拱桥1-预应力大跨拱桥

1、单跨大于60米的拱桥为大跨度拱桥什么是大跨度拱桥？什么是大跨度拱桥？引入：拱桥的分类引入：拱桥的分类根据桥面系或桥面结构在拱桥上部结构里面中的位置，拱桥可分为上承式、中承式、下承式 。拱肋是拱肋是拱桥拱桥主拱圈的骨架主拱圈的骨架有关拱肋有关拱肋：19971997建成的四川万县长江大桥建成的四川万县长江大桥 （L=420m)L=420m)花鱼洞桥花鱼洞桥 贵州道真县贵州道真县 360m 360m 广州丫髻沙大桥广州丫髻沙大桥。四川巫山长江大桥四川巫山长江大桥 20042004拱桥主要优缺点拱桥主要优缺点： 主要优点主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、跨越能力大；能充分做到就

2、地取材；耐久性好，养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。 主要缺点：主要缺点： 1 1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基较大，增加了下部结构的工程量，对地基 要求也高；要求也高； 2 2）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价；或设置单向推力墩，增加了造

3、价； 3 3）上承式拱桥的建筑高度较高。）上承式拱桥的建筑高度较高。20世纪世纪50年代以钢筋混凝土肋拱和箱形拱的发展为主年代以钢筋混凝土肋拱和箱形拱的发展为主20世纪世纪60年代年代,为适应广大农村地区发展农业的要求为适应广大农村地区发展农业的要求,曾创建曾创建一种采用简易机具施工的双曲拱桥。一种采用简易机具施工的双曲拱桥。20世纪世纪70年代后拱桥向更大跨度发展年代后拱桥向更大跨度发展,主要采用预制拼装主要采用预制拼装的钢筋混凝土拱桥的钢筋混凝土拱桥近年来，我国在传统的无支架吊装施工工艺上取近年来，我国在传统的无支架吊装施工工艺上取得了突破，创建了缆索吊装、千斤顶、钢绞线斜得了突破，创建了

4、缆索吊装、千斤顶、钢绞线斜拉扣挂悬拼施工工艺拉扣挂悬拼施工工艺拱桥的施工方法拱桥的施工方法拱桥的施工拱桥的施工有支架施工有支架施工无支架施工无支架施工用于中小跨径的石用于中小跨径的石拱桥钢筋混凝土拱拱桥钢筋混凝土拱桥桥(现浇混凝土拱现浇混凝土拱桥及混凝土预制块桥及混凝土预制块砌筑的拱桥砌筑的拱桥);悬臂施工法悬臂施工法缆索吊装施工法缆索吊装施工法转体施工法转体施工法用于大跨度拱桥用于大跨度拱桥劲性骨架施工1 1悬臂施工法悬臂施工法悬臂桁架法悬臂桁架法悬臂施工法悬臂施工法自由悬臂拼装法自由悬臂拼装法斜拉悬臂法斜拉悬臂法悬臂施工法是钢拱桥最主要的施工方法悬臂施工法是钢拱桥最主要的施工方法, ,根据

5、施工根据施工中临时辅助设施与拱圈组成的受力结构的不同中临时辅助设施与拱圈组成的受力结构的不同1) 1)自由悬臂法自由悬臂法 实际悬臂半拱仍需要辅助结构实际悬臂半拱仍需要辅助结构,一般采用少量拉索拉住上弦使拼装过程中半拱能一般采用少量拉索拉住上弦使拼装过程中半拱能以悬臂曲梁承受拱圈的自重以悬臂曲梁承受拱圈的自重,只不过这种辅助结构只不过这种辅助结构(如拉索如拉索)与斜拉悬臂法相比非常与斜拉悬臂法相比非常小小,因而称之为自由悬臂拼装法。由于钢拱桥的构件均为加工好的构件且构件重因而称之为自由悬臂拼装法。由于钢拱桥的构件均为加工好的构件且构件重量不大量不大,所以施工中常采用自由悬臂拼装法进行架设。狱门

