混凝土拱桥的施工

1、概念 以钢管为拱圈外壁，在钢管内浇筑混凝土，使其形成由钢管和混凝土组成的拱圈结构。 钢管混凝土拱桥施工 29.1 概述概述1.1 简介简介特点 由于管内填满了混凝土，提高了钢管壁受压的稳定性，钢管内的混凝土受钢管的约束，提高了混凝土的抗压强度和延性。在施工上，由于钢管的质量轻，刚度大，吊装方便，钢管的较大刚度可以作为拱圈施工的劲性骨架，钢管本身就是滑板，这些优点给大跨度拱桥的施工带来了极其有利的条件。 钢管混凝土拱桥施工 29.1 概述概述有支架拱肋拼装 拱肋吊装 钢管混凝土拱桥施工 29.2 施工方法概述施工方法概述浇筑混凝土 钢管混凝土拱桥施工 29.2 施工方法概述施工方法概述施工方法有

2、支架施工：搭设拱架，砌筑、浇注、安装拱圈、无支架施工：缆索吊装、转体施工、悬臂施工、劲性骨架施工圬工拱桥毫无疑问地使用有支架施工钢筋混凝土拱桥各种方法均适用钢管混凝土拱桥常用缆索吊装、转体法1.2 拱桥有支架施工拱桥有支架施工1.2.1 拱架拱架n木拱架木拱架n钢拱架钢拱架n竹拱架竹拱架n竹木拱架竹木拱架n“土牛拱胎土牛拱胎”立柱式拱架的型式及其组成立柱式拱架的型式及其组成撑架式拱架的型式撑架式拱架的型式1.2.2 拱圈混凝土的浇筑拱圈混凝土的浇筑u常用施工方法：连续浇筑、分段浇筑和分环分段浇筑常用施工方法：连续浇筑、分段浇筑和分环分段浇筑跨径小于跨径小于16m16m的拱圈或拱肋，应按拱圈全宽

3、，由两端拱脚向拱的拱圈或拱肋，应按拱圈全宽，由两端拱脚向拱顶对称连续浇筑，并在拱脚混凝土初凝前全部完成。顶对称连续浇筑，并在拱脚混凝土初凝前全部完成。跨度大于跨度大于16m16m的拱圈或拱肋，采用沿拱跨方向分段浇筑。分段的拱圈或拱肋，采用沿拱跨方向分段浇筑。分段时对称施工的顺序一般如图所示。时对称施工的顺序一般如图所示。 浇筑大跨径拱圈（拱肋）混凝土时，宜采用分环施工，下环合浇筑大跨径拱圈（拱肋）混凝土时，宜采用分环施工，下环合拢后再浇筑上环混凝土。有时也采用分环又分段的浇筑方法。拢后再浇筑上环混凝土。有时也采用分环又分段的浇筑方法。1.2.3 拱上建筑的施工拱上建筑的施工在拱圈合拢及混凝土或

4、砂浆达到设计强度的在拱圈合拢及混凝土或砂浆达到设计强度的3030后即可进行拱后即可进行拱上建筑的施工。对于石拱桥，一般不少于合拢后三昼夜。上建筑的施工。对于石拱桥，一般不少于合拢后三昼夜。空腹式拱上建筑一般是砌完腹孔墩后即卸落拱架，然后再对空腹式拱上建筑一般是砌完腹孔墩后即卸落拱架，然后再对称均衡地砌筑腹拱圈、侧墙。称均衡地砌筑腹拱圈、侧墙。实腹式拱上建筑应由拱脚向拱顶对称地砌筑，砌完侧墙后，实腹式拱上建筑应由拱脚向拱顶对称地砌筑，砌完侧墙后，再填筑拱腹填料及修建桥面结构等。再填筑拱腹填料及修建桥面结构等。1.2.4 拱架的卸落拱架的卸落缷架设备的几种的型式缷架设备的几种的型式卸架的程序：卸架

