道路与桥梁工程施工技术课件桥梁第12章

拱桥的施工方法：

有支架施工（常用于石拱桥、混凝土预制块拱桥及现浇混凝土拱桥等跨径不大、拱圈净高较小的拱桥）：混凝土现浇法、石拱桥的砌筑、混凝土预制块拱桥的砌筑

无支架施工（多用于肋拱、双曲拱、箱型拱、桁架拱桥、钢管混凝土拱桥等中、大跨径拱桥）：

缆索吊装法、转体法施工、悬臂施工法。学习单元3.3拱桥就地浇筑施工学习单元3.3有支架的拱桥浇筑施工3.3.1拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2一、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。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1木拱架钢拱架有支架拱桥的就地浇筑3.3.1贝雷柱贝雷梁钢管满布立柱式拱架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：1）满布立柱式拱架有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：1）满布立柱式拱架有支架拱桥的就地浇筑3.3.1满布立柱式拱架弓形木构造1-模板;2-横木;3-弓形木有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：2）弓形木式拱架撑架式拱架有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：3）撑架式拱架有支架拱桥的就地浇筑3.3.1三角桁式木拱架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)有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：4）三角桁式木拱架工字梁钢拱架：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-工字钢有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：5）梁式钢拱架拱式钢拱架1-梁;2-焊接有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：6）拱式钢拱架钢桁架拱架：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。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1拱架的构造形式：7）钢桁架拱架二、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、联结系及横梁等；第三阶段：浇注桥面系。前一阶段的混凝土达到设计强度的75%以上时，方可浇筑后一阶段混凝土。拱架在第二阶段或第三阶段混凝土浇筑前拆除，但必须实现对拆除拱架后的拱圈稳定性进行验算。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1湖南凤凰堤溪沱江大桥垮塌事故2007年8月13日16点40分，湖南省湘西土家族苗族自治州凤凰县堤溪大桥在竣工前夕发生坍塌，酿成特别重大事故，造成64人死亡，4人重伤，18人轻伤，直接经济损失3974.7万元。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1二、现浇混凝土拱桥2、拱圈或拱肋的浇注1）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

拱式拱架浇注流程：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→拆除支架有支架拱桥的就地浇筑3.3.12）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。3）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。4）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。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1二、现浇混凝土拱桥——2、拱圈或拱肋的浇注拱圈分段浇筑的施工程序有支架拱桥的就地浇筑3.3.1二、现浇混凝土拱桥——2、拱圈或拱肋的浇注箱形拱圈浇筑示意图1-工作缝;2-顶板;肋墙;4-底板拱架拆除必须在拱圈浇筑（或砌筑）完成后20~30d左右，待混凝土（或砂浆砌筑）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。常用的卸架设备有千斤顶、木楔、砂筒三种。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1二、现浇混凝土拱桥——3、卸拱架及注意事项木楔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、均衡地浇筑；

实腹式拱上建筑浇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或砌筑；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。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1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。伸缩缝：对于现浇混凝土侧墙，须先填设塑料泡沫板，将侧墙与墩台分开，缝内采用锯末沥青，按1：1（质量比）配合制成填料填塞。变形缝：不留缝宽，设缝处现浇混凝土时用油毛毡隔断。2、拱上防水设施