6、桥、悉尼港桥等就采所以施工中常采用自由悬臂拼装法进行架设。狱门桥、悉尼港桥等就采用了这一方法用了这一方法(如图如图1所示所示)。在采用自由悬臂施工法时。在采用自由悬臂施工法时,还可以通过使用独立的临还可以通过使用独立的临时支承时支承,来减小自由悬臂长度。贝永桥就是采用了这种方法。来减小自由悬臂长度。贝永桥就是采用了这种方法。狱狱门门大大桥桥（310米）米）2)2)斜拉悬臂施工法斜拉悬臂施工法大跨度钢拱桥中广泛使用的施工方法大跨度钢拱桥中广泛使用的施工方法,此法先在两边搭设施工塔架此法先在两边搭设施工塔架,用拉索拉住悬用拉索拉住悬臂的拱肋。主拱肋分节段施工臂的拱肋。主拱肋分节段施工,节段间接头用

7、拉索扣挂于塔架上。塔架的平衡由节段间接头用拉索扣挂于塔架上。塔架的平衡由背索来维持背索来维持,背索锚固于地锚或边跨上。施工时逐渐向拱顶悬拼拱肋节段背索锚固于地锚或边跨上。施工时逐渐向拱顶悬拼拱肋节段,直至全直至全桥合龙。美国桥合龙。美国Eads桥是最早采用这种施工方法的桥梁。该桥不仅因首次把钢材应桥是最早采用这种施工方法的桥梁。该桥不仅因首次把钢材应用于桥梁中而在桥梁史上闻名用于桥梁中而在桥梁史上闻名,更因为它是第一座采用斜拉悬臂法施工的桥梁而更因为它是第一座采用斜拉悬臂法施工的桥梁而载入桥梁史册。它所开创的斜拉悬臂施工法不仅在拱桥中得到广泛的应用载入桥梁史册。它所开创的斜拉悬臂施工法不仅在拱

8、桥中得到广泛的应用,而且而且也很快地推广到其他桥梁之中。美国新河谷桥也采用了斜拉悬臂法进行施工。同也很快地推广到其他桥梁之中。美国新河谷桥也采用了斜拉悬臂法进行施工。同时时,斜拉悬臂施工中可以先架设主拱斜拉悬臂施工中可以先架设主拱,也可以同时架设主拱和拱上建筑。美国与加也可以同时架设主拱和拱上建筑。美国与加拿大交界处的彩虹桥的施工就采用了后者拿大交界处的彩虹桥的施工就采用了后者美国美国Eads桥斜拉悬臂施工法桥斜拉悬臂施工法3) 3)悬臂桁架法悬臂桁架法将一般桁架拱两端适当位置处的上弦节点断开将一般桁架拱两端适当位置处的上弦节点断开,使两端各自成为墩台的一部分的使两端各自成为墩台的一部分的一般

9、悬臂桁架梁一般悬臂桁架梁,与墩台整体连接支承中部的桁架拱与墩台整体连接支承中部的桁架拱,其计算跨径相应就减小其计算跨径相应就减小,总的总的外形使两者成为串联式的梁拱组合体系。施工时外形使两者成为串联式的梁拱组合体系。施工时,按桁架按桁架T构逐节悬臂拼装构逐节悬臂拼装(利用人利用人字钢桅杆吊机字钢桅杆吊机),直至合龙。最后在上弦杆的两端适当位置处直至合龙。最后在上弦杆的两端适当位置处,放松预应力粗钢筋放松预应力粗钢筋,并并各自张拉两端的预应力粗钢筋各自张拉两端的预应力粗钢筋(去掉部分施工用的粗钢筋去掉部分施工用的粗钢筋),完成体系转化而构成悬完成体系转化而构成悬臂桁架拱。臂桁架拱。悬臂施工法解决

