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橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
摘要:本文對(duì)橋梁基本工法進(jìn)行了歸納分類,以上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的形式分別闡述于下。文中已部分內(nèi)容是在上個(gè)世紀(jì)初便寫的,至今仍適用;世紀(jì)之交橋梁施工技術(shù)突飛猛進(jìn),文中著重介紹了一些具有創(chuàng)意的工法,對(duì)一般常用工法一言帶過。橋梁局部構(gòu)件的二級(jí)工法不在此列,將另文撰述。文章內(nèi)容由作者收集、整理、加工而成,其中的評(píng)論系管窺之見,掛一漏萬,歡迎批評(píng)。
1.常規(guī)工法1.1.梁橋常規(guī)工法砼橋梁上部結(jié)構(gòu)主要常規(guī)工法列如下表[1]。附圖清楚明了,不再解釋。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
表1砼橋梁上部結(jié)構(gòu)主要常規(guī)工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
1.2.懸臂施工法在以上所有工法中最重要的是懸臂工法,該工法是1953年德國(guó)工程師芬斯特瓦爾德發(fā)明的。在萊茵河上拆去Worms的一座老橋建一座連續(xù)剛構(gòu)新橋時(shí),采用了懸臂工法(見圖1,2008年在此橋側(cè)又建了一座連續(xù)梁橋)。從此以后懸臂工法廣為使用,幾乎是無橋不采用懸臂工法,為梁式橋的修建立下了汗馬功勞,是二戰(zhàn)以后至今最重要、最杰出的工法。
橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖1萊茵河Worms橋橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法(1)懸臂拼裝法懸臂工法中懸臂拼裝法(1)梁段預(yù)制可以與下部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工,節(jié)約總工期;(2)梁段存放時(shí)間長(zhǎng),早期收縮徐變基本完成;(3)工廠化水平較高,安裝速度幾乎能達(dá)到一天一對(duì);(4)但是需要的預(yù)制、運(yùn)輸、起吊、安裝的設(shè)備也較多;(5)長(zhǎng)線法在長(zhǎng)臺(tái)座上連續(xù)澆注,快件拼縫密合,預(yù)制場(chǎng)占地較大。短線法工廠化水平高,需要依次將預(yù)制好的快件移出臺(tái)座,為保證快件密合和線形,制作工藝精度要求較高。蚌埠和鳳臺(tái)淮河斜拉橋是領(lǐng)先國(guó)內(nèi)從設(shè)計(jì)到施工完整實(shí)現(xiàn)懸臂安裝的兩座斜拉橋,蚌埠橋采用短線法,鳳臺(tái)橋采用長(zhǎng)線法。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖2鳳臺(tái)淮河斜拉橋的懸臂安裝工法(1985年)(橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖3長(zhǎng)線法和短線法預(yù)制橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法圖4懸臂澆注工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法(2)懸臂澆注法幾乎不需要特殊的施工設(shè)備,自誕生以后廣為應(yīng)用。正常狀態(tài)下,每個(gè)節(jié)段施工周期10天比較適中,7天比較緊湊。節(jié)段長(zhǎng)度4~8m比較適中。2.特殊工法在混凝土橋梁中用得比較少的工法有自承鋼筋骨架法、旋轉(zhuǎn)(水平或豎向)法、纜索吊裝法。2.1.自承鋼筋骨架工法自承鋼筋骨架法——米蘭工法始于1900年,它是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身的鋼筋骨架作為支架,承受模板、施工荷載和混凝土拌合料的重量。這可能要配置大量的不可回收的施工鋼材,可是在無法搭設(shè)支架的場(chǎng)合這也是無奈之舉。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
2.2.豎向轉(zhuǎn)體工法2.2.1.單純豎向轉(zhuǎn)體工法此后,摩蘭地改造了米蘭工法,發(fā)明了豎向轉(zhuǎn)體工法。在百米深谷上架設(shè)拱橋時(shí),將半拱豎直澆注,待達(dá)到強(qiáng)度后再旋轉(zhuǎn)下來合龍(圖5)。圖5摩蘭地工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法2007年9月重慶彭水公路務(wù)川自治縣凈跨120米的鋼筋混凝土拱橋——珍珠大橋,因架設(shè)的拱架垮塌,轉(zhuǎn)而采用了拱體負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工法,據(jù)說在國(guó)內(nèi)尚屬首次(圖6)。
圖8重慶珍珠大橋豎向轉(zhuǎn)體工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
2.2.2.分段豎向轉(zhuǎn)體工法
2006年西班牙在Tagus河上用節(jié)段拼裝豎向轉(zhuǎn)體法施工了一座跨徑220m的鋼拱橋,見圖9。兩組拱肋,每組拱肋分四段。(1)上段吊到橋面上,下段靠在橋臺(tái)立柱上(上左);(2)吊起上段,上下段臨時(shí)鉸接(上右);(3)用千斤頂頂牛腿,調(diào)整拱形,焊接(下左);(4)合龍(下右)。
橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法圖9西班牙Alconétar橋節(jié)段拼裝豎向轉(zhuǎn)體法
橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法2.2.3.提升豎向轉(zhuǎn)體工法——平衡提升法奧地利實(shí)踐了一種新工法[5],豎直澆注的梁可以根據(jù)地形而,就地面標(biāo)高澆注,豎向轉(zhuǎn)體并同時(shí)提升或壓低旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。當(dāng)?shù)孛娓叱梯^低時(shí),旋轉(zhuǎn)加提升;當(dāng)?shù)孛娓叱梯^高時(shí),旋轉(zhuǎn)加壓低(圖9.1)。據(jù)稱可以比平衡懸臂法施工節(jié)省20%—30%材料,施工速度快1—2倍,特別適合于跨徑50m—250m的高墩橋梁。
橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖9.1提升豎向轉(zhuǎn)體工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法2.3.水平轉(zhuǎn)體工法(1)梁橋水平轉(zhuǎn)體水平旋轉(zhuǎn)工法在梁橋、拱橋、斜拉橋中都有應(yīng)用,近代開始用四氟乙烯作為旋轉(zhuǎn)軌道其摩阻系數(shù)只有50/00,阻力很小。通(州)張(家灣)鐵路跨線橋,設(shè)計(jì)為雙向四車道,時(shí)速50公里,T形鋼構(gòu)混凝土橋?yàn)殡p幅結(jié)構(gòu),全長(zhǎng)725米、寬24.5米,原來呈東西向,與張家灣鐵路專用線平行。旋轉(zhuǎn)基坑內(nèi)設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)盤,200噸的液壓千斤頂帶動(dòng)鋼絞線緩緩旋轉(zhuǎn),橋梁轉(zhuǎn)體51度后將與南北走向的東六環(huán)西輔路對(duì)接。旋轉(zhuǎn)歷時(shí)57分鐘。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖10通(州)張(家灣)鐵路跨線橋轉(zhuǎn)體工法(2006年)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法圖11青蘭高速公路分離式立交橋轉(zhuǎn)體工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法(2)斜拉橋水平轉(zhuǎn)體圖8,2009年8月6日,橫跨京廣鐵路線馬頭-磁縣間451km+800m至452km+000m處青蘭高速公路分離式立交橋,經(jīng)過40分鐘的牽引轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)成功轉(zhuǎn)體。該轉(zhuǎn)體立交橋?yàn)殡p幅平面同步轉(zhuǎn)體立交橋,單幅轉(zhuǎn)體重量3706噸,轉(zhuǎn)體角度71.8度,轉(zhuǎn)體部分跨度為2×45米,轉(zhuǎn)體橋面總寬28米。是京廣鐵路石家莊以南同時(shí)跨京廣鐵路和107國(guó)道的轉(zhuǎn)體橋。石家莊環(huán)城公路斜拉橋轉(zhuǎn)體工法,轉(zhuǎn)體重量16500噸、轉(zhuǎn)體角度達(dá)75.74度,兩項(xiàng)指標(biāo)均居世界同類橋梁之最(圖12)。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖12石家莊市環(huán)城公路跨石太鐵路斜拉橋轉(zhuǎn)體工法(2008年)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法(3)拱橋水平轉(zhuǎn)體(I)不對(duì)稱轉(zhuǎn)體2009年8月20日,貴州省主跨度為140米的花江大橋主橋拱圈順利轉(zhuǎn)體并成功合龍,該橋創(chuàng)下了目前國(guó)內(nèi)同類型橋梁轉(zhuǎn)體施工跨度之最。每岸轉(zhuǎn)體重量約為3800噸,貞豐岸的轉(zhuǎn)體將按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)172度,關(guān)嶺岸的轉(zhuǎn)體將按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)102度后才能合龍成拱。歷時(shí)6小時(shí)(圖13)。不對(duì)稱轉(zhuǎn)體需要用墩柱作為平衡重。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖13貴州花江大橋轉(zhuǎn)體工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
(II)對(duì)稱轉(zhuǎn)體2010年5月17日,主跨160米、單邊轉(zhuǎn)體1.68萬噸的滬杭客運(yùn)專線跨越滬杭高速公路自錨上承式混凝土轉(zhuǎn)體拱橋合龍。合龍前是T構(gòu),頂板中配有預(yù)應(yīng)力束。
圖13貴州花江大橋轉(zhuǎn)體工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
2.4.纜索和斜拉扣索吊裝工法梁橋很少應(yīng)用纜索吊裝工法,一般首選懸臂工法;因?yàn)楣氨呈乔€,無法行走設(shè)備,纜索吊裝與斜拉扣索配合適用于拱橋架設(shè)。構(gòu)件可以從河中起吊,不需要纜索運(yùn)輸(圖12、圖17);混凝土料可以從岸邊吊運(yùn),需要纜索運(yùn)輸(圖13)。南京大勝關(guān)橋把扣索工藝發(fā)展到自平衡狀態(tài),適用于多跨拱橋自平衡拼裝(圖15)。
圖15南京大勝關(guān)橋自平衡扣索工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖16Hoover壩新通道橋扣索現(xiàn)澆工法橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法深谷懸索橋主梁無法從谷底吊起,如果是桁式主梁可以從兩岸開始逐桿安裝;也有應(yīng)用纜索吊裝工法逐段安裝,四渡河特大橋?yàn)樽罱焕粓D15最上面是吊裝纜索,吊裝纜索下面是懸索橋主纜,主纜下面是已安裝的部分主梁。用懸索吊上的行走小車移動(dòng)主梁節(jié)段,到位后安裝主梁節(jié)段就位。首先安裝跨中節(jié)段,依次向兩端接長(zhǎng),最終至橋塔處。節(jié)段在橋塔處組拼,不需要從谷底起吊。圖17朝天門大橋扣索拼裝工法(2008)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法
圖18四渡河特大橋900m單跨雙鉸加勁鋼桁梁懸索橋纜索吊裝工法(2008年)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法2.5.軌索
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