（1）拱圈混凝土自防水施工：采用优质粗、细和粉煤灰或硅灰制作高耐久性的混凝土，同时严格控制施工工艺。

有支架拱桥的就地浇筑3.3.1三、拱上建筑浇注（2）拱背防水层施工：小跨径：石灰土防水层；对于具有腹拱的拱腔防水可采用砂浆或小石子混凝土防水；大型拱桥及冰冻地区的砖石拱桥：沥青卷材防水层3、拱圈排水处理：台后设排水设施，由盲沟或暗沟排出；4、拱背填充：天然砂砾、片石、碎石及矿渣等材料填充，对称分层填充碾压密室。有支架拱桥的就地浇筑3.3.1三、拱上建筑浇注施工要点：在拱脚墩、台处安装临时的钢塔架或钢筋混凝土塔架，用斜拉索或下拉粗钢筋将拱圈或拱肋用挂篮浇筑一段系一段，从拱脚开始，逐段向拱顶悬臂浇筑，直至拱顶合龙。拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2一、塔架、斜拉索及挂篮浇筑（拼装）拱圈它是借助专用挂篮，结合使用斜吊钢筋将拱圈、拱上立柱和预应力混凝土桥面板等齐头并进地、边浇边构成桁架的悬臂浇筑方法。施工时，用预应力钢筋临时作为桁架的斜吊杆和桥面板的临时拉杆，将珩架锚固在后面的桥台上。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。拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2二、斜吊式悬臂浇筑（拼装）拱圈悬臂浇筑施工程序1-桥台；2-桥面板明索；3-斜拉杆；4-悬臂吊篮；5-支架图中a)为在边孔完成后，在桥面板上设置临时明索，然后在斜吊支架上浇筑头一段拱圈，达到一定强度后就在其上设置临时明索，并撤去吊架，直接系吊于斜拉杆上，然后在前端安装悬臂吊篮。拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2二、斜吊式悬臂浇筑（拼装）拱圈图中b)为用吊篮悬臂浇筑拱圈。当吊篮通过拱上立柱段位置后，即需立即浇筑立柱P2及Pl、P2间桥面板，然后用吊篮继续向前浇筑，至通过下一个立柱位置P3后，再安装P1、P2间桥面板明索及斜拉杆T2和浇筑立柱P3及P2、P3间桥面板。每当吊篮前进一步，需将桥面板临时明索收紧一次。悬臂浇筑施工程序1-桥台；2-桥面板明索；3-斜拉杆；4-悬臂吊篮；5-支架拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2二、斜吊式悬臂浇筑（拼装）拱圈贵州省江界河大桥悬拼施工拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2贵州省石门大桥桁架式组合拱桥施工拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2贵州省石门大桥桁架式组合拱桥施工拱桥的悬臂浇筑施工3.3.2学习单元3.4装配式拱桥施工学习单元3.4缆索吊装法施工3.4.1拱桥的砌筑施工3.4.2一、概述在峡谷或水深急流的河段上，或在通航的河流上需要满足船只的顺利通航，缆索吊装由于具有跨越能力大，水平和垂直运输灵活，顺应性广，施工比较稳妥方便等优点，使缆索吊装成为拱桥施工中使用最为广泛的方案。

缆索吊装法施工3.4.11.

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。缆索吊装法施工3.4.1岷江大桥缆索吊装施工示意图2.拱肋的预制步骤放样支模分节段浇筑(拼装)合龙缆索吊装法施工3.4.11）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；

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。2.拱肋的预制步骤放样支模分节段浇筑养护缆索吊装法施工3.4.12）拱肋的分段与接头

拱肋分段：一般以等分原则，80m以内分成2~3段，大于80m的拱肋可分成5段。

拱肋接头：对接：连接处全面通缝，一般采用螺栓或电焊钢板接头；搭接：受力好，构造复杂，采用环氧树脂及主筋电焊接头；

现浇：主筋焊接或绑扎现浇接头。拱肋的起吊运输、堆放1）吊点位置的选择（对称布置）二点吊：离拱肋端头0.22~0.24L处；三点吊：离拱肋端头0.2L处，跨中设置一处；四点吊：外吊点设置在离拱肋端头0.17L处，内吊点设置在离拱肋端头0.37L处；

