拱桥施工技术的发展及应用（127页）PPT

1、1 概论2 就地砌筑与浇筑施工3 悬臂法施工4 转体施工法5 钢管混凝土拱桥施工,拱桥施工技术的发展及应用,本章主要内容,第一节概 述 拱桥是以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁，拱圈(拱肋)+支座+拱上结构组成 拱桥可用砖、石、混凝土等抗压性能良好的材料建造，大跨度拱桥则用钢筋混凝土或钢材建造。 拱桥广泛应用，主要因为拱式体系的受力合理。 支承处产生竖向反力和水平反力。水平推力，使拱的弯矩比相同跨径梁的弯矩小很多，而拱圈内主要承受压力。特别对于大跨径桥梁，静载占全部荷载的绝大部分，因此合理选择拱的轴线，使拱圈在静载作用下主要受压，就可以充分利用抗压性能较好的石料和混凝土材料。

2、,建国后我国拱桥施工技术开始快速发展。 建国初期，钢材少，控制用钢量，主要建造石拱桥就地浇筑法 20世纪6070年代后双曲拱桥、桁架拱桥和刚架拱桥，装配化施工。 同期推出箱形拱桥，至今仍被广泛应用； 1990年，第一座跨径115m的下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥四川旺苍东河大桥。,四川旺苍东河大桥,一、我国古代拱桥,中国石拱桥因南北河道性质及陆上运输工具不同，所以构造不同。北方大多为平桥或平坡桥，实腹厚墩厚拱；南方水网地区则为驼峰式薄墩薄拱。,1石拱桥,赵州桥和卢沟桥，北方石拱桥。 赵州桥，建于隋炀帝大业年间(公元595605年)，是世界上最古老的石拱桥。 赵州桥为敞肩圆弧石拱，拱圈并列28道

3、，净跨3702m，矢高723m，上狭下宽总宽9m。 主拱圈等厚1.03m，主拱圈上有护拱石。在主拱圈两侧，各开两个净跨分别为3.8m和2.85m的小拱，主要起泄洪作用同时减轻桥的自重。 赵州桥制作精良，结构独剖，造型匀称美丽，雕刻细致生动，历代都予重视和保护，1991年列为世界文化遗产。,赵州桥，建于隋炀帝大业年间(公元595605年) 敞肩圆弧石拱，拱圈并列28道，净跨3702m，矢高723m，上狭下宽总宽9m。 主拱圈等厚1.03m，主拱圈上有护拱石。 开两个净跨分别为3.8m和2.85m的小拱，泄洪、减轻,卢沟桥：北京广安门外15km，跨永定河。金代明昌三年(公元1192年) 桥拱圈接近

4、半圆形，全长212.2m，11孔；净跨11.413.45m;桥宽9.3m，墩宽6.57.9m不等。 石栏杆269间，柱头雕刻有石狮，形态各异，诸多小狮，怀抱背负，趣味横生。石狮子为鉴赏重点，是统一变化的美学原则的具体应用。,江苏吴江垂虹桥，85孔，尚存残孔8孔。,图8-3杭州拱宸桥,江苏苏州宝带桥：现存最长的多孔薄拱薄墩连拱桥。桥始建于唐，历代多次重修，现存桥53孔，全长316.8m，中间3孔隆起通船，桥宽4.1m。 桥头建有石狮、石亭、石塔,2木拱桥,木拱桥始建于宋。 清明上河图，虹桥，漕运，水中无桥墩。虹桥等术拱结构为中国所独创，尚有竹木拱桥,三、拱桥分类,按推力：有推力和无推力； 按拱圈

5、位置：上承式、下承式和中承式； 按截面形式：板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥等； 按拱上建筑形式：实腹式及空腹式、组合体系式； 按拱轴线：抛物线拱桥、圆弧拱桥、悬链线拱桥。 按照建筑材料：石拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥以及钢拱桥。,拱圈轴线为弧线。优点：构造简单，石料规格最少，施工简便，跨度20m。,(2)抛物线拱桥,拱圈轴线为抛物线，是悬链线拱桥的一种特例。,(3)悬链线拱桥,拱圈轴线为悬链线，受力均匀弯矩较小，适用于实腹拱桥，大跨度的空腹拱桥。,图8-13武汉晴川桥,图8-15卢浦大桥 中承式 主桥全钢结构，长750m一跨过江，主跨为550m中承系杆拱， 边跨100m