5、的程序：对于满布式拱架的中小跨径拱桥，可从拱顶始，逐次对于满布式拱架的中小跨径拱桥，可从拱顶始，逐次向拱脚对称卸落；对于大跨径的悬链线拱圈，为了避免拱圈发生向拱脚对称卸落；对于大跨径的悬链线拱圈，为了避免拱圈发生“M M”形的变形形的变形也有从两边也有从两边1/41/4处逐次对称地向拱脚和拱顶均衡地处逐次对称地向拱脚和拱顶均衡地卸落。卸架的时间宜在白天气温较高时进行这样能够便于卸落拱架。卸落。卸架的时间宜在白天气温较高时进行这样能够便于卸落拱架。采用有支架施工时，应注意控制支架自身的弹性、非弹性变形、支架基础的沉降、预留拱度，支架上安置微调装置，以便对拱肋的标高和平面位置进行调整。在拱肋安装过

6、程中，应不断观测各支撑点的沉降和拱肋标高，发现问题应及时调整。这种施工方法无须大型的起吊设备，拱轴线型容易控制，不足之处在于，接头较多，空中焊接工作量大，焊接施工难度大且焊接质量不易保障，工期长，对桥下地形、地基等条件要求较高，在支架费用不太高时可以考虑。1.2.5 注意事项注意事项1.3 劲性骨架法劲性骨架法劲性骨架施工法劲性骨架施工法（stiffened scaffolding method ），它是由），它是由钢支架法钢支架法的演变和发展而来的一种施工方法，主要用于混凝土拱桥的施工，的演变和发展而来的一种施工方法，主要用于混凝土拱桥的施工，也称为埋置拱架法也称为埋置拱架法（embedde

7、d scaffolding method ）。这种施工方。这种施工方法最早由捷克工程师法最早由捷克工程师Joseph Melan提出，所以又称为米兰法提出，所以又称为米兰法（Melan method ）。）。宜宾小南门大桥，宜宾小南门大桥， 建建于于1990 1990 年，主跨年，主跨240m. 240m. 万县长江大桥劲性骨架的构造图万县长江大桥劲性骨架的构造图万县长江大桥劲性骨架的施工图万县长江大桥劲性骨架的施工图万县长江大桥的万县长江大桥的施工图施工图万县长江大桥施工图万县长江大桥施工图1.4 转体施工法转体施工法转体施工法转体施工法（swing methodswing method）是

8、指将桥梁结构在非设计轴线位置制）是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作（浇筑或拼装）成形后，通过转体就位的一种施工方法。作（浇筑或拼装）成形后，通过转体就位的一种施工方法。邳州京杭运河大桥的竖转施工邳州京杭运河大桥的竖转施工在河流两岸，利用地形或简便支架预制半桥，分别将两个半桥转体在河流两岸，利用地形或简便支架预制半桥，分别将两个半桥转体合拢成桥。合拢成桥。（1）平面转体施工法（）平面转体施工法（2）竖向转体施工法（）竖向转体施工法（3）平、竖结合转体施工法）平、竖结合转体施工法适用于：适用于：单孔或三孔桥梁。单孔或三孔桥梁。施工方法：施工方法：竖向转体施工法；竖向转体施工法； 平面转体施工法：有

9、平衡重法和无平衡重法平面转体施工法：有平衡重法和无平衡重法（1 1）平面转体施工法）平面转体施工法转体施工法转体施工法转转动动体体系系的的一一般般构构造造（1 1）平面转体施工法）平面转体施工法转体施工法转体施工法拱桥无平衡重转体一般构造拱桥无平衡重转体一般构造u平转法平转法绵阳宝成铁路立交绵阳宝成铁路立交桥转体施工照片桥转体施工照片平衡重（平面）平衡重（平面）转体施工法转体施工法u平转法平转法涪陵乌江大桥施工照片涪陵乌江大桥施工照片无平衡重平转法示意图无平衡重平转法示意图 水平转体施工主要适合于单跨拱桥，主要优点在于充分利用两岸的地形和地质条件，吊装、焊接容易，焊接质量有保障，施工中不影响桥

