第二章第二節(jié) 上承式拱橋施工

1、第二節(jié) 上承式拱橋的施工 （Construction of Arch Bridges）重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院周水興周水興20062006年年3 3月月拱橋施工的主要方法一、有支架施工（拱架施工）二、纜索吊裝施工（無(wú)支架施工）三、勁性骨架施工四、轉(zhuǎn)體施工五、懸臂施工一、有支架施工n適用范圍：石、混凝土塊和混凝土拱橋。n拱架： 從材料分：木拱架、鋼拱架 從構(gòu)造分：滿(mǎn)堂式、拱式拱架、少支架拱架構(gòu)造示意拱架構(gòu)造示意拱架構(gòu)造示意一、有支架施工拱圈砌筑或澆筑，實(shí)質(zhì)是在拱架拱圈砌筑或澆筑，實(shí)質(zhì)是在拱架施加荷載施加荷載，要，要使拱架變形合理，必須確定合適的加載使拱架變形合理，必須確定

2、合適的加載順序和順序和原則原則，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：n考慮因素：跨徑大小、拱架變形考慮因素：跨徑大小、拱架變形n施工原則：對(duì)稱(chēng)、均衡施工原則：對(duì)稱(chēng)、均衡n施工順序：與施工順序：與跨徑大小、拱架形式跨徑大小、拱架形式密切相關(guān)。密切相關(guān)。（一）圬工拱圈及拱上結(jié)構(gòu)砌筑1、拱圈按順序?qū)ΨQ(chēng)砌筑拱圈按順序?qū)ΨQ(chēng)砌筑L16m，滿(mǎn)堂式拱架滿(mǎn)堂式拱架，從拱腳至拱頂對(duì)稱(chēng)砌筑，拱頂，從拱腳至拱頂對(duì)稱(chēng)砌筑，拱頂合攏；合攏；L10m，拱式拱架拱式拱架，從拱腳砌筑，同時(shí)在拱頂、，從拱腳砌筑，同時(shí)在拱頂、L/4部位預(yù)壓。部位預(yù)壓。2、拱圈三分法砌筑（、拱圈三分法砌筑（分段分環(huán)、分環(huán)分段分段分環(huán)、

3、分環(huán)分段）n分段砌筑（每半跨分三段），對(duì)稱(chēng)砌筑，跨中合攏；分段砌筑（每半跨分三段），對(duì)稱(chēng)砌筑，跨中合攏；n分環(huán)分環(huán)(分段分段)砌筑：適用拱圈較厚，下環(huán)參與上環(huán)受力。砌筑：適用拱圈較厚，下環(huán)參與上環(huán)受力。3、預(yù)加壓力砌筑、預(yù)加壓力砌筑 防止砌筑過(guò)程中出現(xiàn)不正常變形和開(kāi)裂，通常預(yù)壓防止砌筑過(guò)程中出現(xiàn)不正常變形和開(kāi)裂，通常預(yù)壓拱頂部位（具體與拱架剛度有關(guān)）。拱頂部位（具體與拱架剛度有關(guān)）。拱圈分段砌筑（一）圬工拱圈及拱上結(jié)構(gòu)砌筑4、分段支撐分段支撐 砌體處于傾斜角大于砌體處于傾斜角大于20的拱段上，有下滑趨勢(shì)，需支撐。的拱段上，有下滑趨勢(shì)，需支撐。5、拱圈合攏與合攏溫度、拱圈合攏與合攏溫度 通常在拱