6、上承式。六车道，宽28.75m；航道净空为46m,图8-16钱江四桥,荥阳白赵村龙门大桥,磨河双曲拱桥(上承式),三、拱桥施工技术发展,1.就地浇筑法 2.预制安装法 3.悬臂施工法 4.转体施工法 将桥梁结构本身作为施工设施，滑道及转盘结构，将两岸预制拼装的桥梁结构，绕着转盘做整体旋转后就位合龙的方法。 平面转体、竖向转体或平竖结合转体。,第二节就地砌筑与浇筑施工,就地砌筑施工是拱桥施工中最为古老的一种方法。在支架上砌筑施工一般用于石拱桥的施工，施工步骤： Step1 搭建拱架 Step2 砌筑主拱圈； Step3 砌筑拱上结构； Step4 桥面工程； Step5 附属工程； 施工周期长，

7、劳动力需求大，用于小跨度拱桥和盛产石料的地区。,一、拱架,拱架按结构:满布式拱架和拱式拱架 其中满布式:支柱式、撑架式、扇形和组合式拱架等； 拱架按材料分:木拱架、竹拱架和钢拱架。 作用：支承主拱圈。,图8-17立柱式木拱架,图8-18撑架式木拱架,图8-19扇形木拱架,图8-20 钢木拱架,图8-21拱式拱架,二、拱桥的就地砌筑施工,主要应用于石拱桥(混凝土预应力拱桥)， 主要施工步骤：拱圈的放样、拱圈的砌筑、拱上建筑的施工和卸拱架。,1拱圈的放样,拱石按照设计图纸尺寸进行加工,样台上拱圈按1:1的比例放出大样;然后用木板或锌铁皮在样台上按分块大小制成样板，进行编号，以利加工。 拱石分块的大

8、小根据加工能力和运输条件而定。,2拱圈的砌筑,(1)连续砌筑 跨径16m，满布式拱架，从两拱脚同时向拱顶一次顺序砌筑在拱顶合龙； 跨径10m，拱式拱架，砌筑拱脚同时，预压拱顶以及拱跨1/4部位。,拱桥的施工方案,(2)分段砌筑,跨径为1625m，满布式拱架，半跨分成三段的分段对称砌筑方法； 跨径为1025m，拱式拱架，半跨分成三段的分段对称砌筑方法。,(3)分环分段砌筑,大跨径拱桥，拱圈厚度较大，一般由三层以上拱石组成，将拱圈分成若干环砌筑，砌一环合龙一环。 下环砌筑完并养护数日后，砌缝砂浆达到一定强度时，再砌筑上环.上下环间拱石应犬牙交错，每环可分段砌筑 跨径25m，每段长度一般不超过8m，

9、段间可设置空缝或闭合楔。,(4)连拱的砌筑,多跨连拱的拱圈砌筑时，应考虑与邻孔施工的对称均匀，以免桥墩承受过大的单向推力。因此，当采用拱式拱架时，应适当安排各孔的砌筑程序；采用满布式支架时，应适当安排各孔拱架的卸荷顺序。 推力产生的时间： 拱架卸荷，拱上结构的砌筑,3拱上建筑的施工,拱上建筑的施工应自拱脚向跨中对称进行。 顺序：先施工拱脚处侧墙； 然后施工拱顶中部侧墙； 最后施工台背回填前面、人行道、栏杆等。 跨径20m石拱桥，拱圈合龙后3d才能施工； 跨径20m石拱桥，拱圈合龙后7d才能施工；气温较低时适当延长施工时间。 拱上砌体必须在拱圈砌筑合龙后，拱圈达到设计强度30以后进行。 拱上建筑

10、的施工，应对称均衡地进行，避免使主拱圈产生过大的不均匀变形。,4卸拱架,为使拱架承受的荷载逐渐、平稳地转移给拱圈，卸架应严格按照规定的工序进行 (1)卸架常用设备 有简易木楔、木马、组合木楔、砂筒等。,图8-22 砂筒构造,(2)卸架的技术要求,卸架时间。跨径20m合龙后30d；温度低于15时延长。 多孔拱桥卸架应考虑相邻孔推力的影响。 卸架不能在裸拱情况下进行，实腹式拱桥应在侧墙完工或护拱，砌筑完毕后方可卸架。 卸架应分步进行、逐渐均匀降落，每次下降均由拱顶向拱脚对称进行、逐排完成，第一次完成后再从拱顶开始进行第二次下降，直至拱架与拱圈完全脱离为止。,湖南凤凰沱江大桥：四跨连拱，拱圈推力通过

