s35拱橋施工

2023-01-18 11:06:07 字數 4670 閱讀 3860

第五章拱橋的施工

拱橋是一種能充分發揮圬工及鋼筋混凝土材料抗壓性能、外型美觀、維修管理費用少的合理橋型,因此被廣泛採用。拱橋的施工,從方法上大體可分為有支架施工和無支架施工兩大類。

(一)有支架施工

石拱橋、現澆混凝土拱橋以及混凝土預製塊砌築的拱橋,都採用有支架的施工方法修建,其主要施工工序有材料的準備,拱圈放樣(包括石拱橋拱石的放樣),拱架製作與安裝,拱圈及拱上建築的砌築等。

1.拱架

砌築石拱橋(或預製混凝土塊拱橋)及就地澆築混凝土拱圈等時,需搭設拱架,以支承全部或部分拱圈和拱上建築的重量,並保證拱圈的形狀符合設計要求。拱架要有足夠的強度、剛度和穩定性。拱架的種類很多,按使用材料的不同可分為木拱架、鋼拱架、竹拱架、竹木拱架及「土牛拱胎」(即先在橋下用土或砂、卵石填築乙個「土胎」,然後在上面砌築拱圈,砌成之後再將填土清除即可)等型式。

目前在修建中、小跨徑的圬工拱橋時,仍常採用木拱架。

木拱架按其構造形式可分為滿布式拱架、拱式拱架及混合式拱架等幾種。

(1)滿布式拱架

滿布式拱架的優點是施工可靠,技術簡單,木材和鐵件規格要求較低。缺點是木材用量大,木材及鐵件的損耗率也較高。受洪水威脅大,在水深流急、漂流物較多及要求通航的河流上不能採用。

滿布式拱架通常由拱架上部(拱盔)、卸架裝置、拱架下部(支架)等三部分組成。一般常用的型式有:

1)立柱式拱架,上部是由斜樑、立柱、斜撐和拉桿等組成的拱型桁架,下部是由立柱及橫向聯絡(斜夾木和水平夾木)組成的支架,上、下部之間放置卸架裝置(木楔或砂筒等)。(圖示)

在斜梁上釘以弧形墊木以適應拱腹的曲線形狀,通常將斜樑和弧形墊木合稱為弓形木。弓形木支撐在立柱或斜撐上,長度一般為1.5m~2.

0m。在弓形木上設定橫樑,其間距一般為0.60m~0.

70m,上面再縱向鋪設0.02m~0.04m厚的模板),就可在上面砌築拱石(或作現澆混凝土拱的底模板)。

當拱架橫向的間距較密時,也可不設橫樑,而直接在弓形木上面鋪設3cm~5cm厚的模板。

立柱間距按橋梁跨徑及承受拱圈重量的不同,一般在1.5m~5.0m之間。

拱架在橫橋向的間距一般為1.2m~1.7m,為了增強橫向穩定性,拱架各片之間應設定橫向聯絡(水平及斜向夾木)。

立柱式拱架的構造和製作都很簡單,但立柱數目很多,只適用於跨度和高度都不大的拱橋。

2)撐架式拱架是用少數框架式支架加斜撐來代替數目眾多的立柱。木材用量較立柱式拱架少,構造上也不複雜,而且能在橋孔下留出適當的空間,減小洪水及漂流物的威脅,並在一定程度上滿足通航的要求。因此,它是實際中採用較多的一種型式。

無論是立柱式還是撐架式拱架,都應使構造簡單,受力明確,避免採用複雜的節點和接頭型式。拱架應具有足夠的強度、剛度和整體穩定性。連線處要緊密,以保證拱架在荷載作用下變形最小且變形曲線圓滑。

(2)拱式拱架(圖示)

與滿布式拱架相比較,拱式拱架不受洪水、漂流物的影響,在施工期間能維持通航,適用於墩高、水深、流急或要求通航的河流。

三鉸桁式拱架是拱式木拱架中常用的一種形式,其材料消耗率低,但要求有較高的製作水平和架設能力。三鉸木桁拱架的縱、橫向穩定應特別注意。除在結構構造上須加強縱橫向聯絡外,還需設抗風纜索,以加強拱架的整體穩定性。

