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第三章拱桥施工第四篇桥梁上部施工技术古代拱桥：拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义的是建于公元595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径L=37m）图1赵州桥当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩，如97年建成的重庆万县长江大桥（图2所示，L=420m），广州丫髻沙特大桥（图3，L＝360m），1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4，L＝503m）等。图22019建成的四川万县长江大桥（L=420m)图3360m广州丫髻沙特大桥2、拱桥的受力特点图41932澳大利亚503m悉尼钢拱桥承重结构：主拱拱桥的基本图示支承处不仅产生竖向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压3、主要优缺点：主要优点跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。主要缺点：•1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基要求也高；•2）施工方面的缺点多；•3）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价；•4）上承式拱桥的建筑高度较高。拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：200~600m范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手。1-主拱圈2-拱顶3-拱脚4-拱轴线5-拱腹6-拱背7-起拱线8-桥台9-拱上建筑4、拱桥的基本组成上承式拱桥的基本组成5、拱上建筑的构造按照拱上建筑采用的不同构造方式，可将拱桥分为实腹式拱桥和空腹式拱桥两种。（1）实腹式拱上建筑①组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等②特点：构造简单，施工方便，恒载重③适用：小跨径拱桥④拱腹填料的做法：填充式：拱腹填料：砾石、碎石、粗砂或卵类粘土，亦可用轻质材料侧墙：设于两侧，围护填料，按挡土墙设计，采用浆砌块、片石，也可采用钢筋混凝土护壁式侧墙。砌筑式拱腹填料：干砌圬工或浇筑贫混凝土侧墙：用贫混凝土浇筑时，可不设侧墙而用砂浆饰面或设镶面腹孔腹孔墩（2）空腹式拱上建筑组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔腹孔墩腹孔第一节现浇混凝土拱桥施工•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、现浇混凝土拱桥拱架法施工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。拱上建筑浇筑顺序第二节装配式混凝土拱桥施工•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。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-拱肋吊环钢筋岷江大桥岷江大桥缆索吊装施工示意图第三节钢管混凝土拱桥施工以钢管为拱圈外壁，在钢管内浇筑混凝土，使其形成由钢管和混凝土组成的拱圈结构。特点由于管内填满了混凝土，提高了钢管壁受压的稳定性，钢管内的混凝土受钢管的约束，提高了混凝土的抗压强度和延性。在施工上，由于钢管的质量轻，刚度大，吊装方便，钢管的较大刚度可以作为拱圈施工的劲性骨架，钢管本身就是滑板，这些优点给大跨度拱桥的施工带来了极其有利的条件。施工程序1.搭架浇筑两边跨半拱2.拱肋制作，吊装3.杆安装4.浇筑拱肋钢管内混凝土，安装桥面系并同步张拉系杆，要求按设计程序浇筑管内混凝土，同时按增加的水平推力张拉系杆，以达到推力平衡。5.拆除边跨支架，安装边跨支座有支架拱肋拼装拱肋吊装浇筑混凝土钢管拱桥吊装施工拱脚结构设计钢管拱节段临时铰设计拱节段水上浮运斜拉扣挂系统拱节段吊装合拢单拱合拢工程实例：天津彩虹桥钢管混凝土拱施工钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例室内模型试验钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例试桩钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例钢板桩围堰钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例钻孔平台钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例桩身钢筋笼钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例承台钢筋绑扎钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例墩身混凝土浇筑钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例搭设缆索塔架钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例钢管拱肋预拼钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱脚就位钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱肋吊装钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱肋吊装钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例支架拼装拱肋钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱肋焊接钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱肋合龙钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱肋混凝土灌筑钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例拱肋涂装钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例桥面系安装钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例桥面板的拼装钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例钢管混凝土拱桥施工29.3工程实例