桥梁施工技术

桥梁施工技术2（一）桥梁施工发展桥梁施工技术水平与同时代生产力发展水平相关，3000年前在渭河上架设浮桥1400多年建设的赵州桥——建造技术超乎想象大拱圈纵分为28圈，每圈由43块重1t左右的拱石组成，用石灰浆砌筑。为提高强度和整体性，拱石表面凿有斜纹，拱石纵缝间安放腰铁（铁箍），主拱跨中拱背上设置5根铁拉杆，并在拱顶石砌筑时采用刹尖方法使拱石挤压紧密。31053年建成泉州万安（洛阳）桥——现代浮运架桥的原始雏形。46桥墩，834米长，采用“激浪涨舟、悬机弦牵”架设石梁1240年漳州虎渡桥——200t重的石梁如何架设至今未知19世纪悬索桥主缆架设的AS、PWS方法出现——促进了悬索桥快速发展420世纪50年代以前，我国桥梁工程中对水深流急、覆盖层厚的墩台基础，一般都采用沉箱基础。这种施工方法的主要缺点，是对施工人员身体有害，工效很低。1953~1957年武汉长江大桥施工中，首创了一种先进的基础形式——钢筋混凝土管柱基础，采用强力振动等方法下沉。该深水基础随后在黄河、长江等许多大桥上得到成功应用。此后，在我国桥梁工程中就基本不再采用沉箱基础。钻孔灌注桩基础始于20世纪60年代，是一种不用大型打桩机械就能完成的，直径和承载能力都很大的深桩基础。由于它施工工艺简易，设备简单，在我国得到迅速推广，目前已成为使用最多的一种桥梁基础形式。沉井基础是我国桥梁应用较早的基础类型之一，近30年来沉井基础进步较快。20世纪60年代开始采用触变泥浆套，20世纪70年代开始采用空气幕等措施，以减小沉井下沉阻力。在九江长江大桥施工中，第一次采用“双壁钢围堰”基础，克服了过去在修建深水基础时，洪水期间被迫停工的缺点。520世纪钢筋混凝土、预应力混凝土技术应用，悬臂施工、顶推施工、逐孔施工、转体施工技术广泛应用大跨深水桥梁迅速发展——20世纪末：1991米的日本明石海峡桥（悬索桥）、890米的日本多多罗桥（斜拉桥）、420米的中国重庆万州长江大桥（砼拱桥）、301米的挪威Stolmasundet桥（连续刚构桥）21世纪初：460米的中国重庆巫山长江大桥（钢管砼拱桥）、330米的中国重庆长江大桥复线桥（连续刚构桥）、1088米中国苏通长江大桥（斜拉桥）(1)高桥墩施工模板的发展：1949年以前我国铁路多在平原或丘陵地区修建，一般墩高在10米以内。30米以上的桥墩很少，全国仅有4座桥。一般采用固定式模板施工。20世纪60年代我国开始普遍推广应用空心桥墩。1966年在成昆线安宁河3号桥，首先使用滑升刚模板灌筑钢筋混凝土空心墩，获得成功，为修建高桥墩开创了新得途径。20世纪80年代后期，应用于桥墩的爬升模板，和20世纪90年代初开始采用的翻升模板技术，对促进我国高桥墩的发展，起到十分重要的作用。迄今墩高大于60米的铁路桥梁，国内有近20座。2001年建成的内昆线花土坡大桥，墩高达110米，为钢筋混凝土圆形空心墩，采用液压提升平台翻模施工。6(2)拱桥施工技术的发展：缆索吊装法施工，作为我国公路装配式拱桥无支架施工的主要方法被广泛采用，目前吊装能力已达75t。近年来在桁式拱架基础上发展起来的劲性骨架施工法，最早应用于1990年建成通车的宜宾小南门金沙江大桥，采用了型钢构件组拼桁架式劲性骨架施工。1997年采用钢管混凝土作为劲性骨架建成的重庆万县长江大桥（主跨420m），为目前世界上最大跨度的混凝土拱桥。转体施工：我国研究转体法施工始于1975年，并于1977年首创平面转体，建成了净跨70m的公路箱形肋拱桥，转体重量1200t。迄今，我国采用转体法建成的桥梁约50座，是转体施工发展速度最快的国家。目前五平衡重转体施工的混凝土箱形拱桥，最大跨度达200m（四川涪陵乌江桥，1990年）。近年来，转体施工技术在钢管混凝土拱桥的架设中也得到很好的应用。如2000年建成的广州丫髻沙珠江大桥跨度达360m。我国目前唯一一座铁路钢管混凝土拱桥，贵州水柏铁路北盘江大桥，跨度236m，2001年建成，其主拱肋采用单铰平转法施工。