施工技术课件

桥梁施工及组织管理,华东交通大学桥梁教研室,桂水荣,第一章总论,现代交通量及人们物质文化对桥梁的要求：,（1）功能,跨越能力、通过能力、承载能力,（2）造型的艺术,（3）环保,行车污染和噪声控制,（4）施工机具设备,桥梁施工方法发展：,1、美国从法国引进悬索桥技术后，19世纪70年代发明了“空中纺线法（AS法）”；,预应力混凝土技术应用于桥梁后，各种相应的施工方法相应而生,2、1952年前联邦德国运用悬臂施工技术建成沃伦姆斯T形刚构桥；,3、1959年奥地利成功运用顶推施工法建成阿格尔桥；,4、20世纪50年代，世界上出现了第一座现代钢斜拉桥；,5、20世纪60年代，创造了逐孔施工法、转体施工法。,第一节常见桥梁类型,简支梁桥连续梁桥悬臂梁桥砼刚构桥拱桥斜拉桥悬索桥组合体系桥,飞云江桥（简支梁桥）,返回,连续梁桥,武汉长江大桥（1957年建，公铁两用，连续钢桁梁桥，三联3128m）,返回,梁式桥,六库怒江桥（连续梁桥）,返回,沅陵沅水桥（连续刚构桥）,刚架桥,乌龙江桥（T型刚构桥）,安康汉江（斜腿刚构桥）,返回,拱式桥,赵州桥(石拱桥),刚架拱,拱式桥,从化拱桥(钢筋混凝土肋拱),四川旺苍东河桥（钢管拱）,返回,斜拉桥结构体系实质上属于梁与索的组合,天津永和新桥（双塔三跨斜拉桥）,斜拉桥(A型独塔）,杭州湾大桥南航道桥,返回,悬索桥,香港青马大桥,返回,其它组合体系桥梁,组合体系拱桥,斜拉悬索混合体系,爪哇巴厘桥,第二节桥梁施工的相关因素,1.与设计的关系,设计方案考虑施工的可能性、经济性与合理性设计中同时满足施工阶段和营运阶段要求,施工阶段强度、变形和稳定性,施工校核和验证设计,2.与工程造价的关系,材料费用比例有所下降、施工费用和劳动力工资再上升影响施工费用的因素：构件制作费用架设费用工期,3.施工技术与机械设备的关系,施工机具设备决定施工技术的先进与否桥梁结构体系与大量的、先进的机械设备,桥梁施工设备和机具分：测量设备基础施工设备混凝土施工设备各种常备式结构预应力施工设备运输、安装和起重设备专用设备,4.与组织管理,项目管理上：项目法人责任制招标投标制工程监理制合同管理制,管理目标：投资控制质量控制进度控制,控制三方关系：建设方、施工方、监理方,组织管理分以下几个方面：,确认项目、现场布置和施工准备制定工程进度计划安排人事劳务计划临时设计计划机具设备使用计划材料及运输计划工程财务管理安全、质量与卫生管理,第三节桥梁施工方法及选择,一、桥梁施工方法概述,（一）桥梁基础施工,基础施工,扩大基础桩和管柱基础沉井基础（大型重力式基础）组合基础地下连续墙基础,桥墩、台施工,石砌式墩台就地浇筑式墩台预制装配式墩台,（二）桥梁墩台施工,石砌墩台就地浇筑式墩台预制装配式墩台,（三）上部结构的施工,就地浇注法预制安装法悬臂施工法转体施工法顶推法施工造桥机施工横移法施工提升与浮运施工缆索吊装法,1.就地浇注法,搭设支架、模板浇筑梁体砼架设,优点：无需大型设备、预制场，整体性好缺点：工期长、费用高，影响桥下交通，质量不易控制,拱桥现浇支架图,返回,2.