11、桥墩实现相互平衡，要求桥墩自身有足够的重量，桥墩要足够牢 固，因此石拱桥的桥墩体积一般都十分庞大。只要一个拱圈出现问题，大桥就会像多米诺骨牌一样出现“一垮俱垮”的情形。,三、拱桥的就地浇筑施工,大跨度拱桥的就地浇筑施工 采用钢桁架拱架； 然后在拱架上进行拱圈的浇筑； 最后进行卸拱架施工。,1拱架安装,大跨度拱桥一般采用钢桁架拱架，其结构类型为常备拼装式桁架型拱架，由标准节、拱脚节及联结杆等组成。首先通过钢销连接，再通过纵横向连接系将几片拱架连成一体，这就可以作为浇筑拱圈或拱肋的支架，拱轴曲线的曲度采用变换联结杆长度的方法得到。 拱架安装布置。安装前拱架需先按框架形式组成安装单元，其长度可包括2

12、3节拱架。安装时由拱脚至拱顶，两岸对称进行，用门式索塔安装。,2拱圈浇筑,大跨径拱桥的拱圈，应采取分段浇筑的方法以减小混凝土的收缩应力和拱架变形而产生裂缝。分段长度一般为615m，具体划分拱段时，必须使拱顶两侧能保持对称。 箱形截面拱圈一般采取分环分段的浇筑方法，施工中一般分为三环即底板、肋墙和顶板，图8-24。,图8-24拱量分环方法 先分段浇筑底板，然后分段浇筑肋墙，最后分段浇筑顶板,分环分段浇筑时，可采取分环填充间隔缝合龙，此时，已合龙的环层可产生拱架作用，在浇筑上面环层时可减轻拱架负荷。,3卸拱架,大跨径拱桥采用就地浇筑施工，卸拱架是其中最为关键的工序。 拱架应待拱圈混凝土达到一定强度

13、后方可拆除。为了能使拱架所支承的荷载能逐渐转给拱圈自身来承受，拱架不能突然卸除，而应按一定的程序进行。 必须采用专门设备，最常用的有砂筒和千斤顶。,8-25砂筒,四、工程实例,四肋空腹式钢筋混凝土拱桥，全桥由三个连续等跨拱组成，全长159.6m，宽13.2m。 拱肋设计净跨径40m，净矢高8m，矢跨比1/5，拱肋主体为0.75m0.95m，拱脚处高1.1m。在3m范围内平滑过渡到标准截面，拱轴系数2.24，拱肋间由9条0.45mx0.60m横系梁连接。 施工关键工序为拱肋施工中的拱架施工和拱肋现浇。,1拱架形式的选择,根据施工现场和项目部实际情况，初步选定支柱式木拱架、三架的三种形式，其优(缺

14、)点如表81所示。,拱架形式选择表 表8-1,方案分析与选择 (1)第一、第二跨净空较高(最高达30m)，桥下主要为赫泥和耕植土，第二跨有一水库泄洪河道，水流流量、水位不稳定。 (2)第三跨桥下净空较低，桥下为亚黏土土质，偶见石块，稳定性较好。 (3)桥墩、台均为扩大基础，抗水平荷载能力较强。 (4)工程较小，施工周期短，且工期要求高，租用设备时间也较短。 (5)附近有常备式钢桁架出租，运输费用低。 综合考虑，方案确定为： 第一、第二跨采用三铰钢桁架式拱架 第三跨采用支柱式木拱架。,2拱架施工措施,选定拱架形式后，对两种拱架在施工过程中，分别采取以下措施： (1)三饺钢桁架式拱架： 墩身预设钢

15、筋混凝土牛腿，为拱架的支撑点； 每榀拱架安设两个30砂筒，用以卸载、调节高度； 拱架安装采用缆索吊装，主索塔用两榀贝雷梁拼装，按从拱脚到拱顶的顺序安装，拱顶合龙； 各个拱肋的拱架横向联成整体，每隔2m加设十字撑，拱架两侧各拉两根缆风绳； 桥墩两侧拱肋、同跨上下游拱肋对称施工。,(2)支柱式术木拱架 拱架材料选用优质硬杂木，统一下料，分类按顺序安装； 结点间以抓钉配合夹板螺栓连接，结点处杆件端面、角度吻合良好； 在靠近桥墩处有一陡坡，净空较高，采用八字撑形式，跨过高净空处，以节省材料； 整个拱架分为上部拱盔和下部排架两部分，中间安装楔形木块，调节高度及卸载。,3拱肋现浇施工工艺选择,钢筋混凝土肋

