《铁路桥梁施工与维护（第2版）》课件 项目6 宫桥构造与施工

拱桥构造CONTENTS01拱桥构造目录02拱桥分类一、拱桥构造南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路上的控制性工程，该桥位于南京长江三桥上游1550米处，规模宏大、施工复杂，是京沪高速铁路的控制性工程之一。京沪高速铁路南京大胜关长江大桥全长约9270米，为六跨连续钢桁拱桥，桥上按六线布置，大桥主跨2×336米，连拱为世界同类桥梁最大跨度，拱的矢高86.2米，矢跨比约1/4，拱顶桁高12米，从拱趾到拱顶总高96.2米桥上按六线布置，分别为京沪高速铁路双线、沪汉蓉铁路双线和南京地铁双线；其中京沪高速铁路设计时速达300公里，沪汉蓉铁路为I级干线，客货共线，客车设计行车时速是200公里，南京地铁行车时速是80公里。桥梁施工案例——京沪高速铁路南京大胜关长江大桥拱桥构造PART01一、拱桥构造拱桥是使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构型式，它外形宏伟壮观，且经久耐用。由力学知识知道，拱式结构在竖向荷载作用下，支撑处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。这样拱的弯距比相同跨径的梁的弯距小的多，而使整个拱主要承受压力。这样就可以充分利用抗压性能较好的的圬工材料来修建。成渝铁路王二溪桥一、拱桥构造中国现存最早，并且保存良好的是隋代赵州安济桥，又称赵州桥。桥为敞间圆弧石拱，拱圈并列28道，净跨37.02m，矢高7.23m，上狭下宽总宽9m。主拱圈等厚1.03m，主拱圈上有护拱石。在主拱圈上两侧，各开两个净跨分别为3.8m和2.85m的小拱，以渲泄洪水，减轻自重。桥面呈弧形，栏槛望柱雕刻着龙兽，神采飞扬。郑焦城际铁路黄河特大桥一、拱桥构造北京宛平卢沟桥在北京广安门外30里，跨永定河桥全长212.2m,共11孔，净跨自11.4m至13.45不等，桥宽9.3m。墩宽自6.5m至7.9m。拱圈接近半圆形。桥墩迎水面有尖端镶有三角铁柱的分水尖，背水面为削角方形。桥面上石栏杆共269个，各个柱头上，雕刻有石狮。潍烟高铁跨龙烟铁路桥

转体施工一、拱桥构造拱桥主要优点：跨越能力较大；就地取材，节省大量的钢材和水泥；耐久性好，养护维修费用少；外形美观；构造简单。成贵高铁西溪河大桥，240米上承式钢管混凝土拱桥一、拱桥构造拱桥的主要缺点自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基要求高；拱桥采用支架施工，支架和其他辅助设备的费用大大增加，从而增加施工难度，提高桥的造价。施工工序多，建桥周期长拱桥水平推力较大，需要设置单向推力墩，增加了造价上转盘一、拱桥构造拱桥由桥跨结构（即上部结构，包括拱圈和拱上结构）和下部结构组成的，图示为一座单跨石拱桥的组成结构。拱圈简称主拱，是桥跨结构中的弧圈形部分，是桥跨结构主要的受力构件，通过它把荷载传递给墩台和基础。1-主拱圈2-拱顶3-拱脚4-拱轴线5-拱腹6-拱背7-起拱线11-拱上建筑L0-净跨径L-计算跨径f0-净矢高f-计算矢高f/L-矢跨比上承式拱桥的基本组成拱桥分类PART02二、拱桥分类拱桥的分类1.按拱圈的建筑材料分类按照拱圈的建筑材料分类，拱桥可分为：石拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥。林织铁路纳界河特大桥上承式钢桁拱桥全长810米，主跨352米二、拱桥分类2按主拱圈的静力图示分类：拱桥可分为：三铰拱、两铰拱和无铰拱。