任务14拱桥施工（有支架、无支架施工）

1、拱桥施工 拱桥的施工方法，归纳起来有两大类：有支架施工和无支架施工。 前者常用于石拱桥和混凝土预制块拱桥； 后者多用于肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱及钢管拱桥等。也有采用两者结合的施工方法。 一、有支架施工 有支架施工主要工序包括材料准备、拱圈放样、拱架制作与安装、拱圈与拱上建筑的砌筑、最后落架并完成其余部分的施工。 (一) 拱架 1. 拱架的型式和构造 拱架的种类很多，按使用材料可分为钢拱架、木拱架、竹拱架及“土牛拱胎等型式。 拱架按其构造类型可分为满布式拱架、拱式拱架、混合拱架等。(1)满布式拱架 优点是施工可靠，技术简单、对木材和铁件规格要求较低。 缺点是材料用量大，受洪水威胁大，在水深流

2、急、漂流物较多及要求通航的河流上不能采用。 满布式拱架通常有拱盔、卸架设备、支架三部分组成。 一般常用形式有：立柱式和撑架式。 立柱式拱架 撑架式拱架 利用废桥现浇大跨箱形拱 (2)拱式拱架 与满布式拱架相比，拱式拱架不需下部支架，因此不受洪水、漂流物的影响，在施工期间能维持通航，适应于墩高、水深、流急或要求通航的河流。 2. 拱架的设计、制作与安装 1)拱架的计算应考虑拱架自重荷载，拱圈圬工重量、施工人员及机具重量、横向风力等。为一般采用图解法，认为节点不承受拉力，拱架的斜梁除受轴向力外，还承受拱石正压力引起的弯矩，应按压弯构件计算。斜撑、立柱按压杆计算。模板按受弯构件计算。斜夹木和横夹木作

3、为增强稳定之用，按构造设置。应对拱架承受荷载后产生的弹性和非弹性变形，拱圈卸落拱架后由于自重、温度变化、及墩台位移等影响因素产生的弹性下沉进行计算，确定拱架预留拱度。 2)拱架的制作与安装在制作拱架前一般在样台上按1:1放出拱架大样，制作杆件样板。钢拱架一般采用桁架式。拱顶及拱脚的构件及下弦配件、铰、落架设备则可按桥跨形式配制。放样时应计入拱架预拱度。杆件加工完毕，一般须进行12片试拼，对构件作局部修改后即可在桥孔中安装。支架预压（余姚双溪口水库大桥） 3. 拱架的卸落 为保证拱架能按设计要求均匀下落，一般可采用简单木楔、组合木楔、砂筒等作卸架设备。 木楔宜用硬木制成，简单木楔剖面应刨光成1：

4、61：10的斜面，卸架时简单木楔可用锤轻轻敲击木楔的小头。 组合木楔只需扭动螺栓，则木楔徐徐下降。 砂筒可用铸铁或木料制成，卸架时只需打开泄砂孔，使砂徐徐流出，并可通过控制流出砂的多少，控制下降量及速度。 拱架卸架设备 卸架一般按以下程序，分三个节段进行，每次降1/3降落量。对于满布式拱架的中小跨径拱桥，可从拱顶开始，逐次向拱脚对称卸落；对于大跨径的悬链线拱圈，为避免拱圈发生“M”形的变形，也有从两边L4处，逐次对称地向拱脚和拱顶均衡地卸落。多孔连续拱桥施工时，还应考虑相邻孔间的影响。拱架的拆除 （二）拱圈及拱上建筑的施工 1. 拱圈的施工 修建拱圈时，为保证在整个施工过程中拱架受力均匀，变形

5、最小，使拱圈的质量达到设计要求，必须选择适当的方法和顺序。 小拱桥的施工 跨径10m15m的拱圈，最好在拱脚预留空缝，由拱脚向拱顶按全宽、全厚进行砌筑。 大、中跨径的拱桥，一般采用分段施工或分环(分层)与分段相结合的施工方法。 当跨径大、拱圈厚度较大，由多层拱石或预制混凝土块等组成时，可将拱圈全厚分层(即分环)施工，按分段施工法修建好一环合龙成拱，待砂浆或混凝土强度达到设计要求后，再浇筑上面的一环。 分段时对称施工的顺序 分环分阶段砌 2. 拱上建筑的施工拱上建筑的施工，应在拱圈合龙，混凝土或砂浆达到设计强度30后进行。实腹式拱上建筑，应由拱脚向拱顶对称地砌筑。当侧墙砌筑好以后，再填筑拱腹填料

