拱橋施工學(xué)習(xí)課件

拱橋發(fā)展階段：1.建國初期：修建石拱橋?yàn)橹鳎?.60年代：修建雙曲拱橋；3.70年代：修建桁架拱橋、剛架拱橋、箱形拱橋輕型拱橋；4.80年代：修建桁式組合拱橋，加大跨越能力；5.90年代：修建鋼管混凝土拱橋。

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拱橋?qū)嵗榻B我國公路橋中70%為拱橋。我國多山，石料資源豐富，拱橋取材以石料為主。1）圬工拱橋（石拱橋以及拱圈不配鋼筋的混凝土拱橋，跨越能力較?。┲鞴叭榈冉孛鎽益溇€。拱矢度為1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑對稱布置5個空腹拱，兩邊設(shè)岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部結(jié)構(gòu)為重力式石砌墩臺。該橋施工在主孔范圍內(nèi)設(shè)3個臨時(shí)墩，上立鋼支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。1965廣西南寧都安紅渡橋（L:100m)世界上跨徑最大的石拱橋。橋?qū)?m，雙肋石拱橋，腹拱為9孔13m，南岸引橋3孔13m，北岸引橋1孔15m。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。拱軸線為懸鏈線（m=1.543），拱矢度1/5，拱肋為等高變寬度。1990湖南鳳凰縣的烏巢河橋（L=120m）第2頁/共39頁

2）雙曲拱橋（中國首創(chuàng)的一種拱橋型式）結(jié)構(gòu)纖細(xì)輕盈，適宜于軟土地基上建造。1969江蘇無錫衛(wèi)東橋

構(gòu)思獨(dú)特，充分發(fā)揮雙曲拱橋構(gòu)造特點(diǎn)，組合拼裝成三叉形的雙曲拱橋。1969江蘇無錫民主橋上承式無鉸空腹拱，是當(dāng)時(shí)我國跨徑最大的雙曲拱橋。拱矢度1/10，拱軸線設(shè)計(jì)為懸鏈線。為提高橫斷面剛度、增強(qiáng)雙曲拱在組合過程中裸肋的穩(wěn)定性，斷面設(shè)計(jì)成高低拱肋，全橋29道橫隔板組成整體性好的拱肋格排，合攏后上面砌筑雙層拱波。1968河南嵩縣前河橋（L=150m）第3頁/共39頁

3）肋拱橋

1988廣東廣州流溪橋（L=90m）鋼筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全橋采用噴塑裝修工藝，建筑宏偉壯麗，已成為公園的重要景觀。中承裝配式鐵路鋼筋混凝土拱，矢高40m，兩片拱肋中心距7.5m。拱軸線采用二次拋物線，拱肋為箱形截面，吊桿為預(yù)應(yīng)力桿件。施工時(shí)先架設(shè)鋼拱架，然后在拱架上由下而上分層施工，安裝拱肋底板---腹板---頂板，使先安裝的拱肋底板與鋼拱架共同受力。在拱頂進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，改善了拱肋的受力狀態(tài)。為保證結(jié)構(gòu)的整體性，拱肋與橋面系相交處的一段拱肋在工地現(xiàn)澆。1966北京永定河七號橋（L=150m）1992廣東開平三埠橋（L=60m）單拱肋預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱，單拱肋置于車行道中央分隔帶上。第4頁/共39頁1983臺灣臺北關(guān)渡橋（L=165m）中承式5孔連續(xù)系桿拱橋，中間孔跨度為165m，兩側(cè)孔跨度為143m及44m，拱圈為拋物線。

1990江蘇丹陽云陽橋（L=70m）

跨越京杭大運(yùn)河，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力系桿拱，3根拱肋，矢度1/5，拱軸系數(shù)m=1.0，單箱高1.5m，行車道剛性縱梁和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力柔性系桿分開。預(yù)制安裝法施工.第5頁/共39頁