拱圈的静力图式a)三铰拱b)两铰拱c)无铰拱二、拱桥分类3.按照拱轴线的型式分类。拱桥可分为：圆弧拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥；4.按照有无水平推力分类，拱桥可分为有推力拱桥和无推力拱桥；有推力拱桥在竖向荷载作用下拱脚对墩台有水平推力作用。水平推力可减小跨中弯矩，能建成大跨度的桥梁。造型美观，城市桥梁一般优先选用，可做成上承式、中承式桥。无推力拱桥在竖向荷载作用下拱脚对墩台无水平推力作用。其推力由刚性梁或柔性杆件承受，属于内部超静定、外部静定的组合体系拱桥。二、拱桥分类无推力拱桥：池黄高铁墩上特大桥128米系杆拱二、拱桥分类按照主拱圈的截面型式，拱可分为：板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱等。主拱圈截面型式二、拱桥分类6.按照拱上建筑的形式可以分为：实腹式拱桥和空腹式拱桥实腹式拱上结构构造简单，施工方便，但填料数量较多，恒载较重，一般为小跨度拱桥所采用。大、中跨度的拱桥，为了减轻自重，节省材料，也使桥梁显得轻巧美观，宜采用空腹式拱上结构。拱上结构的小拱称为腹拱，常采用等截面圆弧拱。空腹式拱桥：成昆铁路一线天石拱桥二、拱桥分类7.根据桥面所在位置的不同，拱桥可分为上承式、中承式和下承式。上承式拱桥的桥面在拱肋上方；中承式拱桥的桥面一部分在拱肋上方，一部分在拱肋下方；下承式拱桥的桥面在拱肋下方。下承式拱桥可做成系杆拱桥，支座不再承受水平推力。中承式拱桥：丰沙铁路永定河7号桥总结1.拱桥构造2.拱桥分类谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室拱桥有支架就地浇筑施工主讲人：梁启龙铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01拱架的形式和构造目录02拱架预拱度设置03拱圈施工存放04拱上建筑施工05拱架卸落施工预应力混凝土连续梁施工方法PART01一、拱架的形式和构造拱桥有支架就地浇筑施工适用于拱桥跨径不是很大，拱圈净高较小，孔数不多的情况拱桥主拱有支架就地浇筑施工工序为：施工准备，拱架安装，拱圈或拱肋浇筑，卸拱架四个主要步骤。施工准备拱架安装拱圈或拱肋浇筑卸拱架一、拱架的形式和构造拱架从桥址的地形和地质条件以及材料供应和经济等方面考虑，拱架可采用不同的设计与施工方法。按所用材料区分，拱架有木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木拱架及“土牛拱胎”等，按拱架形式区分拱架有满布式拱架、有中间支承的墩架式拱架和常备式拱架等。1.满布式拱架满布式拱架的优点是施工可靠、技术简单，木材和铁件规格要求较低;缺点是木材用量大，木材及铁件的耗损率也较高。在水深流急、漂流物较多及要求通航的河流上不能采用。满布式拱架通常由拱架上部(简称拱架或拱盔)、卸拱设备、拱架下部(支架或脚手架)三部分组成。一、拱架的形式和构造满布式拱架按拱架形式区分拱架有满布式拱架、有中间支承的墩架式拱架和常备式拱架等。2.墩架式拱架通航河流需预留一定的桥下净空或在水深、桥高以及其他不适宜采用满布式脚手架的条件下，可采用有中间支承的墩架式拱架。墩架式拱架用少数框架式支架加斜撑来代替数目众多的立柱，材料用量较立柱式拱架少，构造也不复杂，且能在桥下留出适当的空间，是实际施工中较常用的一种形式一、拱架的形式和构造墩架式拱架按拱架形式区分拱架有满布式拱架、有中间支承的墩架式拱架和常备式拱架等。