[PPT]橋梁工程施工技術(shù)講座（中鐵）_ppt

1、中鐵x局集團(tuán)第x工程有限公司公司副總工程師 xx橋梁施工技術(shù)講座2012年3月20日前言 橋梁施工技術(shù)是隨著工業(yè)材料及裝備技術(shù)的提高而不斷提高，而大型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算提供了基礎(chǔ)，從而使新型大跨復(fù)雜橋梁不斷涌現(xiàn)。要做好橋梁施工技術(shù)，必須加強(qiáng)理論計(jì)算能力，大型臨時(shí)設(shè)施，施工設(shè)備的設(shè)計(jì)，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算及局部受力計(jì)算都要做到精通，才能施工復(fù)雜橋梁。這是我們目前最缺乏的技能。一、橋梁的類型及受力特點(diǎn) 1簡(jiǎn)支梁：受力明確，應(yīng)用最廣 。 2連續(xù)梁：分等截面連續(xù)梁和變截面連續(xù)梁。屬超靜定結(jié)構(gòu)，以跨中受正彎距，墩中梁頂受負(fù)彎距，應(yīng)考慮溫度對(duì)梁受力影響，現(xiàn)澆時(shí)應(yīng)考慮鎖定溫度。 3連續(xù)曲線梁：包括平面曲

2、線梁和豎面曲線梁。平面曲線梁以立交橋匝道橋多見，與一般連續(xù)梁受力相同以外，尚有偏心力產(chǎn)生的偏心力距及對(duì)梁產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力，該梁支承點(diǎn)必需多于三點(diǎn)以上才能穩(wěn)定。豎曲線梁以景觀橋多見，其梁受力與所選豎曲線有關(guān)。多孔簡(jiǎn)支梁連續(xù)梁施工世界首座大跨徑非對(duì)稱曲線梁一、橋梁的類型及受力特點(diǎn) 4框架橋：多用于穿越既有道路通道及流水通道，屬超靜定結(jié)構(gòu)。 5連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋：包擴(kuò)斜腿剛構(gòu)橋，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)是無(wú)支座，梁與墩共同受力，墩亦參與梁的彎距分配。應(yīng)考慮澆灌溫度與鎖定溫。 6拱橋：分上承式，中承式及下承式。分有鉸拱與無(wú)鉸拱、雙曲拱。從拱軸線分為部分圓曲線、拋物線及懸鏈線。拱受力特點(diǎn)為將外力及自重力轉(zhuǎn)化為拱軸

3、壓力，有時(shí)也承受少量的彎距。設(shè)計(jì)及施工應(yīng)考慮拱腳處的水平推力，目前除靠墩臺(tái)自身平衡外，尚有采用預(yù)應(yīng)力索張拉平衡。 框架橋連續(xù)剛結(jié)構(gòu)梁一、橋梁的類型及受力特點(diǎn) 7鋼板梁：以前鐵路采用較多，主要解決大與標(biāo)準(zhǔn)混凝土梁的跨度問(wèn)題，受力簡(jiǎn)單明確。 8鋼混梁：是鋼梁與混凝土梁實(shí)現(xiàn)共同受力，即利用了鋼梁的受拉及混凝土梁的受壓特性。目前我公司施工過(guò)的有工字鋼梁與混凝土板梁的組合梁，桁梁與上下弦混凝土組合梁。這類梁要考慮混凝土與鋼結(jié)構(gòu)表面不脫離問(wèn)題，混凝土裂紋問(wèn)題?？紤]混凝土與鋼材熱脹冷縮系數(shù)不同，熱傳導(dǎo)速率不同所因起溫度應(yīng)力問(wèn)題。即有混凝土澆筑氣溫與年平均溫相一致，避免產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力。拱橋上承式鋼板梁鋼混梁

4、鋼桁梁一、橋梁的類型及受力特點(diǎn) 9鋼桁梁：解決跨江河大跨問(wèn)題，分單孔與多孔連續(xù)梁。錨焊梁均為過(guò)去建成橋梁，現(xiàn)以淘汰。目前均采用栓焊梁，以工廠加工及試拼，現(xiàn)場(chǎng)拼裝及架設(shè)。桿件受力為拉壓力，節(jié)點(diǎn)為高強(qiáng)螺栓連結(jié)磨擦傳力。 10斜拉橋：解決大跨問(wèn)題，分平行索與輻射索，此外尚有景觀橋的半邊索。由于斜拉索向上的拉力分擔(dān)了梁的荷載，與梁形成了共同受力體，所以增大了跨度。但施工中應(yīng)對(duì)工法狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，隨時(shí)測(cè)量和調(diào)整索力，使索受力均勻，防止個(gè)別索受力過(guò)大而拉斷，從而形成各個(gè)拉斷而導(dǎo)致橋梁垮塌。橋面梁有采用混凝土預(yù)應(yīng)力梁、鋼箱梁，梁形以減少風(fēng)阻力形體為佳。目前為防止索在大風(fēng)中產(chǎn)生較大擺動(dòng)，國(guó)內(nèi)已在部分索上安裝了由