预制安装法,构件预制（预制场）运输架设,优点：工场生产制作、构件质量好缩短工期（可平行作业）降低工程造价（节省支架、模板）减少砼收缩、徐变引起的变形缺点：需吊装设备结构用钢量略微增大,返回,3.悬臂施工法,悬臂浇筑法悬臂拼装法,1）桥梁施工中产生负弯矩2）非墩梁固结预应力混凝土梁桥、施工过程中存在体系转换3）机具设备多4）悬臂浇筑施工简便，结构整体性好；悬臂拼装法施工速度块5）可不用或少用支架，不影响桥下交通,悬臂浇筑法施工,悬臂拼装法施工,造桥机悬拼技术,返回,4.转体施工法,特点：1）利用地形预制构件2）施工期间不断航，不影响桥下交通3）施工设备少，装置简单4）节省木材和施工用料5）减少高空作业，施工工序简单6）适合于单跨和三跨桥梁,返回,5.顶推法施工,特点：1）使用简单设备建造长大桥梁2）主梁分段预制，连续作业，结构整体性好3）便于施工管理，改善施工条件4）顶推施工时，梁的受力状态变化很大5）宜在等截面梁上使用，以中等跨径桥梁为宜,返回,6.造桥机施工,1）不需设置地面支架，不影响通航和桥下交通2）预制场生产，保证施工质量3）机械化程度高，上下部同时施工，缩短工期4）造桥机设备投资大5）多用在跨径小于50m的多跨长桥上,返回,7.横移法施工,1）整个施工期间，梁的结构体系没有改变2）临时支座需要支承该结构的施工质量3）常用于正常通车线路上的换梁工作,返回,8.提升与浮运施工,竖向移动是施工就位方法,提升：在未来安置桥梁结构物以下的地面上预制结构并提升就位。,浮运：采用驳船载运至施工地点后进行架设安装。,安装方式:(1)两套卷扬机（或液压千斤顶装置）组合提升吊装就位；(2)利用驳船的吃水落差将梁体安装就位。,返回,9.缆索吊装法,在桥台或桥台后方设立钢塔架，塔架上悬挂缆索，宜缆索作为承重索进行架设安装的施工方法。,返回,二、施工方法的选择,1.使用条件：桥梁的结构形式和规模、梁下空间的限制、平面场地限制2.施工条件：工期、机械设备要求，施工管理能力、材料供应、架设施工经验3.自然环境：地质条件对软弱层、河道、运输线路的限制等4.社会环境：对施工现场的环境的影响,各种类型桥梁可选择的主要施工方法,第二章桥梁施工主要设备和机具,概述桥梁施工通用机械设备桥梁上部结构施工设备,根据使用目的不同：（一）通用机械设备测量、模板、装配式支架、混凝土施工、钢筋加工、预应力施工、运输、起重吊装,（二）基础施工机械设备,基坑开挖、基坑排水、基坑围护、打桩、钻孔、泥浆制备,第一节概述,钢板桩,已打好的钢板桩,打桩机,（三）上部结构施工设备,预制安装：架桥机、缆索起重机、移动支架现浇施工：移动模架悬臂施工：挂篮顶推施工：千斤顶、导梁、滑动导向设备缆索制作：斜拉索制作设备、悬索桥主缆制作,（四）路面施工设备,沥青摊铺机、压路机,沥青洒布车,沥青摊铺机,返回,第二节桥梁施工通用机械设备,钢管脚手架万能杆件公路装配式钢梁桁节（贝雷）桥墩、桥塔施工模板预应力张拉及锚固设备,返回,一、钢管脚手架(支架),常用的钢管脚手架连接方式有:承插式扣件式螺栓式,扣件式钢管脚手架的特点是装拆方便，搭设灵活，能适应结构物平、立面的变化。螺栓连接的钢管脚手架的基本构造形式与扣件式钢管脚手架大致相同，所不同的是用螺栓连接代替扣件连接。