7(3)梁桥施工技术的发展:中小跨度梁桥架桥机：20世纪50年代，我国开始使用双悬臂式架桥机架设混凝土梁，60年代以后，我国发展应用简支式架桥机架梁，显著提高了架梁的安全性。悬臂法施工梁桥：我国采用悬臂法建造预应力混凝土梁桥，始于20世纪60年代成昆铁路的旧庄河1号桥和孙水河5号桥。国内建成的大跨度混凝土梁桥绝大部分是采用悬臂法施工的，最大跨度达370m（虎门公路大桥副航道桥）。顶推法架设梁桥：该方法在1959~1962年施工的奥地利Ager桥中首先应用。我国最早采用顶推法架设的铁路桥梁是狄家河桥（1977年，跨度40m），公路桥梁是万江桥（1978年，跨度54m）。在我国，顶推法施工得到较为广泛的应用，其中最长的桥为广东九江大桥引桥，桥梁总长540m。逐孔施工法建造梁桥：该方法从20世纪50年代末以来，首先在德、法、瑞士等国应用，今已推广到全世界。我国于1994年用移动支架法成功架设了10孔跨度46m的宁夏灵武支线黄河大桥，为我国中等跨度混凝土梁的架设开辟了新途径，2000年用同样方法架设了目前国内最大跨度64m的预应力混凝土铁路简支梁桥（包西线秃尾河桥）。1990年施工的厦门高集海峡大桥，为46孔等跨45m的箱梁桥，采用了移动模架法施工。8(4)斜拉桥、悬索桥施工技术突飞猛进世界上第一座现代公路斜拉桥于1955年在瑞典建成。我国斜拉桥起步比欧美整整晚了20年，但发展突飞猛进，至今已建成100多座，其中跨度大于200m的就有50多座，已成为斜拉桥数量最多的国家。1993年建成的上海杨浦大桥，主跨达602m，是当时世界上跨度最大的结合梁斜拉桥。2005年建成的江苏苏通长江大桥，主跨1088m，居世界第一位。20世纪90年代以来，我国在悬索桥建设方面异军突起。从1995年至今相继建成大跨度悬索桥10余座，其中2005年建成的润扬长江大桥，主跨1490m，居世界第三位。目前，我国正在规划建设的舟山西堠门大桥（主跨1650m）、青岛海湾大桥（主跨1652m），琼州海峡大桥（主跨1600m）和香港青龙大桥（主跨1418m），将为我国大跨度悬索桥开创新的局面。9（二）桥梁施工概述桥梁上部结构施工大致可分为预制安装和现场灌筑两大类。预制安装法：预制安装可分为预制梁整孔安装和预制节段式块件拼装两种类型。预制梁整孔安装方法有：架桥机安装法、跨墩龙门架安装法、自行式吊车安装和浮运整孔架设法等。预制节段式块件拼装法有：悬臂拼装法、逐孔拼装法、缆索吊装法和提升法、浮吊法等。2003年9月底，中铁大桥局利用我国自行研制，起重能力达2500吨的大型浮吊，架设了首片长70m，宽15.25m，重达21005的预制混凝土箱梁。现场灌筑法：包括脚手架法、悬臂灌筑法、逐孔现浇法、顶推法等。特殊施工方法：包括转体施工法和劲性骨架法。在桥梁下部结构施工中，通常采用的基础形式有明挖扩大基础、桩基础、沉井基础等。其施工方法可大致分类如下：明挖扩大基础：开挖基坑是明挖扩大基础施工中的一项主要工作。可以采用人工开挖、机械开挖、土与石围堰开挖。当地下水位较高时，需采取排水设施。桩基础：按成桩方法不同，桩基础可分为沉入桩和灌注桩两类。沉入的方法有锤击法、振动法、静力压桩法等；灌注桩施工因成孔机械不同，常用的方法有正循环回转法、反循环回转法等。沉井基础：沉井可采用筑岛法在墩位制造，井内取土靠自重下沉。在深水中建造时，可采用浮式沉井，浮运至墩位处下沉施工。10管柱基础：管柱下沉必须要有导向装置。浅水时可用导向架，深水中则用整体钢围堰。管柱大多采用振动打桩机强力振动，或辅以射水、吸泥等措施强迫下沉。承台施工：位于旱地或浅水河中的承台施工方法与明挖扩大基础的施工方法相类似。对于深水中的承台，一般采用钢板桩围堰或双壁钢围堰等止水，以实现承台的避水施工。墩（台）身施工：对高度不大的中小桥墩（台）身，通常采用传统的方法立模现浇施工。高桥墩施工多采用缆索吊机进行水平和竖向运输。高桥墩施工的模板近年来多采用爬升式模板、翻板式模板和滑升式模板。