5、香港大學(xué)研制的電磁阻力器改裝而成的索阻力器，該阻力器可由電腦控制。從而大大減小了索的擺動(dòng)，增大了橋梁的安全性。一、橋梁的類型及受力特點(diǎn) 11懸索橋：是所有橋梁中能實(shí)現(xiàn)最大跨度的橋梁。目前最大跨度已達(dá)三千五百米以上，主纜索的直經(jīng)已超過(guò)一米，國(guó)內(nèi)僅用于公路橋，大跨梁多采用鋼梁。主要通過(guò)吊桿將梁的荷載傳遞給主纜索，但該類橋平穩(wěn)性差，橋梁的固有震動(dòng)頻率計(jì)算困難，在大風(fēng)中有可能發(fā)生共震，從而導(dǎo)致橋梁垮塌。 12其它組合橋梁及板殼結(jié)構(gòu)橋梁斜拉橋懸索橋二、橋梁基礎(chǔ) （一）明挖基礎(chǔ) （二）樁基礎(chǔ) （三）沉井基礎(chǔ) （一）明挖基礎(chǔ) 1、無(wú)支護(hù)基坑開挖(放坡開挖) ：應(yīng)根據(jù)土層情況，基坑頂有無(wú)靜載及動(dòng)載，從1:1.

6、51:0，只有硬巖石時(shí)才可采用1:0，土層采用機(jī)械開挖，人工配合修整邊坡，石方采用機(jī)械打眼放炮 。 2、帶擋板支護(hù)開挖 (分為木擋板支護(hù)，混凝土護(hù)壁支護(hù)，噴射混凝土支護(hù)，鋼結(jié)構(gòu)支護(hù)，鋼筋混凝土框架支護(hù)) ：采用帶擋板支護(hù)，要進(jìn)行土壓力計(jì)算，然后進(jìn)行支護(hù)構(gòu)件或支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算，包括強(qiáng)度及變形、穩(wěn)定性計(jì)算。每次下挖深度及采取的工法 (在重要建筑物及既有線上施工時(shí)，尤為重要，安全系數(shù)要取大值) 。（一）明挖基礎(chǔ) 3圍堰工程(主要用于水中墩修建) ：圍堰高度要考慮到施工期間出現(xiàn)的最高水位，包括圍堰后上游水位抬高及浪高，實(shí)際堰高應(yīng)比此高50厘米以上)(1)土石圍堰(包擴(kuò)土圍堰，適應(yīng)水深小于己于1.5米。土袋

7、圍堰適應(yīng)水深小于3米流速小于己于1.5米。木樁竹條圍堰適應(yīng)水深小于7米，流速小于2米。鉛絲籠圍堰適應(yīng)河床難以打樁，水深4米以內(nèi))(2)板樁圍堰：分鋼板樁圍堰及鋼筋混凝土板樁圍堰。適應(yīng)深水及深基坑，適應(yīng)范圍較廣。(3)雙壁圍堰：大型河流的深水基礎(chǔ)，大型主墩的基礎(chǔ)多采用。一般采用桁架支撐(包擴(kuò)兩排圍堰壁之間及基坑內(nèi)支撐) 。（一）明挖基礎(chǔ) 4、挖井基礎(chǔ)：主要適應(yīng)地質(zhì)條件較好，適合于人工配合機(jī)械作業(yè)。一般采用混凝土護(hù)壁支護(hù)，機(jī)械吊裝出碴 。 5、排水挖基坑：排水方式有坑內(nèi)抽水，井點(diǎn)降水，人工或機(jī)械開挖 6、不排水挖基坑：一般采用抓土斗水下抓土開挖及高壓射水配合空氣吸泥機(jī)。 7、基底檢查：如基底承載力