承插式钢管脚手架是在立杆上焊以承插短管，在横杆上焊以插栓，用承插方式组装而成。,碗扣式,承插式,承插式,螺栓连接,无锡周家浜车站工程采用盘扣承插式支架支模,扣件式钢管脚手架通过扣件将立杆、水平杆、剪刀撑、以及脚手板等组成。,组成:1钢管脚手架钢管宜采用外径48mm、壁厚3.5mm的焊接钢管，也可采用外径51mm，壁厚3.1mm的焊接钢管。用于横向水平杆的钢管最大长度不应大于2m；其他杆不应大于6.5m。2扣件扣件式钢管脚手架应采用锻铸铁铸造的扣件，其基本形式有三种：用于垂直交叉杆件间连接的直角扣件；用于平行或斜交杆件间连接的旋转扣件以及用于杆件对接连接的对接扣件。a）直角扣件；b）旋转扣件；c）对接扣件图7-2扣件形式,直角扣件旋转扣件,对接扣件,图3-2（3）扣件形式,碗扣式钢管脚手架由钢管立杆、横杆、碗扣接头等组成。其基本构造和搭设要求与扣件式钢管脚手架类似，不同之处主要在于碗扣接头。碗扣接头是由上碗扣、下碗扣、横杆接头和上碗扣的限位销等组成。在立杆上焊接下碗扣和上碗扣的限位销，将上碗扣套入立杆内。在横杆和斜杆上焊接插头。组装时，将横杆和斜杆插入下碗扣内，压紧和旋转上碗扣，利用限位销固定上碗扣。,图3-5碗扣接头a)连接前；b)连接后1立杆；2上碗扣；3下碗扣；4限位销；5横杆；6横杆接头,碗扣式钢脚手架,返回,3脚手板脚手板可用钢、木、竹等材料制作，每块质量不宜大于30kg。冲压钢脚手板是常用的一种脚手板一般用厚2mm的钢板压制而成，长度24m，宽度250mm。4连墙件连墙件将立杆与主体结构连接在一起，可用钢管、扣件或预埋件组成刚性连墙件，也可采用钢筋作拉接筋的柔性连墙件。5底座底座形式有内插式和外套式两种（图7-3），内插式的外径D1比立杆内径小2mm，外套式的内径D2比立杆外径大2mm。,脚手板,二、万能杆件,万能杆件是用角钢制成的可拼成节间距为2m2m的桁架杆件。因其通用性强，弦杆、腹杆及连接板等均为标准件。特点：具有装拆方便、运输方便、利用率高等特点。作用：可以拼装成桁架、墩架、塔架、龙门架等形式，还可以作为墩台、索塔施工脚手架等。,万能杆件组成：构件一般分为三大类：第一类为杆件：杆件在拼装时组成桁架的弦杆、腹杆、斜撑；第二类为连接板：各种规格的连接板可将弦杆、腹杆、斜撑等连接成需要的各种形状；,第三类为缀板：缀板可将断面形式是由四肢或两肢角钢组成的各种弦杆、腹杆等在其节间中点做一个加强连接点，使组合断面的整体性更好。,万能杆件的类型有铁道部门生产的甲型(称M型)，乙型(称N型)和西安筑路机械厂生产的乙型(称西乙型)。介绍西乙型的构造和有关技术资料。乙型万能杆件共有大小构件24种。其中杆件及拼接用的角钢零件9种，节点板9种，缀片2种，支承靴1种，普通螺栓2种。用万能杆件组拼成桁架时，其高度可为2m、4m、6m及以上。当高度为2m时，腹杆为三角形；当高度为4m时，腹杆为菱形；高度超过6m时，则可做成多斜杆的形式。,西乙型弦杆,用万能杆件拼装桁架,拼装示例：,返回,用万能杆件拼装的架桥机,返回,三、贝雷梁,贝雷现有进口与国产两种规格。