10、下通航，施工安全，工程进度快。不足之处在于球铰加工技术复杂、质量要求高、不适合多跨拱桥。u注意事项注意事项（2 2）竖向转体施工法）竖向转体施工法转体施工法转体施工法竖向转体施工示意图竖向转体施工示意图竖转施工法的技术关键为旋转系统、起吊平衡系统、批扒杆地锚系统等。其主要优点是只有一个合拢接头。合拢容易，精度高，不足之处在于要求桥下具有较宽敞的施工场地，若使用浮船时，对水流的速度应有所要求。u注意事项注意事项竖向转体竖向转体竖向转体竖向转体（3 3）平、竖结合转体施工法）平、竖结合转体施工法u竖转与平转结合法竖转与平转结合法1.5 悬臂施工法悬臂施工法u斜拉悬臂法斜拉悬臂法斜拉悬臂法是大跨径拱

11、桥中使用最广泛的一种施工方法。它先在两斜拉悬臂法是大跨径拱桥中使用最广泛的一种施工方法。它先在两边架设施工塔架，主拱肋分节段从拱脚向拱顶悬臂施工，用斜拉索边架设施工塔架，主拱肋分节段从拱脚向拱顶悬臂施工，用斜拉索将悬臂的拱肋拉在塔架上。塔架的平衡是由背索来维持的，背索或将悬臂的拱肋拉在塔架上。塔架的平衡是由背索来维持的，背索或拉在地锚上或拉在边跨上。拉在地锚上或拉在边跨上。罗依溪大桥，双曲拱，罗依溪大桥，双曲拱，116m，采用悬臂法，采用悬臂法施工，施工，1974年年5月建成月建成u斜拉悬臂法斜拉悬臂法岭兜大桥拱肋安装示意图岭兜大桥拱肋安装示意图岭兜大桥第一片拱箱单肋合拢岭兜大桥第一片拱箱单肋

12、合拢u斜拉悬臂法斜拉悬臂法克罗地亚克罗地亚KrKa桥悬臂浇筑的施工桥悬臂浇筑的施工u斜拉悬臂法斜拉悬臂法巫山长江大桥塔架照片巫山长江大桥塔架照片u悬臂桁架法悬臂桁架法与斜拉悬臂施工不同，悬臂桁架法并不借助于塔架，而是将拱圈、与斜拉悬臂施工不同，悬臂桁架法并不借助于塔架，而是将拱圈、立柱与临时或永久的斜拉杆、上弦杆组成桁架，悬臂施工，跨中合立柱与临时或永久的斜拉杆、上弦杆组成桁架，悬臂施工，跨中合拢。在施工中，承受拉力的桁架上弦杆在合拢前必须锚固在地基上，拢。在施工中，承受拉力的桁架上弦杆在合拢前必须锚固在地基上，以抵抗由悬臂产生的拱脚弯矩。以抵抗由悬臂产生的拱脚弯矩。克罗地亚克罗地亚KrKa桥

13、桥悬臂浇筑的施工悬臂浇筑的施工u悬臂桁架法悬臂桁架法江界河桥，主跨江界河桥，主跨330m，1995年建成，为预应力桁式组合拱，年建成，为预应力桁式组合拱，采用悬臂桁架法施工。采用悬臂桁架法施工。u其它悬臂法其它悬臂法(a)悬臂拼装示意图悬臂拼装示意图(b)施工照片施工照片美国狱门桥施工美国狱门桥施工加拉加斯桥的施工加拉加斯桥的施工1.6 缆索吊装设备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。其中主要机具设备包括主索、起重锚固装置等四个基本组成部分。其中主要机具设备包括主索、起重索、

14、牵引索、结索、扣索、浪风索、塔架（包括索鞍）、地锚（地索、牵引索、结索、扣索、浪风索、塔架（包括索鞍）、地锚（地垅）、滑轮、电动卷扬机或手摇绞车等。垅）、滑轮、电动卷扬机或手摇绞车等。缆索吊装设备及其布置型式缆索吊装设备及其布置型式u起重索的布置图起重索的布置图u扣索的布置图扣索的布置图u索鞍构造图索鞍构造图杭州钱江四桥缆索吊装系统杭州钱江四桥缆索吊装系统v悬索桥锚碇 缆索吊装在跨越峡谷的“V形地貌，由于塔架塔身无须太高，在拱肋材料运输方便的条件下是很经济的施工方案。其不足之处在于空中对接精度较难控制、拱轴线型的控制有一定难度，分段越多，质量和工期控制越难；因此应尽量提高起吊系统的起吊能力，减

