公路工程施工技术课件 第四篇 桥梁上部施工技术 拱桥施工技术

拱桥施工技术第一节概述第二节拱桥的受力特点第三节拱桥的组成及主要分类第四节拱桥的构造第五节拱桥的设计第六节拱桥的计算第七节拱桥的施工拱桥的施工一、有支架施工（一）浇筑程序1、上承式2、中承式、下承式3、系杆拱（二）拱圈浇筑二、无支架施工1、塔架法2、钢筋骨架法3、塔架骨架联合架设法4、缆索吊装施工（1）缆索吊装设备（2）吊点位置的确定及吊运时内力的计算5、转体施工（1）平面转体（2）竖向转体（3）平竖结合转体一、有支架施工（一）拱圈及拱架的放样目的：合理划分拱石和保证拱架形状、尺寸方法：在样台上，拱圈按1：1放样，制做木板或锌铁皮分块样板（二）拱架1．满布式木拱架优点：施工可靠，技术简单，木材和铁件规格要求较低。缺点：材料用量多且损耗率较高，受洪水威胁大。组成：拱架上部（拱盔）、卸架设备、拱架下部（支架）形式：（1）立柱式上部：斜梁、立柱、斜撑和拉杆组成拱形桁架（拱盔）下部：立柱及横向联系（斜夹木和水平夹木）上下部之间：卸架设备（木楔或砂筒等）1、弓形木；2、立柱；3、斜撑；4、缷架设备；5、水平拉杆；6、斜夹木；7、水平夹木；8、桥墩（台）；9、桩木（2）撑架式特点：用少数框架式支架斜撑来代替数目众多的立柱，能在桥孔下留出适当的空间，并在一定程度上满足通航的要求。实际中采用较多的一种形式。2．拱式拱架特点：一般不设支架适用于墩高、水深、流急和在施工期间需要维持通航的河流（1）夹合木拱架夹合木拱架是用多层木板叠合后用夹具夹紧制成相邻两片拱架间为1m，各片拱架用横梁连接，横梁上钉模板；拱架两端支于三角垫木上，三角垫木置于卸架设备上。1．三角垫木；2．卸架设备；3．模板；4．横架；5．螺栓；6．角铁（2）三铰桁式木拱架拱架用两片对称弓形桁架在拱顶拼接而成，两端直接支承在墩台所挑出的牛腿上或紧贴墩台的临时排架上。结构形式按腹杆布置有N式、V式和反向斜杆的交叉式等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）3．钢拱架特点：节约大量木料，装拆及运输方便。多次使用，经济（1）梁式钢拱架工字钢做成，上垫弓形木。

1．三角形垫木；2．模板；3．弓形木；4．工字钢（2）拱式钢拱架由几根直线形的工字钢连接而成的折线型拱架（3）桁式钢拱架用常备拼装式桁架拼装而成：标准节段、拱顶段、拱脚段、连接杆以钢销或螺栓连接而成4．土牛拱胎用土填筑而成，顶面作成与拱圈腹面相适应的曲面，并准确埋入弓形木，使填土顶面与弓形木齐平。在有水的河流中，应在土牛底部设置临时涵洞，（三）缷架设备目的：使拱圈在卸架时能够逐渐地、均匀地受力位置：拱架上部和下部之间常用：木楔和砂筒1．木楔2．砂筒砂筒：金属制成，筒内装干砂（粒径不得大于2mm）拔出泄砂孔木塞，砂即流出。

1、活塞；2、沥青；3、钢板筒；4、泄砂孔；5、垫板；6、砂；

（四）拱架预加拱度原因：1、拱架承受荷载后，即产生弹性和塑性变形，因而拱架顶面有所沉落2、拱圈卸架以后，由于重力作用、温度下降和墩台变位等因素影响，拱圈将产生弹性和非弹性下沉，使拱轴线发生变化（四）拱圈的施工1、浇筑程序（1）上承式：拱圈、柱脚——立柱、横向联系——桥面（2）中承式、下承式：拱肋——桥面——吊杆（3）系杆拱：拉杆、桥面——拱肋——吊杆2、拱圈浇筑（1）连续浇筑适用：跨径16m以下，主拱高跨比较小，全桥的混凝土数量也较少，方法：从两拱脚开始对称向拱顶方向浇筑（2）分段浇筑适用：跨径16m以上目的：避免先浇筑的混凝土因拱架下沉而开裂减小混凝土的收缩力方法：沿拱跨方向分段浇筑，各段之间留有间隔糟。这样，在拱架下沉时，拱圈各节段有相对活动的余地，从而避免拱圈开裂。3．分环、分段浇筑适用：大跨径钢筋混凝土拱圈目的：减轻拱架负荷方法：将拱圈高度分成二环或三环，先分段浇筑下环混凝土