国产贝雷其桁节用16锰钢，销子用铬锰钛钢，插销用弹簧钢制造，焊条用T505X型，桥面板和护轮木用松木或杉木，材料的容许应力按基本应力提高30，个别钢质杆件超过上述规定时，不得超过其屈服点的85。设计时采用的容许应力如下：木料顺木纹弯应力、压应力及承压应力为162MPa；受弯时顺木纹剪应力为2.7MPa。钢料16锰钢拉应力、压应力及弯应力为：1.3210273MPa；剪应力为1.3160208MPa。30铬锰钛钢拉应力、压应力及弯应力为0.85130110.5MPa，剪应力为0.451300585MPa。现有进口贝雷多系40年代的产品，材料屈服点强度为351MPa，其容许应力可按0.7351=245MPa考虑。销子容许应力可考虑与国产的销子一样。,进口贝雷(1)桁架销子双剪状态允许剪力550kN；(2)弦杆螺栓允许剪力150kN，允许拉力80kN；(3)摆动滚子(摇滚)最大容许荷载210kN。国产贝雷的栓滚最大容许荷载250kN，平滚每一滚子最大荷载60kN；其余可参考进口贝雷的数值。,贝雷梁,返回,贝蕾杆件拼装架桥机伸臂导梁,返回,四、桥墩、桥塔施工模板,拼装模板滑动模板爬升模板翻升模板,返回,拼装式常备模板,拼装式钢模、木模和钢木结合模板的构造都基本相同，整套模板均由:底模、侧模和端模三部分组成。整体式模板是预制工厂的常备结构。,钢模板、木模板、钢木结合模板,底模、侧模和端模,木制模板:拼板由一些板条用木拼条钉拼而成，胶合板模板则用胶合板加工成所需的形状，板厚一般为2540mm。拼板的拼条（次肋）的间距取决于新浇混凝土的侧压力和板条的厚度，多为400500mm。,外楞,内楞,对拉螺栓,钢模,支撑,定型组合钢模板,a）平面模板；b）阴角模板；c）阳角模板；d）连接角模等；e）拼装成的附壁柱模板,墩身模板,返回,滑动模板,返回,爬升模板,返回,翻升模板,返回,(一)张拉设备(二)锚夹具1钢丝束镦头锚具2钢绞线束夹片锚具3.精轧螺纹钢筋锚具4.冷轧螺纹钢筋锚具5.冷铸镦头锚具,五、预应力张拉设备,返回,(一)张拉设备目前在我国常用的预应力锚固体系锚夹具的配套千斤顶的型号有YCW系列、YC系列和YZ系列等几个大类。YCW系列穿心式千斤顶是OVM锚固体系锚具的配套千斤顶。该千斤顶的操作简单、性能可靠，也可通用于其他群锚体系及镦头锚、斜拉索冷铸锚体系。YC系列千斤顶为穿心式预应力张拉千斤顶，配置不同的附件可组成几种不同的张拉形式。YZ85型千斤顶是预应力钢筋混凝土结构的专用设备，可直接张拉及顶锚配有24丝以下的钢质锥型锚具的扩5高强钢丝束。如果改变该千斤顶的卡丝盘或分丝头，也可张拉其他规格的预应力高强钢丝或高强钢筋束等。,各类预应力锚具的千斤顶以及相应配套油泵,YCW系列、YC系列、YZ系列千斤顶,YCW系列,该系列为空心拉杆式千斤顶，选用不同的配件可组成几种不同的张拉形式。可张拉DM型螺丝端杆锚、JLM精轧螺丝钢锚具，LZM冷铸锚等。,张拉单根精轧高强螺纹钢筋-穿心式千斤顶,张拉高强钢丝束-锥锚式千斤顶,(二)锚夹具锚具的选择应根据结构的用途和要求，设计所需施加的预应力大小而定。目前常用的锚具品种有：钢丝束镦头锚具；钢绞线束夹片锚具；精轧螺纹钢筋锚具；冷轧螺纹钢筋锚具；冷铸镦头锚具等。