15、少分段数，就能在保障质量的前提下，加快工程进度。u注意事项注意事项工程概况工程概况本桥施工图设计某大桥采用一孔计算跨径为80m的下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，桥全长86.1m (台尾台尾)，采用两幅分离式设计,左幅桥中心桩号为K0735，右幅桥中心桩号为K0785。平面布置示意图本桥系杆拱采用“先梁后拱”的施工方法施工，即先在支架上现浇加劲纵梁及横梁，而后架设钢管拱肋，泵送管内混凝土成拱，再施工吊杆，拆除临时支架，现浇桥面板成桥。详细施工步骤见“施工流程图”。施工方法施工方法立面示意图下部结构施工施工流程图施工流程图桥面下临时支架工程的施工桥面上搭架分段安装钢管拱、风撑拆除支架 、安装并张拉吊

16、杆张拉加预应力桥面铺装施工具体施工工艺及方法具体施工工艺及方法 拱肋、风撑、吊杆拱肋、风撑、吊杆 加工加工拱肋、风撑等钢结构均应采用工厂制作，卷管方向与钢板压延方向一致，所有钢管管节均采用直缝坡口焊接。钢结构应进行喷砂除锈及表面粗糙化，钢结构表面防腐涂层采用水性无富锌涂料，干膜厚度100m（底层），环氧云铁底漆30m（过滤层）。环氧云铁中涂漆60100m（中间层），聚氨酯面漆两道235m（面层）。所有管节、构件在工厂制作时，应按1：1放大样，出厂前，应将管肋试拼，试拼时的精度要求：拱轴线实测值与设计值在竖向及水平方向的允许偏差值为：拱顶：5mm；1/4拱肋：5mm；拱脚：5mm。吊杆每榀拱肋设

17、15根厂制吊杆，吊杆间距为5.0m。吊杆采用PE7-127半平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，配套锚具采用带有纠偏装置的DS(K)7-127镦头锚，吊杆标准强度Ryb =1670MPa，破断力Nb=8162kN，吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部，固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。 已完成下部结构已完成下部结构施工流程施工流程支架施工支架施工 支架预压：根据图纸所得上部结构所有重量为217950 kg预压重量为对应位置全部恒载重量的1.2倍+施工荷载 ，计算的232950kg.预压最后连续预压最后连续三天

18、沉降量必三天沉降量必须不超过须不超过1mm/天天。采用满堂支架进行梁上施工，支架经过预压后进行搭采用满堂支架进行梁上施工，支架经过预压后进行搭设，搭设如下图。设，搭设如下图。完成桥面下临时支架的施工完成桥面下临时支架的施工; ; 台柱顶安装永久支座，现台柱顶安装永久支座，现浇端横梁、拱脚、加劲纵梁及中横梁，张拉预应力束。浇端横梁、拱脚、加劲纵梁及中横梁，张拉预应力束。台柱顶安装永久支座台柱顶安装永久支座支座处大样支座安装示意图在支架上现浇拱脚，加劲纵梁及横梁在支架上现浇拱脚，加劲纵梁及横梁现浇纵梁拱脚拱脚现浇横梁现浇横梁现浇横梁张拉部分加劲纵梁预应力束T1、T3、T4、T6钢束 端横梁预应力钢

19、束张拉桥面上搭架分段安装钢管拱，钢管拱拼装后安装拱肋间桥面上搭架分段安装钢管拱，钢管拱拼装后安装拱肋间的风撑；压注拱肋钢管内的微膨胀混凝土的风撑；压注拱肋钢管内的微膨胀混凝土。肋安装流程图肋安装流程图拱肋采用直角坐标法控制拱肋采用直角坐标法控制以起拱点为原点，沿桥方向和拱高建立坐标，如下图.具体坐标如图所示。钢管拱支架安装钢管拱支架安装支架安装支架安装拱肋分段及连接大样拱肋分段及连接大样拱段连接大样图拱段连接大样图 钢管拱立面图拱肋安装拱肋安装用吊车起吊钢管拱肋用吊车起吊钢管拱肋先吊装两边在进行中先吊装两边在进行中间合拢间合拢拱肋安装到位拱肋安装到位拱肋钢管的焊接拱肋钢管的焊接安装拱肋间的六道

