在拱肋合龙时，可以约束接头的横向偏移；在拱肋成拱以后，相当于一个弹性支承，从而减少拱肋自由长度，增大拱肋的横向稳定；在拱肋受外力作用时，约束拱肋的位移。（2）拱肋纵向稳定措施当拱肋接头处可能发生上冒变形时，可在其位置下方设置下拉索来控制变形，下拉索一般对称布置。锚固在两岸的拱肋风缆a）多孔桥；b）单孔桥锚固在水中的肋拱风缆1-钢筋混凝土锚碇2-转向滑轮3-边拱拱肋4-手链葫芦5-手摇绞车6-千斤绳7-水中牛栏架拱肋设置下拉索（3）拱肋横向联系在吊装过程中。为了减少拱肋的自由长度和增强拱肋的横向整体性，拱肋之间的横向联系是一项必不可少的施工措施。一般采用的横向联系有木夹板、木剪刀撑、钢筋拉杆、钢横梁和钢筋混凝土横系梁等形式。拱肋间的横夹木构造1-拱肋；2-螺栓；3-横夹木；4-砍口凹槽木剪刀撑1-圆木；2-马钉；3-花篮螺栓；4-铅丝钢横梁1-拱肋接头处外露钢筋；2-临时焊接角钢；3-拱肋吊环钢筋缆索吊装施工动画演示缆索吊装示例岷江大桥（图12）位于四川省宜宾市，主桥为钢筋混凝土箱形拱桥，最大桥跨100m。分跨布置为55+2