在施工中還應注意對稱均勻地砌築,以加強施工觀測。

拱架的計算:在選擇拱架型式後,要對拱架構件的強度進行驗算,另外還要對拱架的受彎構件進行撓度驗算。

拱架在承受荷載後,將產生彈性變形和非彈性變形。另外當拱圈砌築完畢,強度達到要求而卸落拱架後,拱圈由於承受自重、溫度變化及墩台位移等因素影響,要產生彈性下沉。為了使拱軸線符合設計要求,必須在拱架上預留施工拱度,以便能抵消這些可能發生的垂直變形。

窗體頂端

2.拱圈及拱上建築的施工

(1)拱圈的施工

修建拱圈時,為保證在整個施工過程中拱架受力均勻,變形最小,使拱圈的質量符合設計要求,必須選擇適當的砌築方法和順序。

通常,跨徑在10m以下的拱圈,可按拱的全寬和全厚,由兩側拱腳同時對稱地向拱頂砌築,但應爭取盡快的速度,使在拱頂合攏時,拱腳處的混凝土未初凝或石拱橋拱石砌縫中的砂漿尚未凝結。

跨徑10m~15m的拱圈,最好在拱腳預留空縫,由拱腳向拱頂按全寬、全厚進行砌築(澆築混凝土),為了防止拱架的拱頂部分上翹,可在拱頂區段預先壓重(一般自拱腳向上砌到1/3矢高左右,就在拱頂1/3跨度範圍內預壓佔總數20%的拱石)。待拱圈砌縫的砂漿達到設計強度70%後(或混凝土達到設計強度),再將拱腳預留空縫用砂漿(或混凝土)填塞。

大、中跨徑的拱橋,一般採用分段施工或分環(分層)與分段相結合的施工方法。分段施工可使拱架變形比較均勻,並可避免拱圈的反覆變形。分段的位置與拱架的受力和結構型式有關,一般應設定在拱架撓曲線有轉折及拱圈彎矩比較大的地方,如拱頂、拱腳及拱架的節點處。

對於石拱橋,分段間應預留0.03m~0.04m的空縫或設定木撐架,混凝土拱圈則應在分段間設混凝土擋板(端模板),待拱圈砌築後再用砂漿(或埋入石塊、澆築混凝土)灌縫。

拱頂處封拱(如石拱橋拱頂石的砌築)必須在所有空縫填塞並達到設計強度後才能進行。另外,還需注意封拱(合攏)時的大氣溫度是否符合設計要求,如設計無明確要求時,也宜在氣溫較低時(凌晨)進行。

當跨徑大、拱圈厚度大、由多層拱石或預製混凝土塊等組成時,可將拱圈全厚分層(分環)施工,按分段施工法修建好一環合攏成拱,待砂漿或混凝土強度達到設計要求後,再澆築(或砌築)上面的一環。

(2)拱上建築的施工

主拱圈以上的構造稱為拱上建築。按照拱上建築採用的不同構造方式,可將拱橋分為實腹式和空腹式兩種型式。拱上建築的施工,應在拱圈合攏,混凝土或砂漿達到設計強度的30%後進行。

對於石拱橋,一般不少於合攏後三晝夜。

拱上建築的施工,應避免使主拱圈產生過大的不均勻變形。實腹式拱上建築,應由拱腳向拱頂對稱地砌築。當側牆砌好後,再填築拱腹填料及修建橋面結構等。

空腹式拱橋一般是在腹孔墩砌完後就卸落拱架,然後再對稱均衡地砌築腹拱圈,以免由於主拱圈的不均勻下沉而使腹拱圈開裂。

在多孔連續拱橋中,當橋墩不是按施工單向受力墩設計時,仍應注意相鄰孔間的對稱均衡施工,避免橋墩承受過大的單向推力。尤其是在裸拱圈上修建拱上結構的多孔連拱更應注意,以免影響拱圈的質量和安全。

例:石拱橋施工流程圖

(二)無支架施工

無支架施工是大跨徑拱橋施工的發展方向。

在水深流急的河段上,或在通航河道上,不能斷航施工時,或在洪水季節施工並受漂流物影響等條件下修建拱橋,可考慮採用無支架的施工方法。即可採用簡易木扒杆、大型浮吊、門式吊機、纜索架橋裝置等多種方法架設,而不需搭設拱架作為臨時支承。