20、风撑安装拱肋间的六道风撑风撑大样图风撑安装风撑安装拱肋、腹板开压浆孔、排气孔 安装止流阀 止流阀的制作 泵机空转试运转 泵送清水冲洗管道 泵车与混凝土输送管连接 坍落度试验 混凝土溢出后停止注浆钢管混凝土压注钢管混凝土压注施工流程施工流程混凝土压注混凝土压注拱肋钢管在拱顶设一组排气孔,在拱座处各设一组进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口； 拱肋内泵送混凝土必须连续进行，一次完成，中途不得停顿，待上端排气孔正常出浆后方可停止，泵送过程中应始终对拱桥进行监控，防止发生“冒顶”； 钢管内灌注混凝土后，各开口处的封焊需等到混凝土强度达到50以后进行，并注意避免高温损伤管内的混凝土。待钢管内混

21、凝土达到设计强度后：待钢管内混凝土达到设计强度后： 拆除拱拆除拱肋安装支架；安装并张拉吊杆肋安装支架；安装并张拉吊杆.拆除拱肋安装支架拆除拱肋安装支架吊杆安装步骤吊杆安装步骤吊杆安装一般包括放盘、挂索、横梁安装、高程调整、吊杆防护五个步骤吊杆放盘吊杆放盘吊杆挂索流程吊杆挂索流程吊杆从拱腹下向上穿吊杆从拱腹下向上穿 对于靠近拱顶的长吊杆，对于靠近拱顶的长吊杆，首先在拱背上正对吊杆孔首先在拱背上正对吊杆孔高度约高度约50cm处设一转向处设一转向轮，将提升吊杆的牵引绳轮，将提升吊杆的牵引绳通过转向轮从吊杆上螺母、通过转向轮从吊杆上螺母、上球铰、拱肋预埋管穿过上球铰、拱肋预埋管穿过备用。人工将吊杆运至

22、待备用。人工将吊杆运至待挂索吊杆孔下，将上锚头挂索吊杆孔下，将上锚头内锚环吊具与吊杆牵引绳内锚环吊具与吊杆牵引绳相连。然后徐徐收紧牵引相连。然后徐徐收紧牵引绳将吊杆从拱下提升穿过绳将吊杆从拱下提升穿过拱肋预埋管，当上锚头露拱肋预埋管，当上锚头露出拱背锚垫板后，即可边出拱背锚垫板后，即可边提升，边旋上上锚头螺母，提升，边旋上上锚头螺母，直至达到螺母标记位置，直至达到螺母标记位置，放松牵引绳将吊杆悬挂于放松牵引绳将吊杆悬挂于拱背上。拱背上。吊杆从拱背上向下挂索吊杆从拱背上向下挂索 首先将下锚头的螺母球首先将下锚头的螺母球旋下，上锚头的螺母旋旋下，上锚头的螺母旋至计算好的标记位置。至计算好的标记位置

23、。其次其次 连接上吊装用内连接上吊装用内锚环吊具起吊运至待安锚环吊具起吊运至待安装处，然后人工在拱背装处，然后人工在拱背吊杆锚垫板处安装好球吊杆锚垫板处安装好球铰，将下锚头竖直对准铰，将下锚头竖直对准吊杆预埋管，徐徐下降吊杆预埋管，徐徐下降工作吊篮直至吊杆悬挂工作吊篮直至吊杆悬挂于拱背上。于拱背上。根据图中所示数值进行对准梁下吊杆位置张拉吊杆张拉吊杆吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部，固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。 封锚施工封锚施工拆除桥面下临时支架；拆除桥面下临时支架；张拉加劲纵梁剩余的预应力束T2，T5；型桥面板型桥面板型桥面板型桥面板面板布置图面板施工面板施工桥面板采用整体桥面板，板厚桥面板采用整体桥面板，板厚25cm,并加腋并加腋3015cm。 面板布钢筋绑扎面板布钢筋绑扎安装桥面排水设施安装桥面排水设施桥面排水采用内径 100mm铸铁泄水管，桥面雨水直接排入河道。 泄水管构造图 泄水管平面布置示