拱桥施工

拱桥施工（一）拱桥施工概述拱桥的施工方法，大体上可分为有支架施工和无支架施工两大类。石拱桥和混凝土预制块拱桥基本上采用有支架施工；其他拱桥则有采用无支架施工。国内早期在拱桥无支架施工中主要采用缆索吊装法，但缆索吊机的吊装能力有限。为利用缆索设备实现拱桥跨度的增大，我国在20世纪70年代修建了大量的双曲拱桥。20世纪七八十年代，我国修建的拱桥主要是箱拱桥。1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥，跨径为150m，采用缆索吊装施工，吊装重量达70t，基本上是我国缆索吊装设备的最大吨位。1980年建成的四川涪陵乌江大桥，采用我国首创的平面转体施工法，使跨径跃上200m的大关。平转法的应用为拱桥无支架施工开辟了新的道路，但当跨径增大后，转体重量很大，转体施工工艺复杂，转盘圬工量大，因此也无法实现更大跨径的突破。国外大跨度钢筋混凝土拱桥的施工方法主要采用悬臂施工方法，它是受预应力混凝土梁式桥的悬臂施工法影响而发展起来的，主要有悬臂浇筑法、悬臂拼装法、悬臂斜吊法等。比较典型的如：1980年前南斯拉夫的KRK大桥（跨径390m）采用悬臂拼装法，见下图。日本的外津桥（跨径170m）采用悬臂浇筑法。南非的Bloukrans桥（跨径272m）采用悬臂扣挂法等。悬臂施工法解决了大跨径拱桥无支架施工的问题，但由于需要较多的临时设施，施工费用较高，在我国未能得到推广应用。劲性骨架施工法是国外早期采用的无支架施工方法之一。劲性骨架具有较大的强度和刚度，在施工中起施工支架的作用，承担现浇混凝土的自重，但骨架埋设于混凝土之中，施工后不予拆除，国内又称为埋置拱架法，国外也称其为米兰法。拱圈混凝土成为型钢混凝土结构，或劲性钢筋混凝土，英文为SteelReinforcedConcrete，简称SRC。用劲性骨架建成的跨径最大的拱桥是西班牙的Esla桥，跨径达210m。由于劲性骨架方法耗用钢材多，为此我国探索应用半劲性骨架施工方法。该方法中钢骨架用钢量较少，不足以单独程度主拱圈的混凝土自重，因此施工过程中采用分环浇筑混凝土的方法。1980年辽宁省建成了跨度60m的蚂蚁沙桥为首座采用半劲性骨架的施工方法。目前采用此法建成的拱桥有十余座，其中跨径较大的有辽宁丹东沙河口大桥（跨径156m）和四川宜宾小南门金沙江大桥（跨径240m）。随跨径增大，半劲性骨架施工难度也越突出。直到采用钢管作为劲性骨架，才使得这一方法得到真正的发展。1990年以来，钢管混凝土在拱桥上的应用在我国发展很快。有以下两大类型：①钢管外露，钢管以参与结构受力为主，同时也是施工过程中的支架和浇筑管内混凝土的模板，成桥过程先合龙钢管骨架，再浇筑管内混凝土形成主拱圈；②钢管以施工受力为主，当然也参与成桥的受力，成桥过程先合龙钢管骨架，然后浇筑管内混凝土形成埋置式钢管混凝土劲性骨架，再浇筑外包混凝土，形成主拱圈。钢管混凝土拱桥的施工方法本质上是劲性骨架方法，但跨径增大后，钢管骨架本身的架设也具有很大难度。对于100以下的跨径，钢管骨架一般分为三段，采用浮吊等进行吊装，边段用扣索扣住进行合龙，也可采用少支架支撑。当跨径超过百米后，常用的架设方法，主要是缆索吊装和转体施工方法。（二）拱桥有支架施工有支架施工方法的施工工序有：材料的准备、拱圈放样（包括石拱桥拱石的放样）、拱架制作与安装、拱圈及拱上建筑的砌筑等。拱架是有支架施工法中最主要的临时设施，它要支承全部或部分拱圈和拱上建筑的重量，因此要具备足够的强度和刚度，同时拱架又是一种施工临时结构，故要求构造简单，装拆方便并能重复使用。拱架按使用材料可分为木拱架、钢拱架、竹拱架及“屠牛拱胎”等形式。拱架按其构造形式可分为满布式拱架、拱式拱架及混合式拱架等几种，其中以满布式最常见。多孔连续拱桥施工时，还应考虑相邻孔间的影响，若桥墩设计容许承受单孔施工盒载，就可以单孔卸架。否则应多孔同时卸落拱架，以避免桥墩不能承受单向推力而产生过大的位移。