8、符合設(shè)計(jì)，既立模澆灌混凝土。如不符合設(shè)計(jì)，則需進(jìn)行基底處理，常見有基底換填法，基底夯實(shí)發(fā)，基底樁體擠密法，化學(xué)漿液加固法等。 8、水下基礎(chǔ)混凝土澆筑方法：一般采用沉箱法 。（二）樁基礎(chǔ) 1、沉入打入樁：樁的類型可分為位移樁(指樁沉入地層時(shí)造成地層土體位移的樁)和非位移樁(非排土)兩大類。A、位移樁的優(yōu)點(diǎn)：1.樁身材料在沉入地層之前可以進(jìn)行檢驗(yàn)，能確保樁的質(zhì)量。2.位移樁多為預(yù)制混凝土樁，樁身質(zhì)量有保證，適應(yīng)于有侵蝕性的土層和松軟及淤泥質(zhì)粘土層，在松軟或淤泥質(zhì)粘土層中不會(huì)產(chǎn)生像鉆孔灌注樁一樣由于粘土擠壓而可能導(dǎo)致的未凝固混凝土變形和縮頸等難以處理的危險(xiǎn)。3.沉管灌注樁內(nèi)的配筋，不受樁的操作和施工

9、等應(yīng)力控制，鋼管可以收回重復(fù)使用，大大節(jié)約鋼材用量，且其樁長(zhǎng)易于調(diào)整以適合承載地層標(biāo)高。4.在地層變化復(fù)雜地區(qū)，沉入樁在施工時(shí)易于控制每根樁的軸力，以減少墩臺(tái)的不均未沉降。 （二）樁基礎(chǔ) 1、沉入打入樁：樁的類型可分為位移樁(指樁沉入地層時(shí)造成地層土體位移的樁)和非位移樁(非排土)兩大類。B、位移樁的主要缺點(diǎn)：1沉樁時(shí)要引起樁鄰近土體的隆起或下沉及側(cè)向位移，可能會(huì)影響鄰近建筑物的安全，需采取預(yù)防措施。錘擊或震動(dòng)沉樁噪聲大，影響附近環(huán)境。2樁長(zhǎng)受運(yùn)輸和樁架高度影響，常需要接樁，增加施工麻煩。3 沉樁設(shè)備笨拙，搬運(yùn)，拆除麻煩，增加施工工作量。4 遇到較大的卵石，漂石時(shí)，要阻礙樁的下沉，施工困難。C

10、、沉入樁按材質(zhì)分為：木樁、鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁、鋼樁。（二）樁基礎(chǔ) 1、沉入打入樁：樁的類型可分為位移樁(指樁沉入地層時(shí)造成地層土體位移的樁)和非位移樁(非排土)兩大類。D、樁錘分為：1墜錘2單動(dòng)氣錘3雙動(dòng)氣錘4柴油錘5振動(dòng)錘6液壓錘E、 錘的選擇應(yīng)根據(jù)單樁荷及地層情況載通過(guò)計(jì)算確定。樁帽應(yīng)根據(jù)選用的機(jī)械類型進(jìn)行加工處理。F、 沉樁的承載力根據(jù)不同的沉樁進(jìn)行計(jì)算確定 （二）樁基礎(chǔ) 2、鉆(挖)孔樁：A、鉆孔方法：1螺旋鉆孔；2正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔；3反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔；4潛水鉆機(jī)鉆孔；5沖抓鉆孔(包括全套管鉆機(jī),分搖擺式及懸轉(zhuǎn)式)；6沖擊鉆孔；7旋挖鉆孔；8人工挖孔。B、各種方法適應(yīng)的地質(zhì)條

11、件：1螺懸鉆孔適應(yīng)于土質(zhì)地層.2正反循環(huán)鉆、潛水鉆及沖抓鉆一般適應(yīng)土層，但正反循環(huán)鉆也有適應(yīng)巖石的鉆頭。3旋挖鉆一般適應(yīng)土層及的強(qiáng)度的風(fēng)化巖層。4沖擊鉆適應(yīng)土層及巖層。5人工挖孔適應(yīng)土層及巖層，但有幾中情況不宜采用人工挖孔。(1)水中墩樁孔；(2)流沙的層；(3)含水量大的沙卵石層；(4)水難以排干的樁孔；(5)呈流塑性的淤泥層。 （二）樁基礎(chǔ) 2、鉆(挖)孔樁：C、成孔檢查：(1)螺旋鉆孔應(yīng)測(cè)孔經(jīng)、孔深和樁孔水平與垂直偏差，測(cè)虛土后度，并通過(guò)照明觀察孔壁有無(wú)坍陷，脹縮等情況。(2)其它成孔檢查：檢查孔經(jīng)及孔形，有孔經(jīng)記錄儀，超聲波檢測(cè)孔底沉碴厚度，電子水平儀測(cè)樁斜。(3)其成孔均應(yīng)滿足驗(yàn)標(biāo)要