4、頂合攏，分段砌筑也可多處同時(shí)合攏。通常在拱頂合攏，分段砌筑也可多處同時(shí)合攏。 合攏溫度合攏溫度：依據(jù)設(shè)計(jì)確定，無(wú)規(guī)定時(shí)，按當(dāng)?shù)仄骄鶞囟然驎円蛊骄鶞兀阂罁?jù)設(shè)計(jì)確定，無(wú)規(guī)定時(shí)，按當(dāng)?shù)仄骄鶞囟然驎円蛊骄鶞囟龋ǘ龋?015）。）。6、拱上砌體的砌筑、拱上砌體的砌筑 由拱腳向拱頂由拱腳向拱頂對(duì)稱(chēng)、臺(tái)階式砌筑對(duì)稱(chēng)、臺(tái)階式砌筑； 為防止空腹式拱的腹拱受到卸落拱架變形的影響，應(yīng)在拱上橫為防止空腹式拱的腹拱受到卸落拱架變形的影響，應(yīng)在拱上橫墻砌筑完成后卸架，再砌筑腹拱拱圈。墻砌筑完成后卸架，再砌筑腹拱拱圈。7、拱架拆除、拱架拆除 總體要求：總體要求：1)分步；分步；2)對(duì)稱(chēng)；對(duì)稱(chēng)；3)從拱頂?shù)焦澳_。從拱頂?shù)焦澳_

5、。（二）鋼筋混凝土主拱圈就地澆筑1 1、澆筑程序、澆筑程序澆筑拱圈及拱上立柱墊墻；澆筑拱圈及拱上立柱墊墻；拱上立柱、聯(lián)結(jié)系及橫墻等；拱上立柱、聯(lián)結(jié)系及橫墻等；橋面系等；橋面系等；2 2、拱部澆筑、拱部澆筑連續(xù)澆筑：連續(xù)澆筑：1515米跨徑以?xún)?nèi)砼拱橋，從拱腳至拱頂對(duì)稱(chēng)連續(xù)澆筑；米跨徑以?xún)?nèi)砼拱橋，從拱腳至拱頂對(duì)稱(chēng)連續(xù)澆筑；分段澆筑：適用于大于分段澆筑：適用于大于1515米的拱圈，為米的拱圈，為減少砼收縮應(yīng)力和避免拱減少砼收縮應(yīng)力和避免拱架變形產(chǎn)生裂縫架變形產(chǎn)生裂縫，分段長(zhǎng)度，分段長(zhǎng)度615615米。米。箱型板拱或肋拱澆筑：一般采用分環(huán)、分段進(jìn)行澆筑；箱型板拱或肋拱澆筑：一般采用分環(huán)、分段進(jìn)行澆筑；

6、（二）鋼筋混凝土主拱圈就地澆筑3 3、拱上建筑、拱上建筑鋼筋與模板：拱上結(jié)構(gòu)宜將鋼筋形成骨架，模板形成鋼筋與模板：拱上結(jié)構(gòu)宜將鋼筋形成骨架，模板形成整體，吊裝到位進(jìn)行澆筑，簡(jiǎn)化拱圈上的作業(yè)。整體，吊裝到位進(jìn)行澆筑，簡(jiǎn)化拱圈上的作業(yè)?；炷翝仓罕仨殞?duì)稱(chēng)進(jìn)行澆筑?；炷翝仓罕仨殞?duì)稱(chēng)進(jìn)行澆筑。二、纜索吊裝（無(wú)支架施工）n主要施工內(nèi)容有：拱圈（肋）預(yù)制、移運(yùn)、吊裝；拱上建筑的砌筑；橋面系施工。n纜索吊裝設(shè)備：塔架、主索、主索地塔架、主索、主索地錨、天線滑車(chē)、起重索、牽引索、錨、天線滑車(chē)、起重索、牽引索、起重及牽引絞車(chē)、風(fēng)纜、扣索、扣起重及牽引絞車(chē)、風(fēng)纜、扣索、扣索排架、扣索地錨、扣索絞車(chē)等。索排架