16、拱桥施工，拱肋现浇施工工艺：分段现浇和整体现浇两种。 工艺分别为： 1)拱肋分段现浇：是指将拱肋对称地分成若干段，段间预留间隔槽，先浇筑拱肋主体，后浇筑间隔槽封拱合龙。 (2)拱肋整体现浇：是指通过对拱肋施工的各个阶段进行计算，找出自拱脚开始，拱肋混凝土浇筑各阶段和拱顶压、卸载的对应关系，在拱顶下吊反压平台或水箱，先压载，后卸载，控制拱架变形对拱肋混凝土的不利影响，使整条拱肋一次成型的施工工艺。,表82 两种施工工艺的比较,决定采用拱肋分段现浇施工工艺,4拱肋施工措施,拱肋分段现浇施工过程中采取以下措施： (1)精心设计分段加载方案 拱肋现浇前，根据分段荷载情况和加载顺序，进行拱架试压；根据试

17、压的拱架变形情况来决定分段、加载的合理性和可行性，决定是否需进行调整。 (2)间隔槽处理 间隔槽位置拱肋两侧各加设5根如2钢筋，严格进行施工缝凿毛处理。间隔槽浇筑前，应在原混凝土面刷1:1水泥净浆，以加强施工缝处的连接。,(3)拱肋现浇过程中，全程观测拱架情况。 (4)拱顶主筋的焊接质量加强，且选择在混凝土达到一定强度后的低温主筋连接、混凝土浇筑封拱合龙。 (5)合理组织，流水作业，尽量缩短单个拱肋的生产周期，提高拱上搭架的周转率。,第三节悬臂法施工,德国工程师最早采用悬臂施工法修建预应力混凝土连续梁桥，后来被推广用于T形刚构桥、预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、斜腿刚构桥、桁架桥以及拱桥等。

18、拱桥悬臂施工法的出现，大大提高了施工速度。其主要工艺是将拱圈、立柱、临时斜拉杆等组成桁架，用缆索锚固于后台上，再向河中悬臂逐节地施工，最后在拱顶合龙。 主要方法： 塔架斜拉索法：悬臂浇筑法和悬臂拼装法 斜吊式悬浇法：,一、塔架斜拉索法,塔架斜拉索法是国外最早采用的大跨度钢筋混凝土拱桥无支架施工方法：悬臂浇筑施工和悬臂拼装施工。 悬浇施工，图8-25。在拱脚墩台处安装由万能杆件拼成的临时塔架，用斜拉索一端扣住拱圈节段，另一端锚固在台后的锚碇上；用设在已浇筑好的拱段上的悬臂挂篮逐段悬臂浇筑拱圈混凝土，整个拱圈混凝土的浇筑应从两拱脚开始对称地进行，逐节向河中悬臂推进，直至拱顶合龙；在拱圈混凝土全部灌

19、注完毕以后，在拱圈顶面安装可调整内力的液压千斤顶，最后放松拉索。,图8-25拱桥悬臂浇筑施工,悬臂拼装法应用不多，南斯拉夫Dubrovnik桥，拱脚位置拱圈采用钢支架上现浇，其余部分采用悬拼施工，图8-26。,图8-26拱桥悬臂拼装施工,二、斜吊式悬浇法,斜吊式悬浇法首先在日本得到应用，此法借助于专用的挂篮，结合使用斜吊钢筋进行悬臂施工。架设过程中作用于斜吊杆的力是通过布置在桥面板上的临时拉杆传至岸边的地锚上，在具体施工时，应特别注意斜吊钢筋的拉力控制和地锚反力的控制,图8-27拱桥斜吊式悬浇施工,第四节 转体施工法,转体施工法是将桥梁结构本身作为施工设施，利用摩擦系数很小的滑道及合理的转盘结

20、构，以简单的设备，将两岸预制拼装的桥梁结构，绕着转盘做整体旋转后就位台龙的方法。 方法节约用材、减少施工设备、施工快速安全，且不影响通航、不中断通车，具有良好的经济效益,一、概述,转体施工一般适用于各类单孔拱桥的施工， 基本原理是：将拱圈或整个上部结构分为两个半跨，分别在河流两岸利用地形或简单支架现浇或者预制装配半拱，然后利用动力装置将其两半拱体转动至桥轴线位置合龙成拱。 转体方法：平面转体、竖向转体或平竖结合转体。,(1)平面转体 按照拱桥设计高程先在两边预制半拱，当结构混凝土达到设计强度后，借助设置于桥台底部的转动设备和动力装置在水平面内将其转动至桥位中线处合龙成拱。,(2)竖向转体 桥台