12、求。常見問(wèn)題有坍孔，孔偏斜，鉆頭掉落及卡住鉆頭，鉆桿折斷等。根據(jù)不同原因制定不同的處理方法。D、泥漿含沙率、相對(duì)密度、粘稠度、膠體率均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)與驗(yàn)標(biāo)要求。E、鋼筋籠制作加工及安裝均應(yīng)符合要求。F、灌注水下混凝土應(yīng)進(jìn)行首批混凝土數(shù)量計(jì)算及漏斗高度計(jì)算，導(dǎo)管埋深應(yīng)符合要求，水下混凝土應(yīng)滿足攤落度要求，并宜采用緩凝時(shí)間較長(zhǎng)的混凝土，灌注中應(yīng)做到連續(xù)不斷直止灌完。 （二）樁基礎(chǔ) 3、承臺(tái)施工 先進(jìn)行承臺(tái)開挖，破除樁頭，檢測(cè)樁。進(jìn)行承臺(tái)基底處理，綁扎鋼筋及立模，經(jīng)檢查合格后，進(jìn)行混凝土澆筑。在水面以下承臺(tái)澆筑混凝土，可采用沉箱法澆筑。 （三）沉井基礎(chǔ) 當(dāng)天然基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)受水文，地質(zhì)條件限制施工困難時(shí)，

13、可采用沉井基礎(chǔ)。沉井基礎(chǔ)尤其適用于豎向和橫向承載力大的深基礎(chǔ)，沉井按形狀分為圓形、圓端形及距形。 1、一般河灘及淺水筑島底節(jié)沉井通常采用土模：土模采用夯土經(jīng)修整而成，外用砂漿摸面，但刃腳處采用厚砂漿(5厘米以上)或混凝土.然后綁扎鋼筋，安裝內(nèi)外模，澆筑底節(jié)沉井混凝土?；炷吝_(dá)到拆模強(qiáng)度后，拆除模板，布置測(cè)量站點(diǎn)，并進(jìn)行原始狀態(tài)觀測(cè)，等底節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，挖除沉井內(nèi)土模，開始沉井下沉工作。一般采取人工挖土，機(jī)械吊土,遇到巖石采取打眼爆破方法。大部分沉井均要配備抽水設(shè)備，并在下沉過(guò)程中根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)隨時(shí)糾偏，一般采取在高的一側(cè)挖土，使沉井復(fù)位。當(dāng)?shù)坠?jié)沉井沉止離島面約50厘米時(shí)，停止開挖，安裝第

14、二節(jié)沉井內(nèi)模，綁扎鋼筋，安設(shè)外模并加固，澆筑第二節(jié)沉井混凝土。如此循環(huán)直止下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高。 （三）沉井基礎(chǔ) 2、沉井下沉中遇到的問(wèn)題 ：a沉井偏斜問(wèn)題、沉井平面移位問(wèn)題。b沉井下沉遇到孤石及樹木處理。c沉井懸刃腳懸空不下沉問(wèn)題。d沉井內(nèi)涌泥及涌沙問(wèn)題。e沉井排水問(wèn)題。 3、處理方法：a沉井偏斜要隨時(shí)糾偏，不可使偏斜過(guò)大，尤其在沉井下沉在總量三分之一以內(nèi)，就應(yīng)將偏斜度控制在較小值。沉井平面移位,可采取使沉井先偏斜下沉再糾偏，使沉井平面歸位。b沉井遇孤石采取人工破除或爆破方法，樹木可以砍掉及鋸掉方法。c沉井刃腳懸空不沉可采取井口加壓，外周灌注泥漿水及爆破震動(dòng)方法。d沉井內(nèi)涌泥沙宜采取清除方法，必要

15、時(shí)采取暫不排水以減少涌入。e沉井大部分在河灘及水中，所穿越含水地層多，僅靠單井抽水難以做到時(shí)，一般采取多井同時(shí)抽水下沉。 （三）沉井基礎(chǔ) 4、深水中修建沉井基礎(chǔ) ：一般采取修建鋼管樁平臺(tái)或采取多艘船舶定位。采用岸邊加工制做雙殼式浮運(yùn)沉井或裝配式鋼筋混凝土沉井浮運(yùn)到橋位，下沉止預(yù)定位置，采取水下澆筑混凝土，然后抽水下沉。不排水下沉沉井：a采取抓土斗水下抓土下沉，但深度有限，一搬在水深20米以內(nèi)。b高壓射水配合空氣吸泥機(jī)進(jìn)行下沉。 5、沉井下沉的輔助措施 ：泥漿潤(rùn)滑套是在沉井預(yù)埋管路通過(guò)機(jī)械將泥漿壓入沉井外壁與土層之間?？諝饽煌瑯邮峭ㄟ^(guò)預(yù)埋管路將空氣壓入沉井外壁與土層之間.均為減少井壁與土層之間的

