桥梁施工：课件-10（顶推施工与拱桥施工）

1、66 顶推法 一、概述 1、概念 顶推法：沿桥梁纵轴方向，在桥台后设置预制场，分段预制梁段并利用纵向预应力筋将各段梁体连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚四氟乙烯板组成的滑动装置，将梁段向对岸推进。分段预制，分段顶推，全部顶推就位后，落梁、更换正式支座，完成施工。 2、施工概况顶推施工法源于钢桥拖拉架设法千斤顶代替卷扬机和滑车组 改善启动时的冲动滑板、滑道代替滚筒 避免线接触，保证薄壁箱式结构的 屈折安全 3、顶推施工法的特点1.机具设备简便，无需大型起吊设备；2.节省施工用地，工厂化制作，能保证构件质量；3.模板可周转；4.不影响通航；5.节约劳力，施工安全；6.顶推过程中

2、的反复应力，使梁高取值大，临时束 多，张拉工序繁琐；7.随着桥长的增大，施工进度较慢。 4、顶推施工法的适用情况适应：连续梁，结合梁（桥面板），简支梁，拱 桥（桥面纵梁），斜拉桥（主梁）等结构不适应：多跨变高梁、曲率变化的曲线桥和竖向 曲率大的桥梁。 受顶推悬臂弯矩的限制，顶推跨径大于 7080米不经济 5、顶推施工法的施工工序预制：在桥轴线端部设预制厂制梁顶推：待砼达到强度后，张束，向前顶推支座安装：梁就位后，整体顶梁，安装正式支座 张拉后期预应力筋更换支座桥面工程放松部分预应力筋，拆除辅助设施桥面横向联系管道压浆顶推预制节段预制场准备工作制作底座预制节段张拉预应力筋顶推就位安装顶推设备模板

3、工作、钢筋和混凝土准备管道压浆 二、预制场地（一）预制场地 预制梁体和顶推过渡的场地，包括主梁节段的浇筑平台和模板、钢筋和钢索的加工场地，混凝土搅拌站以及砂、石、水泥的堆放和运输路线用地。 （二）预制场地长度 预制场地的长度需要有预制节段长的三倍以上，影响因素有： 主梁节段分段长； 每节段为全断面或分次浇筑； 拼装导梁的场地； 第一跨顶出时，梁体的倾覆稳定安全。 （三）预制梁段的技术要求 1.底板平整度，要有一定的刚度和硬度。 2.严格控制钢筋、预应力筋孔道、预埋件的位置。 3.严格控制混凝土的浇筑质量。 4.尽可能采用机械化装拆模板。 三、顶推方法的分类 （一）按顶推力的施加位置分： 1.

4、单点顶推：一对顶推装置集中在桥台上或某一桥墩，其它墩台仅设滑道。顶推力要求大。 2. 多点顶推：在每个桥墩、台（不包括临时墩）上都设有一对顶推装置。要求千斤顶同步运行。 （二）顶推装置类型分： 1. 水平竖直千斤顶法：由水平千斤顶和竖向千斤顶交互使用而产生顶推力。 2. 拉杆千斤顶法：由固定在墩台上的水平张拉千斤顶，通过张拉锚碇在主梁上的拉杆而使梁体前移。四、顶推的工作原理1、水平竖直千斤顶法顶梁推移落竖顶收水平顶 2、拉杆千斤顶法 拉杆穿入千斤顶柱塞和锚碇架内，并用夹片夹住，启动千斤顶移梁 五、支承设备 （一）使用与永久支座合一的滑动支承 （二）临时滑动支承临时滑动支承 六、顶推施工中横向导

5、向 位置：在预制梁段刚离开预制场的部位；在顶推施工最前端的桥墩上。 七、顶推施工梁的内力分析、力筋布置、 施工验算 （一）顶推施工梁内力变化 连续梁运营状态下支点截面出现最大负弯矩峰值，跨中附近出现最大正弯矩。 但在施工过程中，梁控制截面位置不断变化，每一个截面内力在不断变化，正负弯矩交叉出现。一般第一孔出现较大正负弯矩峰值，之后各孔正负弯矩值较稳定，顶推末尾几孔弯矩值较小。 （二）力筋布置 1.类型（1）兼顾营运与施工所需力筋； （2）满足施工需要配置力筋； （3）顶推完成，满足营运要求增加力筋。 说明： （1）、（2）类筋称前期力筋：要求构造简单，便于施工。采用直线型布筋，使梁体接近轴心受

