第二章第二节 上承式拱桥的施工

1、第二节 上承式拱桥的施工 （Construction of Arch Bridges）重庆交通大学土木建筑学院重庆交通大学土木建筑学院周水兴周水兴20062006年年3 3月月拱桥施工的主要方法一、有支架施工（拱架施工）二、缆索吊装施工（无支架施工）三、劲性骨架施工四、转体施工五、悬臂施工一、有支架施工n适用范围：石、混凝土块和混凝土拱桥。n拱架： 从材料分：木拱架、钢拱架 从构造分：满堂式、拱式拱架、少支架拱架构造示意拱架构造示意拱架构造示意一、有支架施工拱圈砌筑或浇筑，实质是在拱架拱圈砌筑或浇筑，实质是在拱架施加荷载施加荷载，要，要使拱架变形合理，必须确定合适的加载使拱架变形合理，必须确定

2、合适的加载顺序和顺序和原则原则，具体体现在以下几个方面：，具体体现在以下几个方面：n考虑因素：跨径大小、拱架变形考虑因素：跨径大小、拱架变形n施工原则：对称、均衡施工原则：对称、均衡n施工顺序：与施工顺序：与跨径大小、拱架形式跨径大小、拱架形式密切相关。密切相关。（一）圬工拱圈及拱上结构砌筑1、拱圈按顺序对称砌筑拱圈按顺序对称砌筑L16m，满堂式拱架满堂式拱架，从拱脚至拱顶对称砌筑，拱顶，从拱脚至拱顶对称砌筑，拱顶合拢；合拢；L10m，拱式拱架拱式拱架，从拱脚砌筑，同时在拱顶、，从拱脚砌筑，同时在拱顶、L/4部位预压。部位预压。2、拱圈三分法砌筑（、拱圈三分法砌筑（分段分环、分环分段分段分环、

3、分环分段）n分段砌筑（每半跨分三段），对称砌筑，跨中合拢；分段砌筑（每半跨分三段），对称砌筑，跨中合拢；n分环分环(分段分段)砌筑：适用拱圈较厚，下环参与上环受力。砌筑：适用拱圈较厚，下环参与上环受力。3、预加压力砌筑、预加压力砌筑 防止砌筑过程中出现不正常变形和开裂，通常预压防止砌筑过程中出现不正常变形和开裂，通常预压拱顶部位（具体与拱架刚度有关）。拱顶部位（具体与拱架刚度有关）。拱圈分段砌筑（一）圬工拱圈及拱上结构砌筑4、分段支撑分段支撑 砌体处于倾斜角大于砌体处于倾斜角大于20的拱段上，有下滑趋势，需支撑。的拱段上，有下滑趋势，需支撑。5、拱圈合拢与合拢温度、拱圈合拢与合拢温度 通常在拱

4、顶合拢，分段砌筑也可多处同时合拢。通常在拱顶合拢，分段砌筑也可多处同时合拢。 合拢温度合拢温度：依据设计确定，无规定时，按当地平均温度或昼夜平均温：依据设计确定，无规定时，按当地平均温度或昼夜平均温度（度（1015）。）。6、拱上砌体的砌筑、拱上砌体的砌筑 由拱脚向拱顶由拱脚向拱顶对称、台阶式砌筑对称、台阶式砌筑； 为防止空腹式拱的腹拱受到卸落拱架变形的影响，应在拱上横为防止空腹式拱的腹拱受到卸落拱架变形的影响，应在拱上横墙砌筑完成后卸架，再砌筑腹拱拱圈。墙砌筑完成后卸架，再砌筑腹拱拱圈。7、拱架拆除、拱架拆除 总体要求：总体要求：1)分步；分步；2)对称；对称；3)从拱顶到拱脚。从拱顶到拱脚

5、。（二）钢筋混凝土主拱圈就地浇筑1 1、浇筑程序、浇筑程序浇筑拱圈及拱上立柱垫墙；浇筑拱圈及拱上立柱垫墙；拱上立柱、联结系及横墙等；拱上立柱、联结系及横墙等；桥面系等；桥面系等；2 2、拱部浇筑、拱部浇筑连续浇筑：连续浇筑：1515米跨径以内砼拱桥，从拱脚至拱顶对称连续浇筑；米跨径以内砼拱桥，从拱脚至拱顶对称连续浇筑；分段浇筑：适用于大于分段浇筑：适用于大于1515米的拱圈，为米的拱圈，为减少砼收缩应力和避免拱减少砼收缩应力和避免拱架变形产生裂缝架变形产生裂缝，分段长度，分段长度615615米。米。箱型板拱或肋拱浇筑：一般采用分环、分段进行浇筑；箱型板拱或肋拱浇筑：一般采用分环、分段进行浇筑；