7、、扣索地錨、扣索絞車(chē)等。拱肋預(yù)制在預(yù)制臺(tái)上準(zhǔn)確放樣（坐標(biāo)放樣）；在預(yù)制臺(tái)上準(zhǔn)確放樣（坐標(biāo)放樣）；制作預(yù)制臺(tái)座或拱胎；制作預(yù)制臺(tái)座或拱胎；預(yù)制側(cè)板和橫隔板；預(yù)制側(cè)板和橫隔板；在預(yù)制臺(tái)座上組拼側(cè)板和橫隔板，澆筑底板混凝土在預(yù)制臺(tái)座上組拼側(cè)板和橫隔板，澆筑底板混凝土形成開(kāi)口箱；形成開(kāi)口箱；然后綁扎頂板鋼筋澆筑頂板形成閉口箱；然后綁扎頂板鋼筋澆筑頂板形成閉口箱；達(dá)到強(qiáng)度后移運(yùn)吊裝。達(dá)到強(qiáng)度后移運(yùn)吊裝。 吊裝方法與加載程序1、吊裝方法吊裝方法n將預(yù)制節(jié)段移運(yùn)到纜索系統(tǒng)下并起吊；將預(yù)制節(jié)段移運(yùn)到纜索系統(tǒng)下并起吊；n對(duì)稱(chēng)吊裝節(jié)段，調(diào)整高程，扣索扣掛；對(duì)稱(chēng)吊裝節(jié)段，調(diào)整高程，扣索扣掛；n重復(fù)第重復(fù)第2)步；步

8、；n吊裝合攏段，調(diào)整節(jié)段高程，合攏，松扣索。吊裝合攏段，調(diào)整節(jié)段高程，合攏，松扣索。n吊裝順序：先吊裝基肋，再吊基肋兩側(cè)；吊裝順序：先吊裝基肋，再吊基肋兩側(cè)；n跨徑較大時(shí)，宜雙基肋或多肋同時(shí)合攏（目的：跨徑較大時(shí)，宜雙基肋或多肋同時(shí)合攏（目的：增強(qiáng)穩(wěn)定性）。增強(qiáng)穩(wěn)定性）。吊裝方法與加載程序（續(xù)）2、加載程序加載程序n加載程序的目的與意義加載程序的目的與意義n加載程序設(shè)計(jì)的一般原則加載程序設(shè)計(jì)的一般原則總原則：對(duì)稱(chēng)、均衡、多工作面；總原則：對(duì)稱(chēng)、均衡、多工作面；坡拱橋：坡拱橋：低拱腳側(cè)加載稍大于高拱腳側(cè)。低拱腳側(cè)加載稍大于高拱腳側(cè)。3 3、施工加載內(nèi)力計(jì)算、施工加載內(nèi)力計(jì)算 方法：影響線加載法；

9、方法：影響線加載法； 具體過(guò)程：繪制控制截面影響線，擬定施工階段，計(jì)算加載具體過(guò)程：繪制控制截面影響線，擬定施工階段，計(jì)算加載值，進(jìn)行強(qiáng)度、變形復(fù)核，滿(mǎn)足，值，進(jìn)行強(qiáng)度、變形復(fù)核，滿(mǎn)足，OKOK，否則，修改、重算。，否則，修改、重算。三、勁性骨架施工n定義：在已形成的桁式拱骨架上分層分段澆筑混凝土，形成的鋼筋混凝土箱拱橋。n作用：施工階段起支架作用，成橋階段作為主拱截面的一部分。n由來(lái)：國(guó)外稱(chēng)“埋置式拱架法”、“米蘭法”，早期：型鋼作為勁性骨架，國(guó)內(nèi)半勁性骨架（遼寧螞蟻橋、宜賓南門(mén)橋，剛度不足），現(xiàn)代：鋼管混凝土勁性骨架。n缺點(diǎn)：用鋼量大，施工復(fù)雜，技術(shù)要求高。三、勁性骨架施工要點(diǎn)n勁性骨架多

