拱桥施工工程实例PPT课件.ppt

拱桥施工方法与工程实例 xgn 1 一 拱桥施工概述拱桥的施工方法 大体上可分为有支架施工和无支架施工两大类 石拱桥和混凝土预制块拱桥基本上采用有支架施工 其他拱桥则有采用无支架施工 国内早期在拱桥无支架施工中主要采用缆索吊装法 但缆索吊机的吊装能力有限 为利用缆索设备实现拱桥跨度的增大 我国在20世纪70年代修建了大量的双曲拱桥 20世纪七八十年代 我国修建的拱桥主要是箱拱桥 1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥 跨径为150m 采用缆索吊装施工 吊装重量达70t 基本上是我国缆索吊装设备的最大吨位 2 3 国外大跨度钢筋混凝土拱桥的施工方法主要采用悬臂施工方法 它是受预应力混凝土梁式桥的悬臂施工法影响而发展起来的 主要有悬臂浇筑法 悬臂拼装法 4 二 拱架施工法有支架施工方法的施工工序有 材料的准备 拱圈放样 拱架制作与安装 拱圈及拱上建筑的砌筑等 拱架是有支架施工法中最主要的临时设施 它要支承全部或部分拱圈和拱上建筑的重量 因此要具备足够的强度和刚度 同时拱架又是一种施工临时结构 故要求构造简单 装拆方便并能重复使用 拱架按使用材料可分为木拱架 钢拱架 竹拱架及 土牛拱胎 等形式 按结构形式分为排架式 撑架式 扇形式 桁架式 组合式等 当拱桥的跨径不大 拱圈净高较小或孔数不多时 可以采用就地浇筑方法来进行拱圈施工 5 大跨度拱桥现浇支架 6 三 缆索吊装施工法缆索吊装施工由于具有跨越能力较大 水平和垂直运输机动灵活 适应性广 施工方便等优点 是目前修建拱桥较多采用的方法 尤其在修建大跨径或连续多孔的拱桥中 更显示这种施工方法的优越性 缆索吊装设备 按其用途和作用可以分成 主索 工作索 塔架和锚固装置等四个基本组成部分 缆索吊装设备及布置形式 7 1 主索 亦称为承重索或运输天线 它横跨桥渡 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在主索上 2 起重索 用来控制吊物的升降 即垂直运输 起重索的布置 8 3 牵引索 用来牵引行车在主索上沿桥跨方向移动 即水平运输 4 结索 用于悬挂分索器 5 扣索 当拱肋分段吊装时 需用扣索悬挂端肋及调整端肋接头处标高 扣索的一端系在拱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 扣索的布置 9 6 浪风索 亦称缆风索 用来保证塔架 扣索排架等的纵 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缆的重要结构 塔架顶上设置了为放置主索 起重索 扣索等用的索鞍 它可以减小钢丝绳与塔架的摩阻力 使塔架承受较小的水平力 减小钢丝绳的磨损 索鞍的构造 10 缆索吊装施工的步骤如下 两根拱肋分别吊装合拢 随后进行横撑吊装 混凝土浇筑 分为泵送顶升浇灌法和人工浇捣法 最后进行桥面施工 拱桥缆索吊装施工 11 单肋吊装 单肋合拢 拱肋分三大段吊装 12 吊装另一根拱肋 合拢 13 横撑吊装 14 混凝土浇筑 15 桥面施工 16 拱桥初成 17 四 拱桥转体施工法转体施工法一般适用于单跨拱桥的施工 基本原理 转体法施工是将拱圈或整个上部结构分成两个半跨 分别在河的两岸利用地形或简单支架灌筑或预制装配成半拱 然后 利用动力装置将两半拱转动至桥轴线位置上或设计标高合拢成拱 转体施工法可减少大量的高空作业 施工安全 并可大幅度的减少对桥下交通的干挠 转体施工法可按转动方向分为三大类 竖向转体 平面转体和平竖结合转体三种 转体施工拱桥特点 结构合理 受力明确 节省施工用材 减少安装架设工序 变复杂的 技术性强的水上高空作业为岸边陆上作业 施工速度快 