1.纜索吊裝法

纜索架橋裝置由於具有跨越能力大,水平和垂直運輸機動靈活,適應性廣,施工也比較穩妥方便等優點,在公路拱橋中被較多採用。拱橋纜索吊裝施工大致包括:拱肋(箱)的預製,移運和吊裝,主拱圈的砌築,拱上建築的砌築,橋面結構的施工等主要工序。

除纜索吊裝裝置,以及拱肋(箱)的預製,移運和吊裝,拱圈的砌築等幾項工序外,其餘與有支架施工法相同。

纜索吊裝施工方法是我國修建大跨度拱橋的主要方法之一。也就是用塔架、纜索和扣索扣掛懸臂拱段,直至合攏。我國一般採用3~7段懸拼,個別多到11段,而且廣泛用於多孔。

四川宜賓馬鳴溪金沙江大橋,為淨跨150m鋼筋混凝土箱拱,分5段吊裝,塊件重達70噸。福建南平玉屏山大橋,淨跨loom肋拱,分5段吊裝,塊件重達59.1噸。

四川萬縣長江大橋(l=420m)也採用纜索吊裝,分11段,段長40m,吊重50餘噸。

2.轉體施工法

半跨拱圈現場澆注,繞拱座作水平或豎直旋轉合攏。其中平轉施工拱橋是我國獨創。轉體施工法近幾年在我國發展很快,被廣泛用於拱橋施工中,且有所發展:

三峽對外公路卜的黃柏河、下牢溪大橋為有平衡重的平轉法,轉體總重達3500噸和3600噸,轉體重量為目前最大噸位,其轉動球鉸採用、下兩個經過精密壓旋加工的半球型鋼板。河南安陽文峰路立交橋在橋軸線反方向預製,豎轉到要求標高後,再平轉180度合攏。

北盤江鐵路橋北邊拱肋的轉體施工

正在進行轉體施工的南北主拱圈

轉體施工中的拱腳臨時鉸

轉體施工中的上轉盤,尺寸為20×26×6公尺

體施工的萬噸轉體基坑,尺寸為9×26公尺

德興太白橋位於江西省德興銅礦區跨越樂安江,是一座跨徑為130m的剛架拱公路橋。該橋採用轉體施工。該橋採用轉體施工。

先在岸邊的簡易支架上組裝鋼管混凝土骨架和現澆10cm底板混凝土,通過張拉42根直徑25mm拉桿鋼筋,使橋體與支架脫離形成轉動體系。轉動體系是支承在橋台基礎上的鋼筋混凝土球心鉸上。

3.懸臂桁架法

將拱圈、立柱、臨時或永久的斜拉桿和上弦杆組成桁架,懸臂施工直至合攏。我國主要用於組合桁拱,均採用懸拼,不需臨時桿件,但要用臨時預應力筋。跨徑330m 的江界河橋用鋼人字桅杆作吊機,最大吊重120噸。

4.剛性骨架和半剛性骨架法

用型鋼做成拱形骨架,圍繞骨架澆注混凝土,形成骨架,我國很少採用剛性骨架法,主要採用半剛性骨架,一般骨架合攏成拱後,分底、腹、頂板三層,自拱腳向拱頂澆注混凝土,為防止骨架失穩,需在拱頂區段壓重,隨混凝土澆注至拱頂區段而逐步解除安裝。萬縣長江大橋和邕寧邕江大橋,用半剛性骨架法施工,但其骨架角隅,加直徑40cm的鋼管,骨架合攏後,管內混凝土.以加大骨架剛度。萬縣長江大橋採取了把每層混凝土分成6段,對稱並同時澆築,使骨架下撓均勻,避免了一般自拱腳向拱頂澆築時反覆變形較大、拱頂部位需壓重及預拱度呈馬鞍形等不利因素,是該法的一次重大改進。

我國拱橋的施工

拱橋在我國有悠久歷史,屬我國傳統專案,也是大跨徑橋梁形式之一。我國公路上修建拱橋數量最多。石拱橋由於自重大,在料加工費時費工,大跨石拱橋修建少了。

山區道路上的中、小橋涵,因地制宜,採用石拱橋(涵)還是合適的。大跨徑拱橋多採用鋼筋混凝土箱拱、勁性骨架拱和鋼管混凝土拱。鋼筋混凝土拱橋的跨徑,一直落後於國外,主要原因是受施工方法的限制。

我國橋梁工作者都一直在探索,尋求安全、經濟、適用的方法。

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