分环合龙，再浇筑上环混凝土二、无支架施工

适用：峡谷河段、通航河段、有漂浮物影响河段（一）拱箱（肋）的预制在样台上用直角坐标法放出大样，在大样上按要求分出构件的吊装节段，然后按各节段进行构件的预制。（二）架设方法1、塔架斜拉索法临时设立在拱脚墩、台处的钢或钢筋混凝土塔架斜拉索一端拉住拱圈节段，另一端绕向台后锚固在岩盘上拱圈逐节浇筑一段、系吊一段，直至拱顶合龙。多采用于悬浇，少用于悬拼法2、刚性骨架法用劲性钢材（如角钢、槽钢等型钢）按设计形状和尺寸制作并拼装成拱，它既作为拱圈的受力钢材，也作施工钢拱架使用。用系吊在它上面的吊篮逐段浇筑混凝土，当刚性骨架全部由混凝土包裹后，即形成钢筋混凝土拱圈或拱肋。注意：对称浇筑——力逐段浇筑——收缩优点：减少施工设备的用钢量，整体性好，拱轴线易于控制，施工进度快缺点：结构本身的用钢量大，且用型钢多，不经济3、刚性骨架与塔架斜拉索联合法特点：充分利用刚性骨架法及塔架斜拉索法的优点适用：较大跨径拱桥方法：第一阶段：用塔架斜拉索法完成靠近拱脚部分；第二阶段：用刚性骨架法完成中间部分4、斜吊式悬臂浇筑法特点：拱圈、拱上立柱、预应力混凝土桥面板、等——齐头并进、边浇筑边构成桁架的浇筑方法。5、缆索吊装施工（1）缆索吊装设备基本组成：主索、工作索、塔架和锚固装置主要包括：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车等

1.主索张紧绳；2.2号起重索；3.后浪风；4.塔架；5.1号起重索；6.扣索；7.平滚;8.主索；9.塔架；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主索主索亦称承重索、运输天线横跨桥墩，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。横桥向主索一般可设1~2组主索每组主索由若干根平行钢丝绳组成②起重索用于控制吊物的升降（垂直运输）一端与卷场机滚筒相连另一端固定于对岸的地锚上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③牵引索拉动行车在主索上移动（水平运输）④结索悬挂分索器，使主索、起重索、牵引索不致相互干扰。承受分索器及自重⑤扣索用扣索悬挂肋段，并利用扣索调整接头处标高扣索一端系在拱箱(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。设置手摇绞车及张紧索1.拱肋；2.扣索；3.扣索排架；4.张紧索；5.绞车；6.地锚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（2）吊点位置的确定及吊运时内力的计算吊点数：两吊点、四吊点吊点选择：截面、配筋6、转体施工法将拱圈分成两个半跨，分别在两岸利用地形作简单支架（或牛拱拱胎）将半拱预制完成，之后以桥梁结构本身为转体，使用一些机具设备，分别将两个半拱转体到桥位轴线位置合龙成拱。适用：单孔或三孔分类：平面转体、竖向转体或平、竖结合转体（1）平面转体①有平衡重转体：以桥台背墙作为平衡重适用：跨径100m以内（过大的平衡重增大了转动的难度且不经济）1.尾铰;2.平衡重;3.轴心;4.锚梁;5.绞车;6.滑轮组;7.支点2;8.扣索;9.支点;10.拱肋;11.上盘;12.上下环道;13.底盘;14.背墙;15.平衡重;16.球面铰轴心;17.竖向预应力筋;18.槽梁;19.拉杆;20.斜腿;21.滚轮;22.轨道板②无平衡重转体施工把有平衡重转施工中的拱圈扣索拉力锚固在两岸岩体中节省了庞大的平衡重，减轻了转动体系的重量适用：大跨度桥梁中需要有一个强大牢固的锚碇，因此宜在山区地质条件好或跨越深谷急流处建造大跨桥梁时选用1.轴向尾索;2.轴平撑;3.锚梁;4.上转轴;5.墩上立柱;6.扣索;7.拱肋;8.扣点;9.锚碇;10.斜尾索;11.轴心;12.环道;13.下转盘;14.缆风索（2）竖向转体适用：只宜在中、小跨径1.扒杆背索;2.卷扬机;3.地锚;4.边拱肋;5.胎架;6.拱肋3．平、竖结合转体如受到地形条件及施工条件的限制，转体既要平转还要竖转才能就位。工程实例道真长岩桥于1981年建成。该桥主跨75m，桥面净宽4.5m，桥面高出常水位73m，采用一副起重量为400kN的人字扒杆和用Φ25mm40Si2MnVⅣ级钢轧丝锚碇体系完成全桥的悬拼施工和体系转换工序，通过该桥的实践，基本上掌握了桁式悬臂组合拱桥的关键设计方法和施工工序，为以后建设此类桥梁作好了技术准备。剑河桥位于贵州省剑河县城，跨清水江，是首次采用预制构件组合的悬臂拼装工艺。孔径布置是39+150+39(m)，全长241.1m，桥高30m。桥面为净7+2x2(m)，全宽11.8m。拱圈（即下弦）高1.50m（L/100)，宽6.82m(L/22)，矢跨比为1/8。采用起重量分别为400kN及800kN的两对钢格构人字扒杆和用Φ32mm40Si2MnVⅣ级钢轧丝锚碇体系完成全桥的悬拼施工和体系转换工序。全桥上部结构用钢材2697kN（合11190N/m，948N/m2，其中预应力钢筋176N/m2)；混凝土1967m3（合8.16m3/m，0.69m3/m2）。于1985年建成。