6、及修建桥面结构等。空腹式拱桥一般是在腹孔墩砌完后就卸落拱架，然后再对称均衡地砌筑腹拱圈，以免由于主拱圈的不均匀下沉而使腹拱圈开裂。拱上建筑的施工（护拦纵梁钢筋安装完毕） 二、缆索吊装施工 缆索吊装施工大致包括：拱箱(肋)的预制、拱箱(肋)的移运和吊装、主拱圈的安砌、拱上建筑的灌砌、桥面结构的施工等主要工序。最有代表性的是缆索吊装设备及吊装方法和加载程序。 缆索吊装布置示意图 （一）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

7、具。 缆索吊装施工全景图 钢塔架与地锚 简易锚碇 （二）吊装方法和加载程序 1吊装方法 采用缆索吊装施工的拱桥，其吊装方法应根据桥的跨径大小，桥的总长及桥的宽度等具体情况而定。 拱桥的构件一般在河滩上或桥头岸边预制和预拼后，送至缆索下面，由起重行车起吊牵引至指定位置安装。 构件吊装 2加载程序 1)考虑施工加载程序的目的和意义 当拱箱(肋)吊装合龙成拱后，如何合理安排后续各工序，对保证工程质量和施工安全都有重大影响。 施工加载程序设计的目的，就是要在裸拱上加载时，使拱肋各个截面在整个施工过程中，都能满足强度和稳定的要求。并在保证施工安全和工程质量的前提下，尽量减少施工工序，便于操作，以加快桥梁

8、建设速度。 2)施工加载程序设计的一般原则 对于中、小跨径拱桥，当拱肋的截面尺寸满足一定的要求时，可不作施工加载程序设计。按有支架施工方法对拱上结构作对称、均衡的施工。 对于大、中路径的箱形拱桥或双曲拱桥，一般多按分环、分段、均衡对称加载的总原则进行设计。 在多孔拱桥的两个邻孔之间，也须均衡加载。两孔的施工进度不能相差太远，以免桥墩承受过大的单向推力而产生过大的位移，造成施工进度快的一孔的拱顶下沉，邻孔的拱顶上冒，而导致拱圈开裂。 下图为一座连续多孔等跨径85m的箱形拱桥的施工加载程序(拱箱吊装为闭口箱)。其程序如下： 1先将各片拱箱逐一吊装合龙，形成一孔裸拱圈。然后将全部纵、横接头处理完毕，

9、即浇加载程序注接头混凝土，完成第一阶段加载。 2浇筑拱箱间的纵缝混凝土。纵缝应分为两层浇筑，先只浇到大约箱高一半处，等其初凝后再浇满全高与箱顶齐平，横桥向各缝齐头并进。注意，下层纵缝应分段浇筑。图中、各步骤为纵缝浇筑。 3拱上各横墙加载。先砌筑1#、2#横墙至3#横墙底面高度；再砌筑1#、2#、3#横墙至4#横墙底面高度；最后全部横墙(包括小拱拱座)同时砌筑完毕(左、右两半拱对称、均衡、同时进行)。见图中、各步骤。 4安砌腹拱圈及主拱圈拱顶实腹段侧墙。由于拱上横墙断面单薄，只能承受一片预制腹拱圈块件的单向推力，因此，安砌腹拱圈时，应沿纵向逐条对应安砌，直至完毕。见图中。 5以后各步骤按常规工艺

10、要求进行，可不作加载验算。 加载程序设计图 （三）案例-缆索吊装施工步骤 基础施工1、拱座基础开挖。2、施工拱座基础。3、架设缆索吊装索塔。4、架设缆索吊装主索 拱箱缆索吊装11、分9段吊装，先对称吊装，两片第一段。2、吊装角度为2060度 拱箱缆索吊装21、对称吊装完两岸第二段箱拱，并挂相应的扣索。2、重复吊装第三段、第四段箱拱。3、吊装拱顶段 拱箱缆索吊装31、拱顶段合龙拆除拱箱上相应的扣索。2、对拱上横系梁、拱上立柱、盖梁进行施工 施工成桥1、桥台基础开挖。2、桥台施工。3、边跨桥墩施工。4、完成桥面施工 三、劲性骨架施工 劲性骨架施工拱桥就是在事先形成的桁式拱骨架上分环分段浇筑混凝土，