当拱桥的跨径不大、拱圈净高较小或孔数不多时，可以采用就地浇筑方法来进行拱圈施工。就地浇筑方法可分为两种：a.拱架浇筑法b.悬臂浇筑法1.拱架的结构类型按使用材料分：木拱架、钢拱架、扣件式钢管拱架、斜拉式贝雷平梁拱架、竹拱架、竹木混合拱架、钢木组合拱架以及土牛胎拱架按结构形式分：排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式2.拱架的构造木拱架必须注意：支架基础要稳固，承重后应能保持均匀沉降且下降量不得超过设计范围。基础为石质时，将表土挖去，立柱根部岩面应凿低、凿平。基础为密实土时，如果施工期不会被流水冲刷，则采用枕木或铺砌石块做支架基础；如基础施工期可能被流水冲刷或为松软土质时，需采用桩基、框架结构或其他加固措施施工。其他加固措施：可以采用夯填碎石补强、砂砾土用水泥固结，再在其上浇筑混凝土基座作为支架基础。拱架可以就地拼装，也可以预制拼成组件后安装。有支架施工钢拱架和钢木组合拱架（1）工字梁钢拱架两种形式：一种是有中间木支架的钢木组合拱架，一种是无中间木支架的活用钢拱架。钢拱架拱圈模板（1）板拱模板（2）肋拱拱肋模板现浇混凝土拱桥1.施工工序现浇混凝土拱桥施工工序一般分为三阶段进行(如图5)。第一阶段：浇注拱圈或拱肋及拱上立柱的底座第二阶段：浇筑拱上立柱、联结系及横梁等第三阶段：浇筑桥面系2.拱圈和拱肋的浇筑（1）浇筑流程满堂式拱架浇筑流程：支架设计基础处理拼设支架安装模板安装钢筋浇筑混凝土养护拆除支架。拱式支架浇筑流程：钢结构拱架设计拼设支架安装模板安装钢筋浇筑混凝土养护拆模拆除支架。（2）连续浇筑（3）分段浇筑（4）箱形截面拱圈或拱肋的浇筑3.卸拱架及注意事项采用就地浇筑施工的拱架，卸拱架的工作相当关键。拱架拆除必须在拱圈砌筑完成后30到30天左右，待砂浆砌筑强度达到设计强度的75%后方可拆除。大跨度拱桥现浇支架（混凝土砌块）拱桥拱圈砌筑1.砌筑材料（1）拱圈及拱上建筑可按设计要求采用粗料石、块石、片石或乱石、粘土砖或混凝土预制砌块等。（2）拱圈砌缝可用砂浆或小石子混凝土砌筑、填塞。2.拱圈基本砌筑方法（1）粗料石拱圈拱圈砌筑应按编号顺序采用石料，砌筑时砌缝砂浆应铺填饱满。对于较平的砌缝，应先坐浆再放拱石挤砌，以利用石料自重将砂浆压实。块石拱圈块石拱石的尺寸可不统一，排数可不固定，砌筑时应符合下列要求：浆砌片石拱圈浆砌片石拱圈的砌筑应符合的要求：3.砌筑程序砌筑拱圈时，为了保证在整个施工过程中拱架受力均匀、变形最小，使拱圈的砌筑质量符合设计要求，必须选择适当的砌筑方法和砌筑顺序。（1）拱圈按顺序对称连续砌筑（2）拱圈分段、分环、分阶段砌筑（3）拱圈合龙（4）砌体养护拱上建筑浇筑主拱圈拱背以上的结构物称为拱上建筑，它主要有横墙座、横墙、横墙帽或立柱座、立柱、盖梁、腹拱圈或梁板、侧墙、拱上结构伸缩缝及变形缝、护拱、拱上防水层、拱腔填料、泄水管、桥面铺装、栏杆系等。1.伸缩缝及变形缝的施工2.拱上防水设施3.拱圈排水处理钢管拱肋预拼有支架拱肋拼装中承式和下承式系杆施工中承式钢管混凝土系杆拱桥施工程序搭架浇筑两边跨半拱拱肋制作，吊装杆安装浇筑拱肋钢管内混凝土，安装桥面系并同步张拉系杆，要求按设计程序浇筑管内混凝土，同时按增加的水平推力张拉系杆，以达到推力平衡。按一定的加载程序安装横梁、桥面板、吊杆及桥面系及其他部分，同步张拉系杆，最后封固系杆，形成系杆拱桥；拆除边跨支架，安装边跨支座。（三）拱桥缆索吊装施工缆索吊装施工由于具有跨越能力较大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工方便等优点，是目前修建拱桥较多采用的方法。尤其在修建大跨径或连续多孔的拱桥中，更显示这种施工方法的优越性。缆索吊装设备，按其用途和作用可以分成：主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本组成部分。