德江白果沱桥白果沱桥位于贵州省德江县，跨越乌江。主跨为1孔100m的预应力混凝土桁式组合拱桥，两岸各以10m边孔过渡，直接支于山岩上，全桥长138.6m。桥面为净7+2x0.75(m)，矢跨比为1/8。下弦（拱圈）高1.0m，宽6.52m，拱顶桁架片高1.30m。该桥施工时，桁构预制单片构架单元，用钢质人字扒杆悬拼，采用Φ25mm40Si2MnVⅣ级钢轧丝锚碇体系。于1986年竣工。

江界河桥位于贵州省瓮安县，跨越乌江中游峡谷。主跨为1孔330m组合预应力混凝土桁架拱，桥面高出常水位近270m。边跨桁架顺着山坡分别为30+20(m)及30+25+20(m)，全长461m。它的布孔特点是利用山坡岩石，使边孔的下弦杆与岩盘合一，斜拉杆的预应力粗钢筋锚于岩盘内。桥面为净9+2x1.5(m)人行道，全宽13.4m。拱圈高2.7m(L/122)，宽10.56m(L/31.3)。矢跨比为1/6。采用起重量为1200kN的钢格构人字扒杆和Φ32mm40Si2MnVⅣ级钢轧丝锚碇体系悬臂拼装和体系转换。受拉的墩头锚体系。图为该桥正在施工之中。

岷江大桥位于四川省宜宾市，主桥为钢筋混凝土箱形拱桥，最大桥跨100m。分跨布置为55+2x100+55(m)，另有8x20m石拱桥引孔，全长532.75m。桥面净宽：8+2x2(m)人行道。主拱箱高1.6m，矢跨比1/6。全拱横向分6箱市，纵向分5段预制，缆索吊装施工。中墩基础采用钢丝网水泥薄壁浮运沉井施工。于1973年1月建成。清风桥位于浙江省嵊县，主跨为2孔净跨92m的单室箱形拱，全长222.15m，桥宽为净7+2x0.75(m)，箱宽5.2m，主拱圈拱轴线采用变截面悬链线，拱顶高1.6m，拱脚高2.01m。箱壁厚40cm，所有构件均采用预制装配。该桥的拱圈分7段预制，每段将箱壁连同立柱加临时斜压杆和立柱钢拉杆及上弦拉杆组成临时桁架，逐段整体无支架悬臂拼装，在中段合拢，形成桁拱受力。随后安装顶、底板等组成立拱圈，拆除临时杆件，形成无铰拱永久结构。这种施工方法具有安装设备简单、整体刚度大、安装时安全可靠等特点。于1980年竣工。巫山龙门桥位于四川省巫山县，是中国第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥。主桥为1孔122m钢筋混凝土箱形拱，全长197m。桥面净宽：净7+2x2(m)人行道。右岸半跨是全宽一次预制，转体箱重4240kN。左岸半跨分成单箱分别在上、下游预制，不对称转体到对称转体再合拢，转体箱重2120kN。于1987年10月建成。钢梁安装采用临时支墩半悬臂拼装法，先拼边孔40m上承钢桁梁，并以它作为中孔刚性梁拼装的平衡重。中孔以半悬臂法拼装，中孔跨间设两座塔架作为临时中墩，其#2塔高52m。拼装第3孔边孔24m钢梁时用中孔的刚性梁作为