11、最终混凝土箱板拱或肋拱。 目前已普遍采用由钢管混凝土作为上下弦杆的桁构式结构作为劲性骨架，其特点是:刚度大、用钢量省、经济、安全。 （一）劲性骨架法施工步骤 (1)在现场按设计进行骨架1:1放样、下料、加工以及分段拼装成型。 (2)采用缆索吊装法进行骨架的安装、成拱。对钢管混凝土骨架成钢管骨架后还需采用泵送法浇筑管内混凝土，以形成最终的骨架结构。 (3)在骨架上悬挂模板浇筑混凝土拱圈(分环、分段、多工作面进行)。拱圈劲性骨架分段吊装(重庆万县长江大桥) 骨架合龙 浇筑箱形拱圈混凝土(重庆万县长江大桥) 竣工后的重庆万县长江大桥 （二）劲性骨架法施工特点 1)采用强度高、承载力大、延伸量小、变形

12、稳定的钢绞线作斜拉索，减少了架设过程中骨架的不稳定非弹性变形。 2)采用千斤顶张拉系统对斜拉索加卸拉力、收放索长，具有张拉能力大、行程控制精度高、索力调整和控制灵活、锚固可靠等优点。 3)斜拉扣挂体系自成系统，不受缆索吊装系统干扰。 4)可以准确地根据施工控制计算值对结构变形和内力进行调整，同时又可为控制分析提供准确的数据。四、转体施工 其基本原理是：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(或设计高程)合龙成拱。 根据其转动方位的不同分为平面转体、竖向转体和平竖结合转体三种。 特点是：结构合理，受力明

13、确，节省施工用料，减少安装架设工序，变复杂的、技术性强的水上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，减少施工费用和机具设备，造价低。 （一）平面转体 平面转体施工就是按照拱桥设计高程在岸边预制半拱，当结构混凝土达到设计强度后，借助设置于桥台底部的转动设备和动力装置在水平面内将其转动至桥位中线处合龙成拱。 平面转体分为有平衡重转体和无平衡重转体两种。 有平衡重转动（佛山东平大桥） 无平衡重转体（贵州北盘江大桥） 1. 有平衡重转体 有平衡重转体施工的转动体系一般包括底盘、上转盘、锚扣系统、背墙、拱体结构、拉杆(拉索)等部分。有平衡重转体施工的转动体系 目前国内

14、使用的转动装置主要有两种：一是以四氟乙烯作为滑板的环道承重转体；二是以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转体。（a）聚四氟乙烯环道构造三种铰的构造示意图 滑道与滚轮转动装置 牵引系统由卷扬机(绞车)、倒链、滑轮组、普通千斤顶等组成。牵引式动力系统 近来又出现了采用能连续同步、匀速、平衡、一次到位的自动连续顶推系统提供转动动力的实例。 自动连续顶推式动力系统 2. 无平衡重转体 无平衡重转体施工体系包括三部分：(1)锚固体系 由锚碇、尾索、平撑、锚梁(或锚块)及立柱组成。(2)转动体系 转动体系则由上下转动构造、拱体及扣索组成。(3)位控体系 为有效控制拱体在转动过程中的转动速度和位置，常由系在拱体

15、顶端扣点的浪风索与无级调速自控卷扬机、光电测角装置、控制台组成位控系统。 无平衡重转体施工内容及步骤： (1)转动体系施工(包括下转轴、转盘及环道设置、拱座设置及拱体预制、立柱施工、锚梁、上转轴、扣索安装等)。这一部分施工主要要保证各部件制作安装精度及环道的平整度。 (2)锚碇系统施工(包括锚碇施工、安装轴向及斜向平撑、张拉尾索与扣索等)。 (3)拱体转动、合龙与松扣。 （二）竖向转体 竖向转体施工是在桥台处先竖向预制半拱，然后在桥位平面内绕拱脚将其转动合龙成拱。 竖向转体施工有两种方式： 一是竖直向上预制半拱，然后向下转动成拱。 二是在桥面以下俯卧预制半拱然后向上转动成拱。 丫髻沙大桥的竖向

16、转体 （三）平竖结合转体 平竖结合转体基本方法与前述相似，但其转轴构造较为复杂。 以下以佛山东平大桥为例介绍平竖结合转体的施工过程。1拱桁制作 北岸拱桁在拱胎上制作完成 2竖转施工 利用提升架提升北岸拱桁（竖转） 南岸拱桁竖转到位后，正在安装中跨和边跨间的桥面系 在边跨端部配置平转需要的平衡重 即将“平转”180度 3. 平转施工上转盘 不锈钢板的滑道 套同步千斤顶 合龙在即 4合龙 东平大桥顺利合龙 五、悬臂施工 (一) 悬臂浇筑法 悬臂施工法就是指拱圈、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上。其施工程序如下图所示。 悬臂浇筑施工程序 为防止计算与实际差别过大，施工前须做施工模拟