6、（二）钢筋混凝土主拱圈就地浇筑3 3、拱上建筑、拱上建筑钢筋与模板：拱上结构宜将钢筋形成骨架，模板形成钢筋与模板：拱上结构宜将钢筋形成骨架，模板形成整体，吊装到位进行浇筑，简化拱圈上的作业。整体，吊装到位进行浇筑，简化拱圈上的作业。混凝土浇筑：必须对称进行浇筑。混凝土浇筑：必须对称进行浇筑。二、缆索吊装（无支架施工）n主要施工内容有：拱圈（肋）预制、移运、吊装；拱上建筑的砌筑；桥面系施工。n缆索吊装设备：塔架、主索、主索地塔架、主索、主索地锚、天线滑车、起重索、牵引索、锚、天线滑车、起重索、牵引索、起重及牵引绞车、风缆、扣索、扣起重及牵引绞车、风缆、扣索、扣索排架、扣索地锚、扣索绞车等。索排架

7、、扣索地锚、扣索绞车等。拱肋预制在预制台上准确放样（坐标放样）；在预制台上准确放样（坐标放样）；制作预制台座或拱胎；制作预制台座或拱胎；预制侧板和横隔板；预制侧板和横隔板；在预制台座上组拼侧板和横隔板，浇筑底板混凝土在预制台座上组拼侧板和横隔板，浇筑底板混凝土形成开口箱；形成开口箱；然后绑扎顶板钢筋浇筑顶板形成闭口箱；然后绑扎顶板钢筋浇筑顶板形成闭口箱；达到强度后移运吊装。达到强度后移运吊装。 吊装方法与加载程序1、吊装方法吊装方法n将预制节段移运到缆索系统下并起吊；将预制节段移运到缆索系统下并起吊；n对称吊装节段，调整高程，扣索扣挂；对称吊装节段，调整高程，扣索扣挂；n重复第重复第2)步；步

8、；n吊装合拢段，调整节段高程，合拢，松扣索。吊装合拢段，调整节段高程，合拢，松扣索。n吊装顺序：先吊装基肋，再吊基肋两侧；吊装顺序：先吊装基肋，再吊基肋两侧；n跨径较大时，宜双基肋或多肋同时合拢（目的：跨径较大时，宜双基肋或多肋同时合拢（目的：增强稳定性）。增强稳定性）。吊装方法与加载程序（续）2、加载程序加载程序n加载程序的目的与意义加载程序的目的与意义n加载程序设计的一般原则加载程序设计的一般原则总原则：对称、均衡、多工作面；总原则：对称、均衡、多工作面；坡拱桥：坡拱桥：低拱脚侧加载稍大于高拱脚侧。低拱脚侧加载稍大于高拱脚侧。3 3、施工加载内力计算、施工加载内力计算 方法：影响线加载法；

9、方法：影响线加载法； 具体过程：绘制控制截面影响线，拟定施工阶段，计算加载具体过程：绘制控制截面影响线，拟定施工阶段，计算加载值，进行强度、变形复核，满足，值，进行强度、变形复核，满足，OKOK，否则，修改、重算。，否则，修改、重算。三、劲性骨架施工n定义：在已形成的桁式拱骨架上分层分段浇筑混凝土，形成的钢筋混凝土箱拱桥。n作用：施工阶段起支架作用，成桥阶段作为主拱截面的一部分。n由来：国外称“埋置式拱架法”、“米兰法”，早期：型钢作为劲性骨架，国内半劲性骨架（辽宁蚂蚁桥、宜宾南门桥，刚度不足），现代：钢管混凝土劲性骨架。n缺点：用钢量大，施工复杂，技术要求高。三、劲性骨架施工要点n劲性骨架多

10、采用缆索吊装法，因普通钢丝绳垂度大，线形不易控制，选用预应力钢绞线作扣索；n混凝土采用分环、分段、多工作面同时浇筑；n应力、变形控制：水箱调整法、千斤顶斜拉扣挂法；n要求：必须作详细的施工加载设计四、转体施工n根据转动方向分：平面转体、竖向转体、平竖结合转体三种。n根据有无平衡重分：有平衡转体、无平衡转体。n基本原理基本原理：将拱圈或整个上部结构分为两个半：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跨，分别在河流两岸利用地形或简单支架现浇或预制装配半拱，然后利用动力装置将其两半或预制装配半拱，然后利用动力装置将其两半跨拱体转动至桥轴线位置（或设计标高）合龙跨拱体转动