6、压，控制顶推过程中截面上下缘不出现拉应力或不超过 抗弯强度要求。 （3）类筋称后期力筋可采用直索与弯索，锚固在箱梁的齿板上。 2.布筋和张拉施工要求： （1）在同一截面上，布筋对称、均匀，不要过于集中； （2）弯筋尽量避免平弯，应锚固在横梁后面的竖向齿板上； （3）纵向力筋在同一截面不能断筋过多，以防应力集中，也不能过于分散，增加齿板数量； （4）为能重复利用临时钢索材料，后期力筋可设计采用比临时钢索短的力筋； （5）为加强箱梁与导梁叠合部位连接，抵抗悬臂状态应力，在导梁附近的箱梁增设一定数量力筋； （6）力筋张拉顺序：先临时索后永久索；先长索后短索；先直索后弯索，上下交替，左右对称进行； （

7、7）根据受力需要，可设置三向预应力筋。 （三）施工验算的内容 1、各截面的施工内力计算和强度验算 将每跨梁体分为1015等份，计算各截面在不同施工状态产生的内力并验算截面强度。 验算荷载：梁体自重、施工机具重力、预加力、顶推力、地震力；其他影响因素（梁底不平、临时墩弹性压缩） 2、顶推过程中的稳定计算 （1）倾覆稳定计算： 最不利状态发生在顶推初期，导梁或箱梁尚未进入前方桥墩，呈最大悬臂状态。 抗倾覆稳定系数大于1.2 （2）滑动稳定：顶推初期，由于顶推滑动装置摩擦系数很小，抗滑能力很弱，当受到较大的水平力时，可能滑动失稳。 抗滑动稳定系数大于1.2 3、钢索引伸量的计算 “双控”应力控制为主

8、，伸长值校合 4、确定顶推设备、计算顶推力 顶推力： P=W（i）K1 =0.05； K1=1.2 千斤顶顶推能力： PT = K2 P/n K2=1.21.25 5 、顶推过程中，桥墩台的施工验算 H=Wtg(） 6、顶推施工时，梁的挠度计算 7、施工中临时结构的设计与计算 对前端钢导梁、临时墩、临时拉索等进行设计和内力计算。 （四）减少顶推施工时内力的措施： 主梁前端设导梁； 跨中设临时墩，缩小顶推跨径（至4060米）； 桥墩顺桥向设临时撑架，缩小顶推跨径； 主梁前端设临时塔架，以斜缆索系于梁上锚固； 当中孔跨径较大，又无法设临时墩，则变单向顶推为双向顶推。 八、导梁长度的确定 导梁长度一

9、般为顶推跨径的0.60.7倍。 导梁长，可减少主梁悬臂负弯矩，但过长则会导致导梁与箱梁接头处负弯矩和支反力的相应增加。 导梁过短，则增加主梁的施工负弯矩。 合理的导梁长度应使主梁最大悬臂负弯矩和营运阶段的支点负弯矩基本相近。 九、工程案例 （一）设计错误导致顶推梁桥倒塌 全桥长360m，桥面宽10.5m，等截面梁高2.5m 施工方法： 前5孔采用常规的钢导梁法（跨径48m）； 第6孔采用塔架法。 事故： 当主梁前端进入最后一孔时，塔架进入主孔7m 时，主梁下方因承受剪力过大，引起倒塌。 事故分析： 如果在主孔通过后，立即撤除临时缆索塔架，倒塌就不会发生；塔架使梁体承受的剪力增加一倍。 （二）包

