第二章第二节拱桥施工

第二章上承式拱桥

第一节上承式拱桥的设计与构造

第二节上承式拱桥的施工第三节拱桥的计算满膛支架、拱架(圬工拱桥)就地砌筑简易排架+吊装设备预制安装就地浇筑拱架梁式支架(组合体系拱)满膛支架劲性骨架法有支架施工斜吊式悬浇法劲性骨架与塔架斜拉联合法悬臂桁架法塔架斜拉索法悬拼法悬浇法悬臂法缆索吊装法有平衡重无平衡重平转竖转竖转和平转的组合转体施工法无支架施工拱桥的施工方法第二节上承式拱桥的施工

一、有支架施工

二、缆索吊装施工三、劲性骨架施工四、转体施工五、悬臂施工一、有支架施工在事先设置的拱架上进行拱体的砌筑、浇注、安装，最后落架并完成余部分施工。适用情况：砖石、混凝土块、混凝土拱桥 砖石拱圈及拱上建筑砌筑 钢筋混凝土拱圈就地浇注

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑

1、拱架及拱石的准备 2、拱圈砌筑顺序 3、拱圈三分法砌筑 4、拱架预压 5、分段支撑砌筑 6、拱圈合拢 7、拱上建筑安装1、拱架及拱石的准备－拱圈施工放样拱圈或拱架的准确放样，是保证拱桥符合设计要求的基本条件之一。石拱桥的拱石，要按照拱圈的设计尺寸进行加工，为了保证尺寸准确，需要制作拱石样板。一般采用放出拱圈大样的办法来制作样板，即在样台上将拱圈按1：1的比例放出大样，然后用木板或锌铁皮在样台上按分块大小制成样板，并注明拱石编号，以利加工。样台必须保证在施工期间不发生过大变形。对于对称的拱圈，为节省场地，可只放出半孔大样。常用的放样方法有直角坐标法、多圆心法等。拱弧分点越多，用这种方法放出的拱圈尺寸越精确。

拱架要求：

结构简单，稳定性好，可重复使用。

拱架在各种施工荷载作用下，其内力须经计算确定。

拱架安装时，应预先设置预拱度，以抵抗施工过程中的各种变形和下沉。预拱度值采用二次抛物线分配。拱架的卸落时间应严格掌握，卸落设备应简单可靠。支架基础必须稳固，承重后应能保持均匀沉降且沉降值不得超过预计范围。1、拱架及拱石的准备－拱架构造及安装拱架构造拱架构造万能杆件1、拱架及拱石的准备－拱架的设计计算拱架的计算荷载拱架的圬工重量。不分环砌筑时，按拱圈全部厚度计入。分环砌筑时，按实际作用于拱架的环层计算，一般计入拱圈总重的60～75%；对于大跨径拱桥，分环数多，拱架高，相对刚度较小，应根据施工工序进行整体分析。模板、垫木、拱架与拱圈之间各种材料的重量。拱架自重。排架式木拱架包括铁件可按6.5kN/m３估算。三铰木拱架可按2.5～3.5kN/m估算。人员、机具重量。一般可按2.0kN/m2估计。横向风力。验算拱架稳定性时应考虑横向风力。横向风力可参考《公路桥涵设计规范》计算，也可假定为1.0kN/m2。1、拱架及拱石的准备－施工预拱度预拱度定义：为保证桥梁的成桥立面线形符合设计要求，使上部构造在卸架后能获得满意的外形，需要在施工时对结构预设一定的，以克服支架的下沉、梁体自身挠度等的变形。该反向拱度即预拱度。拱圈施工时和卸架后会产生下列弹性挠度及下沉变形：

1．拱圈由自重所产生的弹性挠度；

2．拱圈由温度变化所产生的弹性挠度；

3．拱圈由墩台、支座变形、位移而产生的弹性挠度；

4．混凝土拱圈因混凝土硬化收缩所产生的挠度；

5．拱架和支架在设计荷载下的弹性及非弹性变形、及由于卸拱设备的非弹性压缩所产生的非弹性下沉；

6．拱式拱架在设计荷载下的弹性挠度和非弹性下沉、；

7．支架基础在受载后的非弹性压缩;1、拱架及拱石的准备－预拱度的设置拱架在拱顶的总预拱度除按上列方法进行计算外，对一般砖石混凝土拱桥并可按经验取为进行校核或估算。对于大跨径拱桥，总预拱度值宜根据施工工序进行整体结构分析后得出。设置预拱度时，应按在拱顶处为全部变形值，在拱脚处为零设置；其余各点可按拱轴纵坐标高度比例或按二次抛物线分配。f—跨中矢高L——跨径取左支点为坐标原点砂担沟大桥拱架云南元磨路桥