11、至桥轴线位置（或设计标高）合龙成拱。成拱。四、转体施工n特点：特点：结构合理，受力明确，节省施工用料，结构合理，受力明确，节省施工用料，减少安装架设工序，变复杂的、技术性强的水减少安装架设工序，变复杂的、技术性强的水中高空作业为岸边陆上作业，施工速度快，不中高空作业为岸边陆上作业，施工速度快，不但施工安全，质量可靠，而且不影响通航。但施工安全，质量可靠，而且不影响通航。n典型工程实例：跨径典型工程实例：跨径200m200m的重庆涪陵乌江钢筋的重庆涪陵乌江钢筋混凝土拱桥及主跨混凝土拱桥及主跨360m360m的广州丫髻沙飞燕式钢的广州丫髻沙飞燕式钢管混凝土拱桥就是采用转体施工法建成的。管混凝土拱桥

12、就是采用转体施工法建成的。有平衡重转体施工平面承重转动装置平面承重转动装置环形滑道和转盘轴心都受力环形滑道和转盘轴心都受力须注意环形滑道和转盘轴心承力的分须注意环形滑道和转盘轴心承力的分配，因聚四氟乙烯滑板受力过大将产配，因聚四氟乙烯滑板受力过大将产生蠕动，增加转动困难生蠕动，增加转动困难以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转动装置以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转动装置球面转轴受力球面转轴受力须注意整个转动体系的重心必须落在轴心铰上须注意整个转动体系的重心必须落在轴心铰上，球面铰既起定位作用，有承受全部转动重力，球面铰既起定位作用，有承受全部转动重力，钢滚轮仅起稳定保险作用，钢滚轮仅起稳定保险作

13、用四、转体施工无平衡重转体锚固、转动、位控三大体系锚固体系：锚碇、尾索、平撑、锚梁(或锚块)及立柱转动体系：上转动构造、下转动构造、拱箱及扣索组成。位控体系：在拱箱顶端扣点的缆风索与无级调速自控卷扬机、光电测角装置控制台拱桥无平衡重转体施工的主要内容和工艺1 1转动体系施工转动体系施工设置下转轴、转盘及环道；设置下转轴、转盘及环道； 设置拱座及预制拱箱设置拱座及预制拱箱( (或拱助或拱助) )，预制前需搭设必要的支架、模板；设置立柱；安装锚梁、，预制前需搭设必要的支架、模板；设置立柱；安装锚梁、上转轴、轴套、环套；安装扣索。上转轴、轴套、环套；安装扣索。2.2.锚碇系统施工锚碇系统施工制作桥轴

14、线上的开口地锚；设置斜向洞锚；制作桥轴线上的开口地锚；设置斜向洞锚； 安装轴向、斜安装轴向、斜向平撑；尾索张拉；扣索张拉。向平撑；尾索张拉；扣索张拉。3 3转体施工转体施工4 4合拢卸扣施工合拢卸扣施工张紧、放松扣索调整到拱顶到设计位置。张紧、放松扣索调整到拱顶到设计位置。低温封拱，钢楔楔紧拱顶，焊接主筋、预埋铁件低温封拱，钢楔楔紧拱顶，焊接主筋、预埋铁件封桥台拱座混凝土，再浇封拱顶接头混凝土封桥台拱座混凝土，再浇封拱顶接头混凝土卸扣索，卸索应对称、均衡、分级进行。卸扣索，卸索应对称、均衡、分级进行。涪陵乌江大桥主跨长：200m施工：双箱对称同步转体涪陵乌江大桥主跨200m施工：双箱对称同步转体涪陵乌江大桥五、悬臂施工n悬臂浇筑法：拱圈、拱上立柱、预应力混凝土桥面板平行施工，边浇筑边构成桁架的施工方法。五、悬臂施工n悬臂拼装法：事先预制后的拱圈各个组成部分逐段悬臂拼装、形成桁架拱桥。贵州江界河大桥施工满堂支架、拱架满堂支架、拱架( (圬工拱桥圬工拱桥) )就地砌筑就地砌筑简易排架简易排架+ +吊装设备吊装设备预制安装预制安装少支架施工少支架施工就地