10、头黄河公路大桥 全长810m，主孔为三联465m的预应力混凝土等高度连续梁，桥面宽12m，主梁为单箱单室梯形箱梁，混凝土标号为C50和C40两种，预应力体系为245高强钢丝辅以F氏锚和镦头锚。 每联箱梁共分17个节段预制，除首尾两个节段各长8.125m外，其余15个中间节段均为16.25m。当第一节段底板预制时，同时将导梁下弦在平台滑道上拼好，以求导梁下弦与箱梁底标高相等且平顺；每一节段混凝土分二次浇筑。 采用多点拉杆式顶推装置进行逐段预制、逐段顶推的方法。每次顶推的有效行程约5055cm。每次周期顶推的距离等于16.25m ，约需46小时。 为减少顶推过程中主梁的受力，在梁体前端设有导梁，跨

11、中设有临时墩。 由于全桥共为三联预应力混凝土连续梁，每联之间在施工中无连接。为此，全联预应力混凝土梁预制完毕后，需装上尾导梁，作长距离的全联顶推至预定的孔跨。 全联顶推到位后，拆除首尾导梁，即按设计步骤张拉后期束，先期临时束拆除，各临时墩支点卸载。 后期束张拉完毕后，根据设计允许相邻墩高差1cm的条件，分墩顶起箱梁拆除滑道，安装支座。 （三）广州市广北立交桥 变截面连续箱梁； 桥面宽：27m； 跨径组合：60+100+60； 施工方法：变截面箱梁顶推和中孔吊装架设。第七章 拱桥施工 71 概述 一、 拱桥特点 1. 受力上：在竖向荷载作用下，主拱圈主要承受轴向压力；拱脚处产生竖向反力和水平推力

12、 2. 材料上：小跨径拱桥采用圬工材料修建，大跨径桥梁采用钢筋混凝土、钢材修建。 3. 外形上：造型美观，与环境协调性较好。 二、拱桥发展阶段 1. 建国初期：修建石拱桥为主； 2. 60年代：修建双曲拱桥； 3. 70年代：修建桁架拱桥、刚架拱桥、箱形拱桥轻型拱桥； 4. 80年代：修建桁式组合拱桥，加大跨越能力； 5. 90年代：修建钢管混凝土拱桥。 三、拱桥分类 1.按建筑材料分： 圬工拱桥（砖、石、混凝土），钢筋混凝土拱桥，钢管混凝土拱桥，钢拱桥，木拱桥。 2.按桥面与主拱圈的相对位置分： 上承式拱桥，下承式拱桥，中承式拱桥。 3.按拱上建筑的形式分： 实腹式拱桥，空腹式拱桥。 4.

13、按静力体系分： 无铰拱，两铰拱，三铰拱，简支、单悬臂和连续梁拱组合式桥梁。 5. 按主拱圈的拱轴线形式分： 圆弧拱，抛物线拱，悬链线拱。 6. 按主拱圈的截面型式分： 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥。 7. 按有无水平推力分： 有水平推力拱桥，无水平推力拱桥。 8. 按主拱圈与拱上建筑的连接方式分： 简单体系拱，刚架拱，桁架拱，梁拱组合体系。 9. 按主拱圈与行车道梁刚度比分： 刚拱柔梁拱桥，刚梁柔拱拱桥，刚拱刚梁拱桥。 四、拱桥实例介绍 我国公路桥中70%为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。（一）圬工拱桥（石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝 土拱桥，跨越能力较小） 世界上跨径最

14、大的石拱桥。桥宽8m，双肋石拱桥，腹拱为9孔13m，南岸引桥3孔13m，北岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬链线（m=1.543） ，拱矢度1/5，拱肋为等高变宽度。1990湖南凤凰县的乌巢河桥 （ L=120m）（一）圬工拱桥1. 主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑对称布置5个空腹拱，两边设岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围内设3个临时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。1965广西南宁都安红渡桥（L= 100m )（一）圬工拱桥2. （二）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）

15、 1. 结构纤细轻盈，适宜于软土地基上建造。1969江苏无锡卫东桥 上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。拱矢度1/10，拱轴线设计为悬链线。为提高横断面刚度、增强双曲拱在组合过程中裸肋的稳定性，断面设计成高低拱肋，全桥29道横隔板组成整体性好的拱肋格排，合拢后上面砌筑双层拱波。1968河南嵩县前河桥 （L=150m）（二）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）2. 构思独特，充分发挥双曲拱桥构造特点，组合拼装成三叉形的双曲拱桥。1969江苏无锡民主桥（二）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）3. 1992 广东开平三埠桥 （L=60m） 单拱肋预应力混凝土系杆拱，单拱肋置于车行道中央分隔