不但施工安全 质量可靠 而且在通航 河道或车辆繁杂的跨线立交桥的施工中可不干扰交通 不间断通航 减少对环境的损害 减少 18 施工费用和机具设备 是具有良好的技术经济效益和社会效益的桥梁施工方法之一 1 竖向转体施工竖向转体施工法 是在河岸或浅滩上将两个半跨的拱圈在桥轴竖平面内预制 然后通过在竖平面内的绕拱脚旋转使拱圈合拢成拱 竖向转体施工示意图 19 2 平面转体施工平面转体施工法是1979年我国四川省首创成功的一种新型施工方法 其施工要点是 将拱圈分成两个半跨 分别利用两岸地形立简单支架 现浇或预制拼装拱肋 安装拱肋横向联系 把扣索的一端锚固在拱肋的端部 靠拱顶附近 慢速将拱肋转体180度 或小于180度 合拢 最后再进行主拱圈和拱上建筑的施工 关键设备是转盘 20 平面转体施工法施工分为 有平衡重平面转体施工和无平衡重的平面转体施工两类 1 有平衡重平面转体施工特点是转体质量大 施工的关键是转体 是一种在旋转过程中自平衡的转体 对于单跨拱桥通常需要利用桥台背墙重量及附加平衡压重 以平衡半跨拱圈的自重力矩 21 2 无平衡重的平面转体施工指以两岸山体岩石的锚锭锚固半跨拱在悬臂状态平衡时所产生的水平拉力 借助拱脚处立柱下端转盘和上端转轴使拱体实现平面转动 22 五 悬臂施工法悬臂施工法是不设任何支架 在桥位处悬臂进行拱圈节段混凝土灌筑或拼装 最后在拱顶处合拢的一种修建拱桥的施工方法 悬臂施工法可分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法 悬臂浇筑法 在桥墩两侧利用挂篮对称浇筑混凝土 待混凝土达到张拉强度后 张拉预应力筋 移动机具 模板继续施工 悬臂拼装法 在悬臂拼装之前 将拱圈的各个部分 如箱形截面底板 腹板和顶板 先悬拼组成拱圈 然后利用立柱与临时斜杆和上拉杆组成桁架体系 逐节拼装直至合拢 也可将拱圈的组成部分事先预制 然后将桥跨的拱肋 斜杆 立柱和上弦杆组成桁架拱 23 片 并沿桥跨分成几段 再用横系梁和临时风构 将两个桁架片段组装成框构 整体运至桥孔 由两端向跨中逐段拼装直至合拢 目前世界上最大跨度330m的混凝土桁式拱桥 贵州省江界河桥 就是采用这种悬臂桁架法拼装架设的 24 六 工程实例 贵州省江界河桥 一 概况大桥全长461m 主跨为一孔净跨330m上承式预应力混凝土组合桁架拱 边跨采用多跨桁式刚构 桥跨布置 23m 25m 30m 330m 30m 23m 全长461m 桥面净宽 1 5m人行道 净9m行车道 1 5m人行道 总宽13 4m 设计荷载 汽车超 20级 挂车 120 人群3KN m 2 桥梁高度 距最低水位264m 25 大桥总体布置立面图 26 二 构造要点1 桁式拱片的构造为了适应悬臂拼装施工及受力要求 大桥的拱片采用了大节间斜拉式桁架构造 节间大小的确定 一般来讲必须考虑外形协调 吊重限制 杆件受力等因素 本桥桁片为两片 中距7 8m 宽2 76m 两桁片间距5 04m 全桥共11个节间 布置为30 28 26 22 22 74 22 22 26 28 30m 其中74m为实腹段 上弦在三 四节间之间断开 断点至墩顶的悬臂段长度为84m 中部桁拱段长度为162m 悬臂段长度与计算跨径之比为0 255 27 桁式组合拱桥结构的主要特点是上弦在墩顶和拱顶之间的适当位置断开 使上弦放松 以调节各杆件的内力 使结构受力更趋台理 28 桁式拱片的上弦杆采用箱形截面 高2 2m 宽2 76m 预制与现浇组合施工而成 吊装后上弦杆间加盖顶 底板 形成单箱三室截面 箱底宽度为10 56m 大桥上弦及桥面构造 29 实腹段的截面构造与上弦杆相似 高度由空 实腹交界处的5 52m渐变为跨中的2 9m 下弦杆拱轴线形为二次抛物线 矢跨比为1 6 也采用箱形截面 截面高度为2 