10、采用纜索吊裝法，因普通鋼絲繩垂度大，線形不易控制，選用預(yù)應(yīng)力鋼絞線作扣索；n混凝土采用分環(huán)、分段、多工作面同時(shí)澆筑；n應(yīng)力、變形控制：水箱調(diào)整法、千斤頂斜拉扣掛法；n要求：必須作詳細(xì)的施工加載設(shè)計(jì)四、轉(zhuǎn)體施工n根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)方向分：平面轉(zhuǎn)體、豎向轉(zhuǎn)體、平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體三種。n根據(jù)有無(wú)平衡重分：有平衡轉(zhuǎn)體、無(wú)平衡轉(zhuǎn)體。n基本原理基本原理：將拱圈或整個(gè)上部結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)半：將拱圈或整個(gè)上部結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)半跨，分別在河流兩岸利用地形或簡(jiǎn)單支架現(xiàn)澆跨，分別在河流兩岸利用地形或簡(jiǎn)單支架現(xiàn)澆或預(yù)制裝配半拱，然后利用動(dòng)力裝置將其兩半或預(yù)制裝配半拱，然后利用動(dòng)力裝置將其兩半跨拱體轉(zhuǎn)動(dòng)至橋軸線位置（或設(shè)計(jì)標(biāo)高）合龍跨拱體轉(zhuǎn)動(dòng)

11、至橋軸線位置（或設(shè)計(jì)標(biāo)高）合龍成拱。成拱。四、轉(zhuǎn)體施工n特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)合理，受力明確，節(jié)省施工用料，結(jié)構(gòu)合理，受力明確，節(jié)省施工用料，減少安裝架設(shè)工序，變復(fù)雜的、技術(shù)性強(qiáng)的水減少安裝架設(shè)工序，變復(fù)雜的、技術(shù)性強(qiáng)的水中高空作業(yè)為岸邊陸上作業(yè)，施工速度快，不中高空作業(yè)為岸邊陸上作業(yè)，施工速度快，不但施工安全，質(zhì)量可靠，而且不影響通航。但施工安全，質(zhì)量可靠，而且不影響通航。n典型工程實(shí)例：跨徑典型工程實(shí)例：跨徑200m200m的重慶涪陵烏江鋼筋的重慶涪陵烏江鋼筋混凝土拱橋及主跨混凝土拱橋及主跨360m360m的廣州丫髻沙飛燕式鋼的廣州丫髻沙飛燕式鋼管混凝土拱橋就是采用轉(zhuǎn)體施工法建成的。管混凝土拱橋

12、就是采用轉(zhuǎn)體施工法建成的。有平衡重轉(zhuǎn)體施工平面承重轉(zhuǎn)動(dòng)裝置平面承重轉(zhuǎn)動(dòng)裝置環(huán)形滑道和轉(zhuǎn)盤(pán)軸心都受力環(huán)形滑道和轉(zhuǎn)盤(pán)軸心都受力須注意環(huán)形滑道和轉(zhuǎn)盤(pán)軸心承力的分須注意環(huán)形滑道和轉(zhuǎn)盤(pán)軸心承力的分配，因聚四氟乙烯滑板受力過(guò)大將產(chǎn)配，因聚四氟乙烯滑板受力過(guò)大將產(chǎn)生蠕動(dòng)，增加轉(zhuǎn)動(dòng)困難生蠕動(dòng)，增加轉(zhuǎn)動(dòng)困難以球面轉(zhuǎn)軸支承輔以滾輪的軸心承重轉(zhuǎn)動(dòng)裝置以球面轉(zhuǎn)軸支承輔以滾輪的軸心承重轉(zhuǎn)動(dòng)裝置球面轉(zhuǎn)軸受力球面轉(zhuǎn)軸受力須注意整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系的重心必須落在軸心鉸上須注意整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系的重心必須落在軸心鉸上，球面鉸既起定位作用，有承受全部轉(zhuǎn)動(dòng)重力，球面鉸既起定位作用，有承受全部轉(zhuǎn)動(dòng)重力，鋼滾輪僅起穩(wěn)定保險(xiǎn)作用，鋼滾輪僅起穩(wěn)定保險(xiǎn)作