16、带上。3）肋拱桥1. 1990江苏丹阳云阳桥（L=70m） 跨越京杭大运河，无粘结预应力系杆拱，3根拱肋，矢度1/5，拱轴系数m=1.0，单箱高1.5m，行车道刚性纵梁和无粘结预应力柔性系杆分开。预制安装法施工.（三）肋拱桥2. 主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥，矢度1/5，是当时国内跨径最大的钢筋混凝土拱桥。该桥采用劲性钢骨架施工法，缆吊装。（三）肋拱桥 1990四川宜宾小南门桥 (L=240m)3. （三）肋拱桥 1988广东广州流溪桥 （L=90m） 钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全桥采用喷塑装修工艺，建筑宏伟壮丽，已成为公园的重要景观。4. 中承装配式铁路钢筋混凝土拱，矢高40

17、m，两片拱肋中心距7.5m。拱轴线采用二次抛物线，拱肋为箱形截面，吊杆为预应力杆件。施工时先架设钢拱架，然后在拱架上由下而上分层施工，安装拱肋底板-腹板-顶板，使先安装的拱肋底板与钢拱架共同受力。在拱顶进行应力调整，改善了拱肋的受力状态。为保证结构的整体性，拱肋与桥面系相交处的一段拱肋在工地现浇。1966北京永定河七号桥 （L=150m）（三）肋拱桥 5. 1983 台湾台北关渡桥 （L=165m） 中承式5孔连续系杆拱桥，中间孔跨度为165m，两侧孔跨度为143m及44m，拱圈为抛物线。（三）肋拱桥 6. 1994台湾台北碧潭桥（L=160m） 桥面由预制预应力混凝土单箱组成，并配以Y型悬臂

18、拱圈，形成主跨为160m及2x100m无推力拱桥。引桥跨度分别为85m及57m，全桥以简洁明快的弧形曲线构成，与远山近水相协调。（三）肋拱桥7. （四）箱 拱桥 1979四川省宜宾市金沙江大桥 （L=150m） 中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆索吊装就位后再组合成整体箱。1. （四）箱 拱桥 1979四川省宜宾市金沙江大桥 （L=150m）缆索施工 1989四 川涪陵乌江大桥 （L=200m） 桥高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。 涪陵乌江大桥采用转体法施工，先在两岸上、下游组成

19、3m宽的边箱，待转体合拢后吊装中箱顶、底板，最后组成3室箱。（四）箱 拱桥2. （四）箱 拱桥 （四）箱 拱桥 1997四川万县长江大桥 L=420m劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥3. （五）刚架拱桥1989江苏无锡100米下甸桥 变截面，四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱上建筑采用23m预应力混凝土简支梁以过渡。1. （五）刚架拱桥 1993江西德兴130米太白桥 采用转体施工2. （六）桁架拱桥1976浙江宁海75米越溪桥 主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；边孔为净孔40m的双曲拱，1. （六）桁架拱桥1971浙江余杭50米里仁桥 钢筋混凝土斜拉杆式桁

20、架拱桥。拱圈矢跨比为1/8。全桥布置4片拱片，在上弦杆覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。2. （七）桁式组合拱桥 中国首创的一种桥型，它除保持桁式拱结构用料省、竖向刚度大等特点外，更具有桁梁的特性和可以采用悬臂法施工、施工阶段和运营阶段的受力趋于一致等优点。 桁式组合拱为三室箱形截面，桁架片按节段分件预制，采用人字扒杆悬拼安装。1990四川自贡160米牛佛沱桥 主跨为组合预应力混凝土桁架拱。全宽13.4m，拱圈高2.7m，宽10.56m，矢跨比为1/6。采用起重量1200KN钢格构人字扒杆和直径32mm 40Si2MnV级钢轧丝锚碇体系悬臂拼装。1995贵州省330米江界河桥 （八）钢管混凝土拱桥 1998浙江义乌80米宾王桥 单肋钢管混凝土系杆拱桥，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；边跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m