21、处先竖向或者桥台前俯卧预制半拱，然后桥位垂直平面内绕拱脚将其合龙成拱。 先竖向预制半拱，然后向下转动成拱。 特点：占地少，滑模预制，工期短，造价低；在桥面以下俯卧预制半拱，然后向上转动成拱，适于河内无水条件下使用。 (3)平竖结合转体 受河岸地形条件限制、在适当位置预制半拱后，采用平转与竖转相结合的方式，实现两个半拱桥位合龙。,二、拱桥平面转体施工,平面转体施工法是我国首创的施工方法。1977年在四川省遂宁市首次采用四氟板平面转体施工方法建成1孔70m肋拱桥，随后该法得到迅速推广。 分为：有平衡重转体和无平衡重转体。 经常将转动体系的重心与下盘磨心设计为有较大的偏心，形成偏心转体施工方法。,图

22、8-28拱桥平面转体法施工示意图,图8-28平面转体法施工应用,平面转体法施工前两桥平行,图8-28拱桥平面转体法施工示意图,北京亦庄轨道交通工程跨五环路转体桥转体成功 2010-02-01,1有平衡重的平面转体施工,施工原理:从跨中将拱圈分为两半，分别在两岸利用地形搭设简单支架预制或拼装主拱肋，利用结构本身及结构用钢组成扣锚体系，张拉扣索使主拱肋脱架，拱肋、平衡重、转盘上板及扣索组成转动体系，借助与预先设置的具有摩阻系数很小的环形滑道，通过卷扬机或千斤顶牵引，将拱肋转至河心桥轴线就位合拢。,图8-29有平衡重的平面转体施工,图8-29有平衡重的平面转体施工,平衡转动体系两种类型： (1)专门

23、配置平衡重的转体施工 用于深山峡谷的山区的单孔拱桥。 一般将增加的平衡重设计成桥梁永久荷载的一部分，如加大桥台厚度、背墙体积等。体系重心基本落在下转盘的磨心球铰上，设计施工相对简易，受力明确。 (2)在对称轴上设置转动磨心的转体施工 利用结构本身的对称性，在对称轴上设置转动磨心实现转体。不需额外增加平衡重，显得轻便，材料使用合理。 近年来用得较多，一般适用两岸地形比较开阔，地形有可能按照转体要求来布置桥梁岸边引孔的三孔桥位。,2无平衡重的平面转体施工,为解决大跨径拱桥采用平衡重转体施工时施工工痔睫增的问题，研究出了“拱桥无平衡重转体施工法”。 无平衡重转体施工是把有平衡重转体施工中的拱圈扣索拉

24、力锚在两岸岩体中，从而节省了庞大的平衡重，锚碇拉力由尾索预加应力传给引桥桥面板，以压力形式储备。,有、无平衡重转体施工工序、机具上无大差别，但其自身特点存在三大体系： 锚固体系、转动体系和位控体系。,(1)锚固体系 组成：锚碇、锚索、平撑、锚梁(或锚块)及立柱。 锚碇设置在引道及边坡岩层中 锚梁支撑于立柱上，两个方向的平撑及锚索形成三角形稳定结构，使锚块和上转轴为一确定的固定点。 锚碇处岩体计算：抗剪、抗滑 尾索：用精轧螺纹钢筋，一端浇于锚碇锚旋中，穿过锚块(或锚梁)，在锚块外侧张拉预应力，使两个方向的平撑和锚块形成三角稳定结构，以固定转轴位置。张拉拱肋扣索时，混凝土平撑与尾索随着拱肋转出的角

25、度，自动调节各自的内力处于平衡状态。设计原则是满足上转轴交点的内力平衡与平撑的变形协调条件。,(2)转动体系 组成：上转轴、下转盘、拱箱及扣索。 上转轴由埋于锚梁(或锚块)中的轴套、转轴和环套组成。扣索一端与环套相连，另一端与拱箱顶端连接。 转轴在轴套与环套间均可转动。 下转盘:马蹄形钢环。马蹄形两端各有一个走板，两个走板在固定的环道上精动。马蹄形转盘卡于下转轴外。下转盘与滑道、下转轴间，均有摩阻系数很小的滑道材料，从而可以滑动。 拱箱：钢筋混凝土薄壁组合箱。为减轻重量，顶板采用钢筋网架板。 扣索:精轧螺纹钢筋，将拱箱顶部与上转轴环套连接，构成转动体系。,(3)位控体系 组成:系在拱箱顶端扣点