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑

1、拱架及拱石的准备

2、拱圈砌筑顺序

3、拱圈三分法砌筑 4、拱架预压 5、分段支撑砌筑 6、拱圈合拢 7、拱上建筑安装（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑2、拱圈砌筑顺序对于满布式拱架，可从拱脚至拱顶依次对称砌筑，于拱顶合拢；对于拱式拱架，在砌筑拱脚的同时预压拱顶和1/4部位。

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑

1、拱架及拱石的准备 2、拱圈砌筑顺序

3、拱圈三分法砌筑

4、拱架预压 5、分段支撑砌筑 6、拱圈合拢 7、拱上建筑安装

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑3、拱圈三分法砌筑分段砌筑：先同时砌筑I、II，然后砌筑III，最后砌筑拱顶合拢。分环砌筑：大跨厚拱圈可采用2环或3环砌筑，砌筑一环合拢一环，砌筑完一环养护数日后再砌筑上一环，下环和拱架共同负担上环重力。上下环间应齿牙相接，以免产生剪切裂缝。分阶段砌筑：为争取时间，使拱架受力均匀而采取的同环分段及分层分阶段交叉砌筑方法。（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑3、拱圈三分法砌筑分段砌筑：先同时砌筑I、II，然后砌筑III，最后砌筑拱顶合拢。

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑

3、拱圈三分法砌筑分环砌筑分阶段砌筑

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑

1、拱架及拱石的准备 2、拱圈砌筑顺序 3、拱圈三分法砌筑

4、拱架预压 5、分段支撑砌筑 6、拱圈合拢 7、拱上建筑安装

（一）砖石拱圈及拱上建筑砌筑4、拱架预压：为有效防止砌筑过程中产生不正常变形和开裂，常需要对拱圈进行预压。5、分段支撑砌筑：当矢跨比大时，拱圈砌石会滑动，需要采取分段支撑砌筑方法，如三角撑6、拱圈合拢：可在拱顶及1/4处同时合拢，使拱架受力对称、均匀；合拢温度应选在年平均温度附近；7、拱上砌体砌筑：应在主拱圈完成达到一定强度后进行，常常是在砌筑拱上侧墙或横墙后才卸落拱架。一、有支架施工（二）钢筋混凝土拱圈就地浇筑1、浇筑程序浇筑拱圈及拱上立柱垫墙；拱上立柱、联结系及横墙等；桥面系等；2、拱部浇筑连续浇筑：15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15米的拱圈，为减少砼收缩应力和避免拱架变形产生裂缝，分段长度6—15米。箱型板拱或肋拱浇筑：一般采用分环、分段进行浇筑；3、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；无支架施工二、缆索吊装施工法三、转体施工法四、劲性骨架施工法五、悬臂施工法

二、缆索吊装施工法缆索吊装具有水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工也比较稳妥方便等优点，目前在修建桥梁时广泛采用。缆索吊装施工主要用于预制安装的钢筋混凝土拱桥，同时在劲性骨架施工拱桥的骨架安装、拱上结构安装、桁架、刚架拱桥施工、悬索桥加劲梁安装中得到广泛运用。1、缆索吊装设备2、预制拱圈3、吊装方法和加载程序二、缆索吊装施工法1、缆索吊装系统：塔架、主索、主索地锚、天线滑车、起重索、牵引索、起重及牵引绞车、风缆、扣索、扣索排架、扣索地锚、扣索绞车等。

2、预制拱圈在预制台上准确放样；拱箱预制均采用组装预制，通常分为底板、侧板、隔板和顶板等部分；先预制侧板和横隔板；放样拼装后浇筑底板形成开口箱；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。