3常备式拱架工字梁常备式拱架这种拱架的基本节段分为工I、II、III号，长度分别为5.0m,4.5m及3.0m,楔形插节为IV号，插节上缘长0.34m，下缘长0.17m。选用I~III号节段及相互间插人1至2个插节，可拼成适用于不同跨度、不同矢高的折线形拱架工字梁常备式拱架可用于建造跨度40m以下的石拱桥。一、拱架的形式和构造工字梁式拱架按拱架形式区分拱架有满布式拱架、有中间支承的墩架式拱架和常备式拱架等。3常备式拱架桁架式常备钢拱架拱架由单榀拱形桁架构成，榀与榀之间距离可为0.4m或1.9m,桁架榀数由桥跨宽度及重量决定，可分为三铰、两铰或无铰拱架。拱架的基本构件是预制常备式的一、拱架的形式和构造桁架式常备钢拱架拱架预拱度设置PART02拱架在承受荷载后将产生弹性变形和非弹性变形，另外，当拱圈灌(砌)注完毕，强度达到要求而卸落拱架后，拱架也将受恒载、温度变化、墩台位移及混凝土收缩、徐变等的影响而产生弹性下沉。为了使拱轴线符合设计要求，施工时必须在拱架上预留施工预拱度，以便能抵消这些可能发生的垂直变形，使桥跨各点符合设计要求。根据以往的经验，预加拱度值可参照以下数值取用：石拱及混凝土拱采用木拱架时，预拱度值可取L/500；采用钢拱架时，取L/500~L/600；钢筋混凝土拱取L/600~L/800；无支架吊装可取L/300~L/1000(L为计算跨度)。对于无支架或早期脱架施工的悬链线拱，施工实践证明，裸拱圈的挠度曲线呈“M”形，因此就有用降低拱轴系数m来设置预拱度的方法二、拱架预拱度设置桁架式常备钢拱架拱圈施工存放PART03在拱架上灌筑拱圈(肋)时，拱架将随着荷载的增加而不断变形，有可能使已灌筑混凝土产生裂缝，为了保证在灌筑过程中拱架的受力均匀，变形最小，必须选择适当的灌筑方法和工序。一般可根据跨径的大小、构造形式等分别采用不同的施工方法。跨度小于16m的拱圈，可按拱的全宽和全厚，由两侧拱脚同时对称地向拱顶灌筑，速度要尽可能地快，以便在拱顶合龙时，拱脚处的混凝土尚未终凝。跨度大于16m时应分段灌筑，分段长度视灌筑能力、拱架结构及其支撑条件而定，一般每段长度5~12m。分段施工可使拱架变形较均匀，并可避免拱圈的反复变形。和竖向曲率的多跨桥上采用。二、拱架预拱度设置主拱圈浇筑大跨度箱形或工字形截面拱肋，在分段的同时还可以采用分层施工。分层施工时，灌筑好一层合龙成拱，并达到设计强度的30%以上时，方可灌筑次一层的混凝土。三、拱圈施工存放拱上建筑施工

PART04拱上建筑的施工，在拱架未拆除时，应在拱圈合龙、混凝土强度达到设计强度30%以上时进行。当拱架先松离拱圈，后进行拱上建筑施工时，应在混凝土强度达到设计强度70%后进行。为避免主拱圈产生过大的不均匀变形，拱上建筑的施工应由拱脚至拱顶对称均衡地进行。四、拱上建筑施工

拱上建筑施工拱架卸落施工PART05拱架在混凝土灌(砌)期间，支承拱圈的全部重量，混凝土达到一定强度后即可拆除。拱架所支承的重量应逐渐转移到混凝土拱自身上，不能将拱架突然拆除，或仅将其某一部分拆除。拱架落架设备专门的落架设备能保证拱架能按设计要求均匀下落，常用的落架设备有木楔、砂筒、千金顶等。五、拱架卸落施工木楔ａ)、ｂ)简单木楔；ｃ）组合木楔砂筒1—活塞；2—沥青填塞；3—钢板筒；4—泄砂孔；5—垫板；6—砂卸架的顺序一般从拱顶向拱脚对称分阶段进行。通常分三阶段，每阶段降落量为1/3，多孔拱桥施工时，还应考虑相邻孔间的影响，若桥墩设计容许承受单孔施工荷载，就可邻孔卸落，否则应多孔同时卸落拱架，以免桥墩因不能承受单向推力而产生过大的位移。