26、的缆风索与无级调速自控卷扬机、光电测角装置、控制台 用途：控制在转动过程中转动体的转动速度和位置。,三、拱桥竖向转体施工,施工法：将拱圈从跨中分为两半，在桥轴线上利用地形搭设简单支架，在支架上组拼或现浇拱肋。在拱脚安装转动铰，利用扣索的牵引将结构竖向转至设计高程，跨中合龙完成结构的安装。,20世纪50年代意大利用此法修建了跨径70m的多姆斯河桥 欧美一些国家及日本相继运用，形成了一套系统的施工理论。 我国钢管混凝土拱桥快速发展应用： 1994年建成的浙江省新安江大桥； 1996年建成的三峡对外公路上的莲沱大桥。 我国也应用此种旅工工艺修建了多座大跨度钢管混凝土拱桥，如鸳鸯江大桥(主跨175r1

27、)和京杭运河桥(主跨235m)。,1竖向转体施工分类 转动方向分： (1)由下向上竖转：当桥位处地形较缓、河谷不深、水深较浅、搭设支架不困难时，可以将拱肋在桥位进行拼装成半跨，然后用扒杆起吊安装；当桥位处水较深或在通航河流施工时，可以在桥位附近进行拼装成半跨，浮运至桥轴线位置，再用扒扦起吊安装。浙江新安江大桥就是采用船舶浮运至拱轴线位置起吊安装的。 (2)由上向下竖转：当桥位处地形陡峭、搭设支架困难时，常利用桥台结构竖向搭设组拼拱肋的脚手架，拱肋由上向下竖转至设计高程。,图8-30拱桥竖转施工简图,我国拱桥竖向转体法施工大都采用由下向上竖转。,2竖向转体法施工体系,竖向转体法施工体系主要由拱肋

28、、拱脚旋转装置、索塔、扣索、锚碇和缆风绳组成。 (1)拱肋：竖转过程中，拱肋内力随竖转角度不断变化，因而要求拱肋在不同竖转状态应具有足够的强度、刚度和稳定性。考虑到竖向转体藏工的技术难度，拱肋应尽可能地轻型化以减小安装重量。 (2)拱脚旋转装置：拱肋在竖转吊装过程中，拱肋需绕拱脚旋转，图8-31。转动装置灵活可靠，接触面满足承压。 拱脚旋转装置：弧形钢板铰、钢管混凝土铰、插入式球铰,竖向转体法施工,图8-31 弧形钢板拱脚旋转装置,(3)索塔：索塔高度直接关系到拱肋在竖转过程中的受力状况，所以应综合考虑索塔施工难度及材料用量，因地制宜地选用各组拼构件拼装索塔。一般索塔的立柱采用钢管制作，顶部附

29、加钢板箱梁并与立柱焊接。由于索塔属于偏心受压构件，为了保证其整体稳定，在索塔内还需要布设横撑和剪力撑。 (4)扣索：根据竖转重量及牵引设备，选用钢丝绳或钢绞线。扣索数量的配置应充分考虑结构冲击、自然环境，以及扣索在转向处的弯折影响。 (5)锚锭：施工中可通过引桥及引桥桥墩设置扣索锚锭，扣索的水平分力由引桥拱肋承受，扣索竖直分力由边孔重量承受。此外还可以通过在地面下设置L形钢筋混凝土地锚来平衡扣索地拉力。,3竖转施工的主要施工流程,(1)主拱基础、承台、拱座施工，预埋施工活动铰和索塔预埋件。 (2)索塔安装，索塔分段接长，法兰连接。同时，在大桥设计桥位投影下方搭建支架及拼装工作平台，修建安全防护

30、设施，利用吊运或浮运，两个半跨的就位拼装和活动铰安装定位。 (3)完成主拱肋拼装后，安装扣索和主拱肋锚固点，张拉扣索，竖转主拱肋到设计高程。竖转施工时应启动竖转施工观测系统，竖转速度控制在68mh，半拱到位后进行临时锁定。,(4)另一半拱转体完成后，调整高程，安装合龙段的吊装或现浇施工设备。 (5)调整拱肋线形并完成瞬时合龙。 (6)焊接合龙段，完成全桥合龙。,4竖转施工的优点,(1)塔架、拱肋同时施工，提高了施工速度 (2)竖向转体施工节省施工场地，对河流的通航影响不大；对于钢管拱，由于拱肋主要在工厂内焊接，焊接质量得到保证，较好地解决了钢管拱的安装线形。 (3)施工过程计算机控制的液压同步