10、了大跨径拱桥无支架施工的问题，但由于需要较多的临时悬臂施工法解决了大跨径拱桥无支架施工的问题，但由于需要较多的临时设施，施工费用较高，在我国未能得到推广应用。设施，施工费用较高，在我国未能得到推广应用。缆索吊装施工法一般是由一缆索吊装施工法一般是由一孔桥的两端向中间对称进行孔桥的两端向中间对称进行,在最后一节构件吊装就位在最后一节构件吊装就位,并并将各接头位置调整到规定标将各接头位置调整到规定标高以后高以后,放松施工吊索放松施工吊索,各接头各接头合龙后撤去扣索的一种施工合龙后撤去扣索的一种施工方法。在大跨度钢管混凝土方法。在大跨度钢管混凝土拱桥的施工中获得较多应用拱桥的施工中获得较多应用缆索吊

11、装的最大单跨跨径已缆索吊装的最大单跨跨径已达达500m以上，由单跨缆索发以上，由单跨缆索发展到双跨连续缆索。在国外，展到双跨连续缆索。在国外，也应用于混凝土拱桥的建设也应用于混凝土拱桥的建设中，如日本日本第二东名富中，如日本日本第二东名富士川桥等其施工内容包括士川桥等其施工内容包括:拱拱肋肋(箱箱)的预制、移运和主拱圈的预制、移运和主拱圈的吊装，拱上建筑的砌筑和的吊装，拱上建筑的砌筑和桥面结构的施工等主要工序。桥面结构的施工等主要工序。2缆索吊装法缆索吊装法瑞典的瑞典的Askerofjord桥在施工过程中采用了缆索吊装施工法桥在施工过程中采用了缆索吊装施工法(如图所示如图所示)。拱的每段从。拱

12、的每段从岸上运到船上岸上运到船上,再运到指定的位置再运到指定的位置,然后通过悬索吊起。拱顶先安装然后通过悬索吊起。拱顶先安装,然后再向两拱然后再向两拱座对称地进行安装。座对称地进行安装。单肋吊装，单肋合拢（拱肋分三大段单肋吊装，单肋合拢（拱肋分三大段吊装吊装）吊装另一根拱肋，合拢吊装另一根拱肋，合拢 横撑吊装横撑吊装 混凝土浇筑混凝土浇筑桥面施工桥面施工拱桥初拱桥初成成是将拱圈或整个上部结构分成两个半跨，分别在河的两岸利用地形或简单是将拱圈或整个上部结构分成两个半跨，分别在河的两岸利用地形或简单支架灌筑或预制装配成半拱。然后，利用动力装置将两半拱转动至桥轴线支架灌筑或预制装配成半拱。然后，利用

13、动力装置将两半拱转动至桥轴线位置上或设计标高合拢成拱。转体施工法可减少大量的高空作业，施工安位置上或设计标高合拢成拱。转体施工法可减少大量的高空作业，施工安全，并可大幅度的减少对桥下交通的干挠。转体施工法可按转动方向分为全，并可大幅度的减少对桥下交通的干挠。转体施工法可按转动方向分为三大类：竖向转体、平面转体和平竖结合转体三种三大类：竖向转体、平面转体和平竖结合转体三种。 。目前该方法己应用。目前该方法己应用到拱桥、梁桥、斜拉桥等不同桥型的施工中，如到拱桥、梁桥、斜拉桥等不同桥型的施工中，如2000年建成的拱跨年建成的拱跨36Om的的丫髻沙大桥，丫髻沙大桥，1990年建成的四川绵阳公路跨年建成

14、的四川绵阳公路跨(铁路铁路)线桥线桥(预应力混凝土挂孔预应力混凝土挂孔式刚架式刚架)，2003年建成的北京五环路跨越石景山铁路编组站的斜拉桥等。大年建成的北京五环路跨越石景山铁路编组站的斜拉桥等。大跨桥梁采用转体施工方法，可不搭设费用较高的支架，减少安装架设程序，跨桥梁采用转体施工方法，可不搭设费用较高的支架，减少安装架设程序，把复杂的、技术性强的高空作业和水上作业变为岸边的陆上作业，不但施把复杂的、技术性强的高空作业和水上作业变为岸边的陆上作业，不但施工安全、质量可靠，有利于施工控制，而且在通航河道或跨线桥的施工中工安全、质量可靠，有利于施工控制，而且在通航河道或跨线桥的施工中可不干扰或少干