2）场内运输：一般采用龙门架、平板挂车等机具。

3）构架堆放：卧放，一般在拱肋中央及离两端0.15L处设置垫木；放置场地应平整，不致积水；堆放不宜过高，一般2层为宜。3.拱肋的吊装缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序根据拱桥的吊装特点，其一般吊装程序为：次边段拱肋吊装及悬挂中段拱肋吊装及拱肋合龙拱上构件的吊装或砌筑安装边段拱肋吊装及悬挂缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装设备缆索吊装布置示例(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)缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装设备为了保证吊装的稳定和安全，一般应：扣索的设置：各拱肋段(除最后的拱顶合拢段外)，均应设置一组扣索将拱肋悬挂住风缆的设置：至少保证2根基肋设置固定风缆，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。缆索吊装法施工3.4.11)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。缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装设备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。缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装设备主塔架是整个缆索起重机的支撑结构，共分两部分：塔架滑道和塔身。塔架滑道是缆索起重机的基础结构和滑移系统，采用36b槽钢作为滑道，2根40b工字钢为滑体构成，U型钢筋卡住滑道并与基础预埋件连接。缆索吊装法施工3.4.1为了保证吊装的稳定和安全，一般应：松索的时机：小跨径的箱形拱，当截面高度(0.009-0.012跨径)和宽度(0.6-1.0肋高)满足一定条件，且横向稳定安全系数不小于4时，单根拱肋成拱后即可松索；缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装设备塔身案例：图示塔身为门式结构，净高96m，立柱中心距20m，上中下设四道连系梁。结构采用万能杆件进行组装，其特点是构件重量小、组装方便、强度较高。在塔架顶部使用万能杆件制作一门式支架，进行索鞍机构的吊装。塔架前侧悬挑一操作平台，便于运行小车的安装和检修。缆索吊装法施工3.4.1图1索鞍台车、索鞍滑道、起重牵引导向轮、牵引索转向卧轮、前侧支架图2牵引索转向卧轮图3张紧过渡轮缆索吊装法施工3.4.1工作索为保证承重索在使用中均匀受力和垂度的调整，在承重索后部安装了滑轮组机构，使其在受力后自行调整并可随时调整承重索的垂度。缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序缆索吊装法施工3.4.1图1牵引系统的动力设备，28T双筒摩擦式卷扬机图2塔架下部转向机构图3塔架顶部索鞍机构转向滑轮图3图2图1图3侧缆风绳与塔架连接侧缆风的设计后背索是平衡承重索张力、保证支架竖直度的重要平衡体系。侧缆风是在支架安装过程中起到抵抗台风保证支架稳定及在缆索起重机使用过程中辅助后背索平衡整个缆索起重机体系。图1后背索缆风绳图236m、64m、96m侧缆风绳图1图3图21）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。缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装方法和加载程序：设置风缆时应注意的要点：横向缆风索，在边段拱肋安装时，可用来调整和控制拱肋中线；在拱肋合拢时可以使接头对中就位；在拱肋成拱后，可以减少拱肋自由长度，增大拱肋的横向稳定；在外力作用下对拱肋的位移产生约束。设置时注意以下问题：

1)缆风索可以布置在岸上、水中或桥墩上。

2)缆风索应成对称布置，且上、下游缆风索的长度相差不宜过大。

缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装方法和加载程序：3)用以缆风绳的地锚应牢固可靠，为防止地锚受力后的位移，应采取预先试拉。对固定在桥墩台上的缆风索需进行计算，不能对墩台造成不利因素。4)对于拱肋为整段吊装或两段吊装的中小跨径拱桥，每孔至少应有一根基肋设置固定的缆风索，分3段或5段吊装的大跨径拱桥，每孔至少有两根基肋在接头附近设置稳定的缆风索。5)在每孔拱肋全部合拢、横系梁达到一定强度后，方可拆除缆风索。缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装方法和加载程序：锚固在两岸的拱肋风缆a）多孔桥；b）单孔桥缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装方法和加载程序：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:翻身、掉头、吊鱼、穿孔、横移起吊等。缆索吊装法施工3.4.14.吊装程序——吊装方法和加载程序：合龙的方式有单基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。当拱肋跨度大于80m或横向稳定安全系数小于4时，应采用双基肋合拢松索成拱的方式，即当第一根拱肋合拢并校正拱轴线，楔紧拱肋接头缝后，稍松扣索和起重索，压紧接头缝，但不卸掉扣索，待第二根拱肋合拢，两根拱肋横向联结固定好并拉好风缆后，再同时松卸两根拱肋的扣索和起重索。4.吊装程序——吊装方法和加载程序：缆索吊装法施工3.4.1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4.吊装程序——吊装方法和加载程序：缆索吊装法施工3.4.1无支架施工中的单肋合拢与双肋合拢1-缆风索；2-横夹木4.吊装程序——吊装方法和加载程序：缆索吊装法施工3.4.1（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。4.吊装程序——吊装方法和加载程序：缆索吊装法施工3.4.1拱肋间的横夹木构造1-拱肋；2-螺栓；3-横夹木；4-砍口凹槽钢横梁1-拱肋接头处外露钢筋；2-临时焊接角钢；3-拱肋吊环钢筋4.吊装程序——吊装方法和加载程序：缆索吊装法施工3.4.1石（混凝土砌块）拱桥拱圈砌筑1、砌筑材料（1）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。（2）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