31、提升装置，施工设备自动化程度高，操作方便灵活，无高空作业，安全性好。,四、竖转与平转相组合施工方法,组合施工方法：竖转与平转相结合 有效地利用地形，既通过竖转将组拼拱肋的高空作业变为低支架上拼装拱肋，又通过平转完成障碍物的跨越。 拓宽了转体施工工艺的应用范围，标志着转体施工工艺的成熟。 它和支架施工法、缆索吊装法一起成为桥梁施工的常用方法。竖转与平转相结合的施工方法适合于跨越宽阔河流和桥位较平坦的大跨径桥梁。,第五节钢管混凝土拱桥施工,我国钢管混凝土结构的研究和应用已四十历史，研究发展势头迅猛。 钢管混凝土应用主要集中在钢管中灌注素混凝土的内填型钢管混凝土结构，以圆钢管混凝土结构居多。 最早研

32、究的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。20世纪70年代末80年代初，采用压溃理论确定了轴心受压构件和偏心受压构件的稳定承载力，建立了适应这种组合材料性能的理论计算体系。进人20世纪8090年代后，钢管混凝土结构开始在我国得到快速发展，主要应用在多、高层建筑和桥梁等的建设中，如采用钢管混凝土柱的88层的深圳地王大厦、68层的深圳赛格广场和大跨度拱桥等。,系列钢管混凝土结构的设计规程 1989年，国家建筑材料工业局钢管混凝土结构设计和施工规程 1990年，中国工程建设标准化协会钢管混凝土结构设计和施工规程 1991年，能源部电力规划管理局火力发电厂厂房钢馄凝土组合结构设计暂行规定 对于钢管混凝土结构

33、在我国的推广应用起到了重要的指导作用。,一、钢管混凝土结构特点,钢管混凝土是指将普通混凝土填入薄壁圆形或方形钢管内而形成的组合结构。钢管内的混凝土由于受到外围钢管约束，产生套箍作用，从而提高了强度。在实际工程中，还有其他几种形式的套箍混凝土，如图832所示。,图8-32套箍混凝土种类 a)钢管束；b)螺旋箍筋；c)横向方格钢筋网,设计和施工角度，钢管砼几个突出优点： (1)承载力高、延性好，抗震性能优越； 内部混凝土受到钢管的约束处于三向受压状态，大大提高了混凝土的抗压强度； 钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。 钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。

34、钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。 (2)施工方便，大大缩短工期 钢管作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量， 施工不受混凝土养护时间的影响； 钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇筑和捣实； 钢管混凝土结构施工时，不需要模板，省支模、拆模，省时。,(3)有利于钢管的抗火和防火 钢管内混凝土能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火能力，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土仍能承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢

35、梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土雨降低。 经实验统计数据表明：达到一级耐火3h要求和钢柱相比可节约防火涂料1/32/3甚至更多。,(4)耐腐蚀性能 钢管内的混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。钢管混凝土构件的截面形式对钢管混凝土结构的受力性能，施工难易程度、施工工期和工程造价都有很大的影响。圆钢管混凝土受压构件借助于圆钢管对其内部混凝土有效的约束作用，使钢管内部的混凝土处于三向受压状态，使混凝土具有更高的抗压强度。但是圆钢管混凝土结构的施工难度大，施工成本较高。相比之下，方钢管混凝土结构的施工较为方便，但钢管混凝土受到的约束作用

36、较小。结构的承载力较低。,二、钢管混凝土结构在拱桥中的应用,钢管混凝土结构可以借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀隧和耐久性，同时钢管管壁对混凝土的套箍作用又大大提高了混凝土的抗压强度和延性。在施工工上，钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，施工用钢量省。,在材料力学性能和施工方法上的优越性，钢管混凝土用于大跨度拱桥中的受压构件是非常合理的。 在20世纪30年代，苏联成功建造了跨越列宁格勒涅瓦河的钢管混凝土拱桥组合体系。 在我国，大量应用，1990年，我国第一座采用跨径110m的下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥四川旺苍东河大桥建成，开创了钢管混凝土拱桥

37、在我国的先河。 此后几年中，各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥，但跨径在200m以下。直到1998年，广西建成了三岸邕江大桥，跨径提高到270m； 1999年又建成了跨径220m的六景大桥。 此后，在湖北、浙江和贵州等省，跨径在250m左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。,2000年广东省广州市内建成了当时世界最大跨径的中承式钢管混凝土拱桥一丫髻沙大桥，全长1 084m，主桥采用三跨连续中承式钢管混凝土系杆拱桥，跨越珠江主辅航道、丫髻沙岛。 主拱施工采用由两岸地面拼装、垂直提升、水平转动、对接合龙的新工艺，平转转体每侧量达13 680t，是世界同类型第一座万吨转体桥梁；竖转加平转相结合的施工