15、扰交通，具有良好的技术经济效益和社会效益可不干扰或少干扰交通，具有良好的技术经济效益和社会效益3 3 转体施工法转体施工法竖向转体施工法：竖向转体施工法：拱肋制作时的平面位置相同，但拱肋在低位或靠山仰坡上制作，拱肋制作时的平面位置相同，但拱肋在低位或靠山仰坡上制作，然后再从两边逐渐抬升或放倒预制拱肋搭接成桥。一般只在中、小跨径拱桥中使用然后再从两边逐渐抬升或放倒预制拱肋搭接成桥。一般只在中、小跨径拱桥中使用平面转体施工法：平面转体施工法：是是1979年我国四川省首创成功的一种新型施工方法，其年我国四川省首创成功的一种新型施工方法，其施工要点是：将拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形立简单支架，现

16、浇施工要点是：将拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形立简单支架，现浇或预制拼装拱肋，安装拱肋横向联系，把扣索的一端锚固在拱肋的端部或预制拼装拱肋，安装拱肋横向联系，把扣索的一端锚固在拱肋的端部（靠拱顶附近），慢速将拱肋转体（靠拱顶附近），慢速将拱肋转体180度（或小于度（或小于180度）合拢，最后再进度）合拢，最后再进行主拱圈和拱上建筑的施工行主拱圈和拱上建筑的施工。平竖结合转体：平竖结合转体：是钢管混凝土拱桥施工中对转体施工方法发展所做出的是钢管混凝土拱桥施工中对转体施工方法发展所做出的突出贡献，同时转体重量也有了极大的提高，它使桥梁转体施工法进入了突出贡献，同时转体重量也有了极大的提高，它使

17、桥梁转体施工法进入了新的发展阶段。新的发展阶段。1995年安阳文峰路立交桥（主跨年安阳文峰路立交桥（主跨135m的钢管混凝土系的钢管混凝土系杆拱）首次采用这一方法转体成功。杆拱）首次采用这一方法转体成功。1999年年10月广州丫髻沙大桥也采用月广州丫髻沙大桥也采用此法顺利合拢。丫髻沙大桥的平转重量达此法顺利合拢。丫髻沙大桥的平转重量达13685t，它的建成使我国的桥，它的建成使我国的桥梁转体施工取得了重大突破梁转体施工取得了重大突破。搭支架拼装半跨主跨与半跨边跨钢管拱搭支架拼装半跨主跨与半跨边跨钢管拱肋肋竖转主跨钢管拱肋就位，采用无平衡重转竖转主跨钢管拱肋就位，采用无平衡重转体体 利用边跨为平

18、衡重，平转主跨钢管拱肋就利用边跨为平衡重，平转主跨钢管拱肋就位位 合拢合拢一些桥梁根据具体情况选择悬臂拼装法与其他方法相结合的施工方法一些桥梁根据具体情况选择悬臂拼装法与其他方法相结合的施工方法,称称之为组合施工法。委内瑞拉首都加拉加斯之为组合施工法。委内瑞拉首都加拉加斯(Cara-cas)附近的三座姐妹桥施附近的三座姐妹桥施工时采用了悬臂拼装与缆索吊装的组合施工法工时采用了悬臂拼装与缆索吊装的组合施工法(如图如图7所示所示)。该桥先在两。该桥先在两拱脚处各修建一个塔架拱脚处各修建一个塔架,利用塔架悬臂拼装钢桁架拱肋至利用塔架悬臂拼装钢桁架拱肋至1/4跨处跨处,利用固利用固定在边跨桥墩的后拉索