16、磨擦力，以便沉井順利下沉。 （三）沉井基礎(chǔ) 6、沉井的水下封底 ：在沉井底經(jīng)檢查合格后，進(jìn)行沉井封底前，應(yīng)進(jìn)行封底料斗容量的計(jì)算，由于沉井的底面積很大，必需保證首盤料達(dá)到道管埋深的要求。要求混凝土供應(yīng)變能力強(qiáng)，并隨時(shí)測(cè)量混凝土面與導(dǎo)管底之間的高差，以防導(dǎo)管提出混凝土面，造成封底失敗。在封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行抽水檢查是否封底成功。 7、沉井的填充與井蓋施工 ：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有用土石進(jìn)行井身填充及混凝土填充，填充完成后施做井蓋鋼筋混凝土。 沉井封底三、墩臺(tái)施工 普通墩臺(tái)施工采用加工大塊鋼模，人工綁扎鋼筋，機(jī)械吊裝模板，螺栓固定?；炷敛捎霉S拌制，罐車運(yùn)輸，機(jī)械吊灌，泵送混凝土入?；虮密嚬嘧⒒?/p>

17、凝土。在這里不多講 。 A、高墩塔施工：以前采用爬升模板，由于耗鋼量大，混凝土表面質(zhì)量差，現(xiàn)基本被淘汰。目前采取翻模爬架方法，對(duì)等截面墩，在墩身安設(shè)預(yù)埋件，有專用爬升軌道，平臺(tái)設(shè)置吊機(jī)。爬升采用千斤頂頂升。人員上下采用施工電梯，混凝土澆筑泵送或泵車，模板及鋼筋吊裝采用平臺(tái)吊機(jī)。該方法優(yōu)點(diǎn)是墩頂混凝土澆筑完成后，拆除模板后，整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)落回地面進(jìn)行拆卸。 三、墩臺(tái)施工 B、另一種是在模板外設(shè)置軌道，先施工最下面23節(jié)混凝土，拼裝平臺(tái)及吊機(jī)，由吊機(jī)安裝上面一節(jié)模板，澆筑混凝土后，平臺(tái)及吊機(jī)被頂升上爬，固頂后即可拆底節(jié)模板，吊上安裝，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。 C、空心高墩采取內(nèi)置爬升平臺(tái)及雙臂掉機(jī)，該吊機(jī)可以旋轉(zhuǎn)

18、，在空心墩內(nèi)采取內(nèi)外架交替頂升，同樣墩內(nèi)有預(yù)埋件，頂升力作用在預(yù)埋件上，將力傳于墩壁上。雙臂吊機(jī)主要吊裝鋼筋及模板，澆筑混凝土采取泵送或泵車。 翻模施工四、橋梁上部施工 A、預(yù)制梁：分先張梁及后張梁，先張梁要做好制梁臺(tái)座的設(shè)計(jì)計(jì)算，余按工廠化施做。后張梁已普遍應(yīng)用，這里不講了 。 B、墩位現(xiàn)澆梁1滿堂支架法：應(yīng)根據(jù)梁部荷載，計(jì)算支架間距及部距，計(jì)算模板及縱橫梁尺寸間距，計(jì)算地基承載力及沉降。地基實(shí)際承載力的實(shí)測(cè)，在施工中應(yīng)設(shè)縱橫剪刀撐，并檢查立桿兩個(gè)方向是否垂直，頂托是否松緊一致。并進(jìn)行加載試驗(yàn)，加載一般采用1.2倍荷載。預(yù)制梁現(xiàn)澆梁四、橋梁上部施工 B、墩位現(xiàn)澆梁2貝雷梁及其它梁支承現(xiàn)澆：均應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，包括強(qiáng)度，剛度及穩(wěn)定性，墩及地基。同樣按1.2倍荷載進(jìn)行試驗(yàn)。3移動(dòng)模架澆筑梁：移動(dòng)模架設(shè)計(jì)必須有設(shè)計(jì)資質(zhì)單位設(shè)計(jì)，并經(jīng)評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)才可投入使用。同樣要按1.2倍荷載進(jìn)行試驗(yàn)。4掛籃懸灌法：一般在零號(hào)塊澆筑后，安裝掛籃向兩側(cè)對(duì)稱澆筑。掛籃有三角掛籃、菱形掛籃及導(dǎo)梁式掛籃。掛籃必須由有