38、工艺世界领先，两拱对接偏差仅2mm，如图8-33所示。,图8-33 丫髻沙大桥,图8-33 丫髻沙大桥,2003年建设完成的巫山巫峡长江公路大桥，主跨460m中承式钢管桁架拱桥，是同类桥型中世界最大跨度。还有广东南海三山西大桥、四川高谷乌江大桥等。其中，采用钢管混凝土劲性骨架的重庆巫山巫峡长江大桥为世界上跨径最大的钢筋混凝土拱桥，主跨为460m。 在具体的应用中，根据钢管和混凝土之间的组合关系，钢管混凝土结构可以分为内填型和内填外包型，如图834所示。,图8 34钢管与混凝土的组合关系 a)内填型；b)内填外包型,(1)内填型钢管混凝土。此类钢管混凝土结构的钢管外露，含钢率较高，主要用于以受压

39、为主的结构，如高层建筑物的柱子和拱桥。钢管与核心混凝土共同作为结构的主要承重部分，同时也作为施工时的劲性骨架，设计时以前者控制。这种结构可以充分利用钢管混凝土的材料性能，如抗压强度高、抗冲击能力强等等。 内填型钢管混凝土根据钢管断面的形状，可分为圆管、方管、多边形管和圆端形管等，如图8-35所示。其中圆形钢管平面形状为轴对称，压力作用下钢管环向应力均匀，施加于内填混凝土的紧箍力也均匀，因而受力性能良好，应用最为广泛。用于拱桥时主要有单管和哑铃形肋拱、桁拱以及桁架拱，由于含钢率较高，跨径可以从几十米到200m。,图8-35钢管断面 a)圆管；b)方管；c)多边形管；d)圆端形管,(2)内填外包型

40、钢管混凝土 砼结构的钢管不外露，钢管作为施工的劲性骨架，钢管材料可以参与建成后的受力，但设计时主要考虑施工荷载控制而不是使用荷载控制。这类桥梁有板拱、箱拱、工字形肋拱、箱肋拱和刚架拱。除板拱外，其跨越能力较强。 四川万县长江大桥，主跨达420m。,内填外包型钢管混凝土结构可以很好地解决大跨度拱桥施工中的“自架设”问题：首先架设自重轻、强度和刚度较大的钢管骨架，然后在空钢管内灌注混凝土，形成钢管混凝土；接着在钢管混凝土骨架外挂模板浇筑外包混凝土，形成完整的钢管混凝土结构。钢管混凝土主要起施工过程中的劲性骨架作用，并且断面一般配有较多的普通钢筋。,对于大跨度钢管混凝土拱桥，钢管混凝土主要用于受压构

41、件，因而其稳定性问题比较突出。构件的长细比对稳定性影响很大，一般说来，通过加大管径来满足稳定性要求很难同时满足经济性的要求，所以对于大跨度钢管混凝土拱桥通常采用多肢结构来解决稳定性要求。大跨度钢管混凝土拱桥常用的多肢结构，图8-36。,图8-36钢管混凝土拱桥常用多肢结构 a)圆形截面；b)哑铃形截面；c)二肢桁式,确定桥梁的施工方法，不仅要考虑施工技术设备和现场环境条件等因素，还要密切联系桥梁结构的特点。不同的施工方法，在各阶段施工过程中的内力是不同的，有时结构设计往往由施工内力所控制，所以施工方法、施工内力与变形的研究应当成为桥梁建设所关注的焦点，在大桥建设过程中要给以充分的重视。,钢管混凝土应用于拱桥有两大类型：一种是钢管外露的，钢管以参与结构受力为主，同时也是施工过程的支架和浇筑臂内馄凝土的模板，成桥过程先合龙钢管骨架，再浇筑管内混凝土形成主拱圈；另一种是钢管以施工受力为主，同时也参与成桥的受力。成桥过程先合龙钢管骨架，然后再浇筑管内混凝土形成钢管混凝土劲性骨架，再将钢管混凝土劲性骨架作为埋置式浇筑外包混凝土，形成主拱圈。显然利用钢管骨架或随之形成的钢管混凝土作为劲性骨架，较之传统的型钢骨架，大大地减少了用钢量，减轻了骨架的重量。,1.钢管制作要求,钢管混凝土拱桥中的钢管可采用直缝焊接管、螺旋焊接管和无缝钢管。螺旋焊接管和无缝钢管均由专业生产厂家生产，除非用量程大