7m 横向构造与上弦杆相似 为了提高结构稳定性 从断缝至拱脚段的下弦杆采用变宽方式 按抛物线形规律由2 76m增加至拱脚处4 76m 桁式拱片的腹杆由竖杆与斜杆组成 设在预制桁片的轴线位置 均采用箱形截面 竖杆与斜杆的截面尺寸分别为 高1 2m 宽1 6m 壁厚120mm和高1 4m 宽1 6m 壁厚为140 160mm 2 节点与接头的构造为了改善受力与满足构造要求 桁片交汇处各杆件的边缘线均以圆弧过渡 交点处各箱形杆件的 30 重叠部分并不完全填实 而是根据预应力筋的构造及受力要求 将腹杆伸入或交叉在上 下弦杆内 见下图 桁片空心节点 桁片在拼装过程中 除拱顶采用湿接头外 均采用半干性接头 搭接台阶宽300mm 构件周边钢筋伸出 就位后对接构件相应钢筋焊接连续 对接缝隙用钢板填满 环氧树脂灌密 最后用混凝土封闭缺口 拱顶接头长1m 端头预埋钢板 合拢前用千斤顶对顶接头两端 以形成预压顶紧状态 31 3 预应力体系根据施工及使用阶段的受力要求 上弦杆和斜杆采用预应力混凝土 预应力筋分为永久和临时两种 在结构体系转换后 中跨断缝间的上弦杆成压弯构件 故释放施工临时预应力 考虑到在施工过程中 上弦杆的预应力筋需多次张松 接长 故采用直径32mm高强强粗钢筋和轧丝锚 斜杆因一次吊装完成 故采用24根直径5mm的高强钢丝 弗氏锚和镦头锚 32 三 施工要点本桥采用悬臂拼装施工方法架设 桁片节段使用人字桅杆吊机吊装 设计吊重500 1500KN 相应伸臂长度32 15m 倾角40度和伸臂长度21 34m 倾角60度 主跨每半跨分为7个拼装段 54个预制单件组成 每个单件重量控制在1200KN以内 为了减少半跨最大悬臂时上弦杆的拉力 根据强度与稳定要求 各节段采用不同成型状况的截面进行悬拼 33 桅杆移动采用 变倾度整体移动 在桅杆移动过程中 只是倾角不断改变 受力体系始终保持不变 实践表明 这种移动受力明确 操作简便 安全可靠 拼装工艺 主孔下弦顶底板为预制吊装 主 边孔上弦顶底板为现浇 构件在两岸引道上预制 带节点的预制件采用卧式预制 不带节点的预制件采用立式预制 构件用千斤顶顶起脱膜后 以专用托架移运至桅杆脚下 由桅杆翻身并吊运至设计位置安装 34 主孔由两岸向河心逐段悬拼 至主孔跨中合拢 35 主孔脚段吊装顺序如下 36 1 吊装上游侧下弦1构件 就位后用4根高强钢筋作临时拉杆扣挂于墩上立柱 用张拉预应力钢筋调整安装高程 2 吊装上游侧下弦2构件 就位后也用4根高强钢筋作临时拉杆扣挂于已成上弦前端 3 按同样程序吊装下游侧下弦1 2构件 4 安装下弦箱隔板 把上 下游两片桁片连成整体 5 吊装上游侧斜杆3构件 就位后张拉预应力索 6 按同样程序吊装下游侧3构件 7 安装斜杆横系梁 8 吊装上游侧竖杆4构件 就位后用临时刚性杆件支撑于斜杆上 以保持稳定 9 按同样程序吊装下游侧竖杆4构件 37 10 安装竖杆横系梁 11 吊装上游侧上弦5构件 就位后张拉预应力钢筋使之稳定 12 吊装上游侧上弦6构件 就位后张拉预应力钢筋 13 按同样程序吊装下游侧上弦5 6构件 14 安装上弦箱隔板 至此 脚段框架全部形成 15 吊装下弦底板 16 吊装下弦顶板 17 用滑动模板现浇上弦底板 18 用滑动模板现浇上弦顶板 至此 主孔脚段悬拼全部完成 19 再次张拉上弦预应力钢筋 20 移动吊机准备吊装下一段桁片 38 悬拼第三节段 39 江界河大桥悬拼施工 40 为了合拢时的安全 采用单片合拢的方式 即两岸同时吊装上游 或下游 一侧实腹段桁片 就位后 处理拱顶接头 待接头混凝土达到一定强度后松索 再按同样程序吊装另一侧实腹段桁片 这种合拢方式的优点在于 吊装第一侧桁片时 合拢段悬挂重量仅为计算重量的一半 而且 在松索之前的整个过程中 构件重量也不是作用在设计位置 而是通过桅