13、用四、轉(zhuǎn)體施工無(wú)平衡重轉(zhuǎn)體錨固、轉(zhuǎn)動(dòng)、位控三大體系錨固體系：錨碇、尾索、平撐、錨梁(或錨塊)及立柱轉(zhuǎn)動(dòng)體系：上轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)造、下轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)造、拱箱及扣索組成。位控體系：在拱箱頂端扣點(diǎn)的纜風(fēng)索與無(wú)級(jí)調(diào)速自控卷?yè)P(yáng)機(jī)、光電測(cè)角裝置控制臺(tái)拱橋無(wú)平衡重轉(zhuǎn)體施工的主要內(nèi)容和工藝1 1轉(zhuǎn)動(dòng)體系施工轉(zhuǎn)動(dòng)體系施工設(shè)置下轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤(pán)及環(huán)道；設(shè)置下轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤(pán)及環(huán)道； 設(shè)置拱座及預(yù)制拱箱設(shè)置拱座及預(yù)制拱箱( (或拱助或拱助) )，預(yù)制前需搭設(shè)必要的支架、模板；設(shè)置立柱；安裝錨梁、，預(yù)制前需搭設(shè)必要的支架、模板；設(shè)置立柱；安裝錨梁、上轉(zhuǎn)軸、軸套、環(huán)套；安裝扣索。上轉(zhuǎn)軸、軸套、環(huán)套；安裝扣索。2.2.錨碇系統(tǒng)施工錨碇系統(tǒng)施工制作橋軸

14、線上的開(kāi)口地錨；設(shè)置斜向洞錨；制作橋軸線上的開(kāi)口地錨；設(shè)置斜向洞錨； 安裝軸向、斜安裝軸向、斜向平撐；尾索張拉；扣索張拉。向平撐；尾索張拉；扣索張拉。3 3轉(zhuǎn)體施工轉(zhuǎn)體施工4 4合攏卸扣施工合攏卸扣施工張緊、放松扣索調(diào)整到拱頂?shù)皆O(shè)計(jì)位置。張緊、放松扣索調(diào)整到拱頂?shù)皆O(shè)計(jì)位置。低溫封拱，鋼楔楔緊拱頂，焊接主筋、預(yù)埋鐵件低溫封拱，鋼楔楔緊拱頂，焊接主筋、預(yù)埋鐵件封橋臺(tái)拱座混凝土，再澆封拱頂接頭混凝土封橋臺(tái)拱座混凝土，再澆封拱頂接頭混凝土卸扣索，卸索應(yīng)對(duì)稱(chēng)、均衡、分級(jí)進(jìn)行。卸扣索，卸索應(yīng)對(duì)稱(chēng)、均衡、分級(jí)進(jìn)行。涪陵烏江大橋主跨長(zhǎng)：200m施工：雙箱對(duì)稱(chēng)同步轉(zhuǎn)體涪陵烏江大橋主跨200m施工：雙箱對(duì)稱(chēng)同步轉(zhuǎn)體涪陵烏江大橋五、懸臂施工n懸臂澆筑法：拱圈、拱上立柱、預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板平行施工，邊澆筑邊構(gòu)成桁架的施工方法。五、懸臂施工n懸臂拼裝法：事先預(yù)制后的拱圈各個(gè)組成部分逐段懸臂拼裝、形成桁架拱橋。貴州江界河大橋施工滿(mǎn)堂支架、拱架滿(mǎn)堂支架、拱架( (圬工拱橋圬工拱橋) )就地砌筑就地砌筑簡(jiǎn)易排架簡(jiǎn)易排架+ +吊裝設(shè)備吊裝設(shè)備預(yù)制安裝預(yù)制安裝少支架施工少支架施工就地