1钢丝束镦头锚具钢丝束镦头锚是利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种支承式锚具。这种锚具的加工简单、张拉方便、锚固可靠，但对钢丝等长下料的要求严格，也较费人工。(1)张拉端锚具按照其构造不同可分为锚杯型、锚环型与锚板型三种锚具。(2)固定端锚具镦头锚板、带锚芯的镦头锚板和半粘结锚具三种类型。(3)联结器钢丝束的接长，可采用联结器。联结器是一个带内螺纹的套筒或带外螺纹的连杆，其型号为DM5CXX。,(1)张拉端锚具,锚杯型、锚环型与锚板型,型号：DM5A-,(2)固定端锚具,墩头锚板带锚芯的墩头锚板半粘结锚具,编号方式：DM5B-,(3)联结器,带内螺纹的套筒或带外螺纹的连杆,DM5C-,钢绞线束夹片锚具是利用夹片来锚固预应力钢绞线的一种楔紧式锚具。由于钢绞线强度高、硬度大、接触面小，因此对锚具夹片的夹持能力要求较高。(1)张拉端锚具张拉端锚具常用的型号有：JM型锚具、XM型锚具、QM型锚具、OVM型锚具、YM锚具和BM型锚具等。(2)固定端锚具钢绞线固定端锚具,除了可采用与张拉端相同的锚具外,还可选用挤压锚具和压花锚具。(3)联结器钢绞线束联结器，按使用部位不同可分为锚头联结器与接长联结器。锚头联结器设置在构件端部，用于锚固前段钢绞线束，并联结后段束.,2.钢绞线束夹片锚具,(1)张拉端锚具,JM型锚具：,锚环和楔块（夹片）,优点：钢绞线相互靠近，构件端部不扩孔,缺点：有一个楔块损坏会导致整束钢绞线的锚固失败,XM型锚具,多孔锚板与夹片组成,锚具的夹片采用三片式、按120o均分的开缝沿轴向有偏转角偏转角方向与钢绞线的扭转角相反，对钢绞线锚具有益无损夹片为斜开缝，可用于锚固钢丝束,XM型工具锚使用不超过三次，后可转为工作锚,QM型锚具,与XM锚具不同之处：QM型锚具的锚板顶面为平面，锚孔为直孔夹片为直开缝，倒锯形细齿,OVM型锚具,OVM锚具在QM锚具基础上，将夹片改为二片式夹片背面上据有一条弹性槽,BM型锚具,扁锚头扁型垫板扁型喇叭管扁型管道,优点：张拉槽口扁小，可减小混凝土板厚，便于梁的预应力筋按实际需要切断后锚固，有利于减少钢材；钢绞线单根张拉，施工方便,适用于空心板、低高度箱梁以及桥面横向预应力等张拉,（2）固定端锚具,与张拉端相同锚具挤压锚具压花锚具,挤压锚具,1-波纹管；2-螺旋筋；3-钢绞线；4-钢垫板；5-挤压锚具,利用液压压头机将套筒挤紧在钢绞线端头的套筒内衬有硬钢丝螺旋圈，在挤压后硬钢丝全部脆断，一半嵌入外钢套，一般压入钢绞线,压花锚具,利用液压压花机将钢绞线端头压成梨形散花状的一种粘结式锚具,（3）连接器,锚头连接器和接长连接器,锚头联结器,锚头连接器设置在构件端部，锚固前段钢绞线束，并联结后段束,锚板中部的锥形孔用于锚固前段束，锚板外周边的槽口用于挂住后段束的挤压头,接长连接器,设置在直线区段，接长预应力筋与锚头联结器不同处，将锚板上的锥形孔改为孔眼，两端钢绞线均用挤压锚固固定,利用特制的螺母直接锚固精轧螺纹钢筋的一种支承式锚具。由于这种钢筋整根都轧有规则的非完整的外螺纹，可在钢筋纵长的任意截面处拧上联结器进行接长或在两端拧上螺母进行锚固，具有联结与锚固简单、安全可靠、施工方便等优点，并避免了高强钢筋焊接难的问题。