19、将其悬扣挂住定在边跨桥墩的后拉索将其悬扣挂住;拱顶段的拱肋部分拱顶段的拱肋部分,在谷底利用少量在谷底利用少量支架拼装支架拼装,然后用拉索提升然后用拉索提升,拼装到指定的位置进行合龙。拼装到指定的位置进行合龙。2003年建成通车年建成通车被誉为被誉为“世界第一拱世界第一拱”的上海卢浦大桥的上海卢浦大桥,550 m的跨度为世界同类桥梁第的跨度为世界同类桥梁第一一,比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32 m,比悉尼港大桥长比悉尼港大桥长47 m,该该桥采用了斜拉悬臂和缆索吊装组合的施工方法。桥采用了斜拉悬臂和缆索吊装组合的施工方法。4 4组合施工法组合施工法5 5

20、劲性骨架施工劲性骨架施工拱桥劲性骨架施工就是在事先形成的析式拱骨架上分环分段浇筑混凝土，最终形拱桥劲性骨架施工就是在事先形成的析式拱骨架上分环分段浇筑混凝土，最终形成钢筋混凝土箱板拱或肋拱。析式拱骨架在施工过程中起支架作用，在拱圈形成成钢筋混凝土箱板拱或肋拱。析式拱骨架在施工过程中起支架作用，在拱圈形成后被埋于混凝土并成为截面的一部分。是国外早期采用的无支架施工方法之一。后被埋于混凝土并成为截面的一部分。是国外早期采用的无支架施工方法之一。劲性型钢骨架刚度大，但用钢量也较大。由于其用钢量大，过去施工控制技术落劲性型钢骨架刚度大，但用钢量也较大。由于其用钢量大，过去施工控制技术落后等原因，该法以

21、前使用并不广泛。我国在后等原因，该法以前使用并不广泛。我国在20世纪世纪80年代开始，由于大跨度混凝年代开始，由于大跨度混凝土拱桥的大量出现以及高强度、经济的骨架材料和施工控制技术的发展，在大跨土拱桥的大量出现以及高强度、经济的骨架材料和施工控制技术的发展，在大跨径混凝土拱桥施工中广泛采用了劲性骨架法，其中最大跨度已经达到径混凝土拱桥施工中广泛采用了劲性骨架法，其中最大跨度已经达到42Om(重庆重庆万州长江大桥万州长江大桥)。随跨径增大，半劲性骨架施工难度也越突出。直到采用钢管作为。随跨径增大，半劲性骨架施工难度也越突出。直到采用钢管作为劲性骨架，才使得这一方法得到真正的发展。劲性骨架，才使得

22、这一方法得到真正的发展。1990年以来，钢管混凝土在拱桥上年以来，钢管混凝土在拱桥上的应用在我国发展很快。的应用在我国发展很快。主拱的横截面是整块的实体矩形截面的拱桥主拱的横截面是整块的实体矩形截面的拱桥板拱可分为实体板拱和空心板拱。板拱可分为实体板拱和空心板拱。实体板拱多为砖、石拱桥。其截面是整体的实心矩形板。板实体板拱多为砖、石拱桥。其截面是整体的实心矩形板。板拱具有构造简单，施工方便的优点是中、小踌拱桥最常用拱具有构造简单，施工方便的优点是中、小踌拱桥最常用的的截面型式。实体板拱可建成等截面圆弧拱、等截面或变截面型式。实体板拱可建成等截面圆弧拱、等截面或变截面悬链线拱。在截面积相同的条件

23、下，实体矩形截面比其截面悬链线拱。在截面积相同的条件下，实体矩形截面比其它类型它类型(肋板式、双曲拱式、箱型截面肋板式、双曲拱式、箱型截面)的截面抵抗力矩要小，的截面抵抗力矩要小，在弯矩作用下，材料强度没有得到充分利用，所以通常在地在弯矩作用下，材料强度没有得到充分利用，所以通常在地基条件较好的中、小跨石砌拱或混凝土预制块拱桥里应用基条件较好的中、小跨石砌拱或混凝土预制块拱桥里应用空心空心(卡砌卡砌)板拱，是把混凝土预制扳作成空心，挖空面积可板拱，是把混凝土预制扳作成空心，挖空面积可达达40 60。一般基箱在拱架上拼砌。一般基箱在拱架上拼砌(拱架宽拱架宽1.62.0 m即即可可)，两侧分箱为横向对称卡砌，从而北省拱架用料。空心，两