（三）施工的重要性桥梁的建设需经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等几个阶段。施工是具体体现桥梁设计思想和设计意图的过程，高水平桥梁设计需要更高水平施工技术去实现。桥梁施工技术的发展也为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨度、改善结构性能和线形以及应用新材料提供了充分条件。12（四）施工与桥梁建设的关系建设一座桥梁通常要经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段。施工是具体体现桥梁设计思想和意图的一个过程，其最终目的是建成一个满足使用要求的工程实体。施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都非常重要，对其施工是否能顺利完成起着决定性作用施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态（受力与线形）的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。（五）施工与设计的关系◆不同结构型式桥梁，施工方法可不同◆同种结构型式桥梁也可采用不同的施工方法◆复杂体系桥梁，不同施工方法时，施工过程结构受力体系各不相同，结构内力随结构计算图式的改变而变更，结构运营阶段的受力状况取决于所选用的施工方法。◆绝大多数桥梁施工往往不是一次完成，其间需经历多次结构体系的转换◆桥梁设计必须针对特定施工方法，程序进行◆桥梁施工必须忠实于设计桥梁常见体系、施工方法及受力特点桥梁结构体系、施工方法决定了桥梁的受力特点以及建设质量控制的重点，桥梁建设质量监督人员必须对桥梁结构体系、施工方法与受力特点有清醒的认识，以便在监督中突出重点，把握全局。桥梁常见体系、施工方法及受力特点钢筋混凝土简支梁（板）桥：►静定体系、单跨受力►支架现浇、预制吊装等方法施工►温度变化、支座不均匀沉降等不产生附加内力►跨间结构受拉区带裂缝工作桥梁常见体系、施工方法及受力特点钢筋混凝土简支桥面连续梁（板）桥：►静定体系、墩顶仅梁（板）顶部分连续►单跨受力►支架现浇、预制吊装等方法施工►温度变化、支座不均匀沉降等不产生附加内力►跨间结构受拉区带裂缝工作桥梁常见体系、施工方法及受力特点钢筋混凝土简支结构连续梁（板）桥：►先简支后结构连续►一期恒载下静定体系、二期恒载和使用荷载下超静定体系►一期恒载下单跨受力、二期恒载和使用荷载下多孔受力►预制吊装施工►温度变化、支座不均匀沉降等产生附加内力►跨间、墩顶结构受拉区带裂缝工作桥梁常见体系、施工方法及受力特点预应力混凝土简支梁（板）桥：►静定体系►单跨受力►预制吊装施工►温度变化、支座不均匀沉降等产生附加内力►全压结构或拉应力受限并不开裂桥梁常见体系、施工方法及受力特点预应力混凝土简支桥面连续梁（板）桥：►静定体系、墩顶仅梁（板）顶部分连续►单跨受力►预制吊装等方法施工►温度变化、支座不均匀沉降等不产生附加内力►主梁全压结构或拉应力受限并不开裂►桥面连续构造带裂缝工作桥梁常见体系、施工方法及受力特点预应力混凝土简支刚构桥：►先简支后刚构（墩梁固接）►一期恒载下静定体系、二期恒载和使用荷载下超静定体系►一期恒载下单跨受力、二期恒载和使用荷载下多孔墩梁共同受力►预制吊装施工►主梁二期预应力、温度变化、混凝土收缩徐变、支座不均匀沉降等产生附加内力►主梁全压结构或拉应力受限并不开裂桥梁常见体系、施工方法及受力特点钢筋混凝土连续梁桥：►超静定体系►支架施工►主梁多孔共同受力►主梁温度变化、混凝土收缩徐变、支座不均匀沉降等产生附加内力►跨间、墩顶结构受拉区带裂缝工作桥梁常见体系、施工方法及受力特点预应力混凝土连续刚构桥：►超静定体系、墩梁固接►悬臂施工、预制拼装施工等►一期恒载受力因施工方法而定、二期恒载和使用荷载下多孔墩梁共同受力►主梁二期预应力、温度变化、混凝土收缩徐变、墩底不均匀沉降等产生