拱架卸落宜在白天气温较高时进行。五、拱架卸落施工拱架落架总结1.拱架的形式和构造2.拱架预拱度设置3.拱圈施工存放4.拱上建筑施工5.拱架卸落施工谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室拱桥无支架施工主讲人：梁启龙铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01无支架吊装目录02悬臂灌筑和悬臂拼装03塔架斜拉索法04劲性骨架法拱桥无支架施工全桥长814米，宽23米，桥拱净跨420米，桥面距江面高140米。主拱轴线为悬链线，跨度420m,矢高84m，矢跨比1/5，拱轴系数1.6。拱圈为单箱三室截面，箱高7米，宽16米。拱圈采用钢管混凝土劲性骨架外包C60级高强混凝土复合结构。案例——万州长江大桥原名万县长江大桥，上承式钢筋混凝土公路拱桥。预应力混凝土连续梁施工方法PART01一、无支架吊装拱桥无支架施工方法有无支架吊装、悬臂拼装、悬臂灌筑及转体法施工等。无支架吊装无支架吊装的施工要点是:首先进行拱肋(箱)或拱析的分节段或分片预制，然后移运、吊装，在拱箱合龙后进行拱上结构和桥面的施工，整个工作都可在无支架条件下进行。一、无支架吊装缆索吊装设备缆索吊装设备，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车等设备和机具。在吊装前应对起吊设备系统测试检查。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。一、无支架吊装吊装施工的成败关键在于保证基肋(指拱肋、拱箱或桁架拱片)有足够的强度和稳定性，因此，基肋截面宜采用刚度大而轻的形式，如倒T形、槽形和箱形等，其尺寸的选择应考虑稳定性。基肋之间应设有足够的横隔板或横系梁以加强横向刚度，间距一般不超过3~5m。为便于起吊，拱肋宜立式灌筑。一、无支架吊装构件吊装构件拼装最常用的是缆索起重机，也可采用吊车或扒杆等设备。吊装前应复测各孔中线、起拱线高程、孔跨及拱座斜面倾角等，并在拱座处标出拱肋中线。缆索起重机吊装一、无支架吊装吊装应自一孔桥的两端向中间对称进行。吊装可采用分段单基肋合龙成拱的方法，跨度较大时，应采用双基肋或多基肋合龙。吊装时，每段拱肋须待下端连接并设置好扣索及风缆后，方可拆除起重索，拱肋合龙每次松索均应认真观测中线与水平，控制并调整拱轴线平面位置和各接头高程，防止发生不对称变形。合龙精度要求拱肋中线偏差不大于10mm，接头实际高程与设计高程误差不大于20mm。爬行吊机吊装悬臂灌筑和悬臂拼装PART02拱桥悬臂施工方法是将基肋、立柱、临时斜杆及上拉杆组成桁架，并用拉杆或缆索将其锚固于台后，然后向跨中悬臂逐节施工，最后于拱顶合龙。根据基肋的制作方式，悬臂施工法分为悬臂灌筑与悬臂拼装两大类。拱桥悬臂施工方法的出现，大大提高了拱桥与其他桥型的竞争能力。二、悬臂灌筑和悬臂拼装二、悬臂灌筑和悬臂拼装悬臂浇筑法拱圈、拱上立柱和预应力混凝土桥面板等齐头并进，边浇筑边构成桁架的悬臂浇筑法。施工时，用预应力钢筋临时作为桁架的斜拉杆和桥面板的临时明索，将桁架锚固在后面桥台。板布河大桥，主跨为188m，上承式钢筋混凝土拱桥，挂篮悬浇施工悬臂拼装法是将拱圈的各个组成部分和拱上立柱等预制成拼装构件，然后按分段组拼成桁架拱片，再用横系梁和临时风构将两个桁架拱片组装成框构，每节框构整体运至桥孔，由两端向跨中逐段悬臂拼装。悬伸出去的拱体通过上弦拉杆和锚固装置固定在墩台上，保持稳定。拱肋是整体吊装的，所以刚度大，稳定性好，施工安全，但是构件预制、组装工序多，框架