(1)锚具精轧螺纹钢筋锚具由螺母和垫板组成。螺母分为平面螺母和锥形螺母，垫板也相应有平面垫板和锥形垫板。(2)联结器精轧螺纹钢筋的联结器是用于联结钢筋使之成为一体共同受力。,3.精轧螺纹钢筋锚具,利用特制的螺母直接锚固精轧螺纹钢筋,精轧螺纹钢筋体系,螺母,精轧螺纹钢筋,精轧螺纹钢筋锚具由螺母和垫板组成,锥形螺母可通过锥体与锥形垫板的锥孔配合，便于预应力筋正确对中和螺母上开缝增强螺母对预应力筋的夹持能力,返回,第三节桥梁上部结构施工设备,浮吊缆索起重机架桥机移动模架（造桥机）施工挂篮,返回,在通航河流上建桥，浮吊船是重要的工作船。常用的浮吊有铁驳轮船浮吊和用木船、型钢及人字扒杆等拼成的简易浮吊。我国目前使用的最大浮吊船的起重量已达500t。简易浮吊可以利用两只民用木船组拼成门船，用木料加固底舱，舱面上安装型钢组成的底板构架，上铺木板，其上安装人字扒杆制成。起重动力可用双筒电动卷扬机，安装在门船后部中线上。人字扒杆的材料可用钢管或圆木，并用两根钢丝绳分别固定在民船尾端两舷旁钢构件上。吊物平面位置的变动由门船移动来调节。另外还需配备电动卷扬机绞车、钢丝绳、锚链、铁锚作为移动及固定船位用。,一、浮吊,返回,缆索起重机适用于高差较大的垂直吊装和架空纵向运输，吊运量从几吨至几十吨，纵向运距从几十米至几百米。1缆索起重机的构造:,二、缆索起重机,1）主索2）起重索3）牵引索4）扣索5）缆风索6）塔架及索鞍7）地锚8）电动卷扬机及手摇绞车,缆索起重机,返回,三、架桥机,1）单梁式架桥机,组成：主机、机动平车、门架,胜利架桥机,2）双梁式架桥机,（1）吊梁桁车可直接由运梁平车上起吊梁，不需换装（2）吊梁桁车可横向移动，不需人工在墩台上移梁（3）机臂前后均可架梁，不需转向（4）机臂可水平转动，可在半径250m的曲线线路上架桥,返回,返回,倒装门架,HD900型双向架桥机主要包含以下主要结构:主梁及联接梁、1号支腿、2号支腿、3号支腿、起重天车及吊具桥面专用走道、发电机组等,1、HD900型双向架桥机主梁为双箱梁结构,箱中心距65m,每组主梁由7节钢箱梁组成,节段间用高强度螺栓和节点板拼接,前后各节段相对于2号支腿依次呈对称布置,调换1号、3号支腿位置即可实现双向架梁施工,2、前支腿即1号支腿,是架桥机主梁的前端支点。总体为双直柱式结构,设上、下两层液压伸缩机构,根据所架箱梁高度及台背情况有不同的伸长量,以适应墩、台变跨变高需要,支腿中部可由翻转液压机构向前折叠起来,以便自行移位时由1台250kN桁车吊挂,减速机驱动走行。桁车设置有水平导向轮,可防止走行轮啃轨。,3、中支腿即2号支腿,整体呈“O”形结构,断面为箱式结构,中间内侧悬臂与主梁固结支承主梁,底横梁下设置两组液压支承和走行轮箱。中支腿支撑于架桥机主梁的对称中心处,是架桥机的整机走行支腿，是主要的水平力传力结构,所有的纵向水平力包括惯性力和主要的横向水平力要靠中支腿传递至桥面。,后支腿即3号支腿,由2组可水平旋转的曲臂结构组成。通过减速机驱动水平臂水平旋转开启可自动实现后支腿的喂梁、架梁及驮运各工况对后支腿的站位要求。架梁及驮运工况时,3号支腿呈