3、吊装方法和加载程序

（1）吊装方法：桥位附近预制拼装后，先吊运安装两拱脚段，临时固定，最后跨中合拢；

（2）加载程序：一般需遵循对称、均衡和多工作面加载的总原则；对于坡拱桥，低拱脚侧加载稍大于高拱脚侧；

（3）施工加载内力计算：用影响线加载计算内力。

（4）施工加载挠度计算：查拱桥手册进行计算；拱肋的分段：30米以内跨径的拱肋可不分段或分为两段；30～90米范围的拱肋可分为三段；

拱肋跨径大于80米时，一般分为5段。

拱肋的分段点应选择在拱肋自重弯矩最小的位置或其附近。拱肋的预制方法：立式预制——起吊安全、方便；底模可采用土牛拱胎，节省木料；当采用密排浇筑时，占用场地也较少。卧式预制——可节省木料；拱肋的形状及尺寸较易控制；浇筑混凝土时操作也方便；但拱肋起吊时容易损坏；卧式预制又可分为单片预制和多片叠制。拱肋座形式拱肋接头形式塔扣利用主索塔作为支承的扣索通扣用钢丝绳一端固定在拱肋，另一端通过在桥墩上的扣架贯通到两岸的地锚，用滑轮组收紧天扣为专门用以悬挂边段拱肋的一组主索设备单孔桥跨由拱肋合拢的横向稳定方案决定吊装拱肋顺序。多孔桥跨，应尽可能在每孔内多合拢几片拱肋后再推进，一般不少于两片拱肋。但合拢的拱肋片数不能超过桥墩强度和稳定性所允许的单向推力；对高桥墩，应以桥墩的墩顶位移值控制单向推力；在设有制动墩的桥跨，可以制动墩为界分孔吊装，先合拢的拱肋可提前进行拱肋接头、横系梁等的安装工作。为减少主索的横向移动次数，可将每个主索位置下的拱肋全部吊装完毕后再移动主索。为减少扣索往返拖拉次数，可按吊装推进方向，顺序地进行吊装。缆索吊装注意事项：拱肋的合拢方式悬挂多段边段或次边段拱肋后单肋合拢双基肋合拢留索单肋合拢单基合拢松索前应校正拱轴线及各接头高程，使之符合要求。松索应按照拱脚段扣索、次段扣索、起重索的先后顺序进行，并按比例定长、对称、均匀松卸。松索至扣索和起重索基本不受力时，用钢板嵌塞接头缝隙，在将扣索和起重索放松到不受力，压紧接头缝，拧紧接头螺栓，同时用风缆调整拱肋轴线。接头部件电焊后方可松索成拱。无支架施工二、缆索吊装施工法三、转体施工法四、劲性骨架施工法五、悬臂施工法三、转体施工

基本原理：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（或设计标高）合龙成拱。方法：平面转体、竖向转体、平竖结合特点：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。跨径200m的重庆涪陵乌江钢筋混凝土拱桥及主跨360m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。

施工关键正确的转体设计制作灵活可靠的转动装置布设可行的牵引驱动系统平面转动竖直转动有平衡重平面转动无平衡重平面转动转体施工有平衡重转体施工平面承重转动装置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配，因聚四氟乙烯滑板受力过大将产生蠕动，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；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，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有平衡重平面转体拱桥的主要施工程序：①制作底盘；②制作上转盘；③试转上转盘到预制轴线位置，④浇筑背墙；⑤浇筑主拱圈上部结构；⑥张拉拉杆，使上部结构脱离支架，和上转盘、背墙形成一个转动体系，通过配重基本把重心调到轴心（磨心）处；⑦牵引转动体系，使半拱平面转动合拢，⑧封上下盘，夯填桥台背土，封拱项，松拉杆，实现体系转换。有平衡重转体施工无平衡重转体施工：包括锚固、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．转动体系施工设置下转轴、转盘及环道；设置拱座及预制拱箱(或拱助)，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。2.锚碇系统施工制作桥轴线上的开口地锚；设置斜向洞锚；安装轴向、斜向平撑；尾索张拉；扣索张拉。3．转体施工4．合拢卸扣施工张紧、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。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

桥址：重庆市巫山县主跨结构：122米钢筋混凝土箱形拱桥施工方法：无平衡重平面转体施工法（首次采用）箱拱预制：右岸半跨是全宽一次预制，左岸半跨分成单箱分别在上、下游预制，不对称转体到对称转体再合拢。巫山龙门大桥巫山龙门大桥巫山龙门大桥广州丫髻沙飞燕式钢管混凝土拱桥桥址：广州东南西环高速公路跨越珠江主航道主跨跨径组合：76+360+76(m)（全桥总长1084米）桥下净高：34米设计荷载：汽-超20，挂车-120级，8级地震设防主拱矢跨比：1/4.5桥跨结构：三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥钢管混凝土的主拱，劲性钢骨架外包混凝土的边拱肋，高强度钢绞线构成的系杆主拱肋截面：8.79x3.45m～4.75mx3.45m拱座尺寸：长20米，宽10.5米，高9.888米承台尺寸：52.95mx36.5mx5m桩基（9#墩）54.95mx26mx5m桩基（10#墩）