（1）主索：亦称为承重索或运输天线。它横跨桥渡，支承在两侧塔架的索鞍上，两端锚固于地锚，吊运构件的行车支承在主索上。（2）起重索：用来控制吊物的升降（即垂直运输）。（3）牵引索：用来牵引行车在主索上沿桥跨方向移动（即水平运输）。（4）结索：用于悬挂分索器。（5）扣索：当拱肋分段吊装时，需用扣索悬挂端肋及调整端肋接头处标高。扣索的一端系在拱肋接头附近的扣环上，另一端通过扣索排架或塔架固定于地锚上。（6）浪风索：亦称缆风索，用来保证塔架、扣索排架等的纵、横向稳定及拱肋安装就位后的横向稳定。（7）塔架及索鞍：塔架是用来提高主索的临空高度及支承各种受力钢缆的重要结构。缆索吊装施工的步骤如下：；两根拱肋分别吊装合拢，随后进行横撑吊装、混凝土浇筑：（分为泵送顶升浇灌法和人工浇捣法），最后进行桥面施工。一拱桥缆索吊装施工缆索吊装施工梁桥上部的轻型化、装配化，大大加快了梁桥的施工速度。要提高拱桥的竞争能力，拱桥也必须向轻型化和装配化的方向发展。从双曲拱桥及以后发展至桁架拱桥、刚架拱桥、箱形拱桥、桁式组合拱桥、钢管混凝土拱桥，均沿着这一方向发展。混凝土装配式拱桥包括：肋拱、组合箱形拱、悬砌拱、桁架拱、刚构拱、扁壳拱等。装配式混凝土拱桥采用的施工方法可以分为少支架和无支架施工（一）构件的预制、堆放与运输1.预制方法（1）拱肋构件坐标放样装配式混凝土拱桥，拱肋坐标放样与有支架施工拱肋坐标放样一样。（2）拱肋立式预制（3）拱肋卧式预制2.拱肋分段与接头对接搭接现浇接头3.拱座4.拱肋起吊、运输及堆放（1）场内起吊（2）场内运输（3）构件堆放（二）吊装程序根据拱桥的吊装特点，其一般吊装程序为：边段拱肋吊装及悬挂，次边段拱肋吊装及悬挂，中段拱肋吊装及拱肋合龙，拱上构件的吊装或砌筑安装。全桥拱肋的安装可按下列原则进行：（三）吊装准备工作1.预制构件质量检查2.墩台拱座尺寸检查3.跨径与拱肋的误差调整（四）缆索设备的检查与试吊1.地锚试拉2.扣索对拉3.主索系统试吊（五）拱肋缆索起吊拱肋由预制场运到主索下后，一般用起重索直接起吊，当不能直接起吊时，可采用下列方法进行。1.翻身2.调头3.吊鱼4.穿孔5.横移起吊拱肋缆索起吊翻身（六）拱肋缆索吊装合龙方式单基肋合龙（七）拱上构件吊装运入主索下起吊“横扁担”吊装法吊装桁架拱桥与钢架拱桥安装桁架拱桥与钢架拱桥，由于构件预制装置，具有构件质量轻、安装方便、造价低等优点，因此在全国各地广泛应用。、㈠桁架拱桥的安装1.施工安装要点施工吊装过程：吊运桁架拱片的预制段构件至桥孔。使之就位合龙，处理接头，与此同时随时安装桁架拱片之间的横向联结系构件，使各片桁架拱片连成整体。然后在其上铺设预制的微弯板或桥面板，安装人行道悬臂梁和人行道板。2.有支架安装3.无支架安装㈡钢架拱桥安装钢筋混凝土箱形拱桥㈠拱箱预制拱箱预制场布置拱箱预制㈡吊装设备布置（1）塔顶索鞍布置（2）索塔风缆布置（3）扣索布置；拱箱端段扣索；拱箱中间段扣索（4）拱圈风缆布置（5）锚碇㈢拱箱吊装1.吊装前的准备工作2.拱箱吊装桁式组合拱桥㈠桁式组合拱桥构造特点㈡桁式组合拱桥施工1.上部构件预制2.人字桅杆吊机3.悬拼施工无支架安装（四）缆索设备的检查与试吊缆索吊装设备在使用前必须进行试拉和试吊1.地锚试拉2.扣索对拉3.主索系统试吊（五）拱肋缆索起吊拱肋由预制场运到主索下后，一般用起重索直接起吊，当不能直接起吊时，可采用下列方法进行。1.翻身2.调头3.吊鱼4.穿孔5.横移起吊①单肋吊装，单肋合拢（拱肋分三大段吊装）②吊装另一根拱肋，合拢③横撑吊装④混凝土浇筑⑤桥面施工⑥拱桥初成（四）拱桥转体施工法——竖向转体转体施工法一般适用于单孔或三孔拱桥的施工。基本原理：转体法施工是将拱圈或整个上部结构分成两个半跨，分别在河的两岸利用地形或简单支架灌筑或预制装配成半拱。然后，利用动力装置将两半拱转动至桥轴线位置上或设计标高合拢成拱。转体施工法可减少大量的高空作业，施工安全，