4）箱拱橋

1979四川省宜賓市金沙江大橋（L=150m）中國采用纜索吊裝施工、跨徑最大的鋼筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱寬7.60m，矢跨比1/7，全拱圈橫向分5個箱室；縱向分5段預(yù)制，纜索吊裝就位后再組合成整體箱。1989四川涪陵烏江大橋（L=200m）橋高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。涪陵烏江大橋采用轉(zhuǎn)體法施工，先在兩岸上、下游組成3m寬的邊箱，待轉(zhuǎn)體合攏后吊裝中箱頂、底板，最后組成3室箱。1997四川萬縣長江大橋L=420m)勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋第6頁/共39頁

5）剛架拱橋1989江蘇無錫100米下甸橋

變截面，四分點(diǎn)附近截面高度最大，分別向拱腳、跨中減小。取消斜撐，拱上建筑采用23m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁以過渡。1993江西德興130米太白橋

采用轉(zhuǎn)體施工。第7頁/共39頁

1994臺灣臺北碧潭橋（L=160m）

橋面由預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土單箱組成，并配以Y型懸臂拱圈，形成主跨為160m及2x100m無推力拱橋。引橋跨度分別為85m及57m，全橋以簡潔明快的弧形曲線構(gòu)成，與遠(yuǎn)山近水相協(xié)調(diào)。

1990四川宜賓小南門橋(=240m)主橋系中承式鋼筋混凝土肋拱橋，矢度1/5，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。該橋采用勁性鋼骨架施工法，纜索吊裝。第8頁/共39頁

6）桁架拱橋1976浙江寧海75米越溪橋

主孔為凈跨75m的預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；邊孔為凈孔40m的雙曲拱，1971浙江余杭50米里仁橋

鋼筋混凝土斜拉桿式桁架拱橋。拱圈矢跨比為1/8。全橋布置4片拱片，在上弦桿覆蓋微彎板混凝土橋面。預(yù)制拱片臥置疊澆，分段用浮吊起吊、翻身和吊裝，在三分點(diǎn)處設(shè)臨時(shí)支托，澆筑濕接頭混凝土。第9頁/共39頁

7）桁式組合拱橋中國首創(chuàng)的一種橋型，它除保持桁式拱結(jié)構(gòu)用料省、豎向剛度大等特點(diǎn)外，更具有桁梁的特性和可以采用懸臂法施工、施工階段和運(yùn)營階段的受力趨于一致等優(yōu)點(diǎn)。1990四川自貢160米牛佛沱橋

桁式組合拱為三室箱形截面，桁架片按節(jié)段分件預(yù)制，采用人字扒桿懸拼安裝。主跨為組合預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱。全寬13.4m，拱圈高2.7m，寬10.56m，矢跨比為1/6。采用起重量1200KN鋼格構(gòu)人字扒桿和直徑32mm40Si2MnVⅣ級鋼軋絲錨碇體系懸臂拼裝。1995貴州省330米江界河橋第10頁/共39頁

8）鋼管混凝土拱橋

1998浙江義烏80米賓王橋

單肋鋼管混凝土系桿拱橋，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；邊跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m。1990四川旺蒼115米東河橋

下承式鋼管混凝土預(yù)應(yīng)力系桿拱橋，矢度1/6。兩片拱肋間用直徑800mm橫撐連接以保持其穩(wěn)定性?；钶d作用下拱腳的水平推力由系桿及橋墩共同承擔(dān)。鋼管拱肋實(shí)際上是一種復(fù)合材料，在破壞荷載作用下，鋼管不僅起縱筋的作用，而且對混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高構(gòu)件的承載能力。在施工階段，鋼管起著勁性骨架的作用。360m廣州丫髻沙特大橋三跨連續(xù)自錨式中承式鋼管混凝土拱橋。以高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼鉸線作為系桿，拱座基礎(chǔ)只有較小水平推力。主拱采用中承式雙肋懸鏈線無鉸拱，矢跨比為1/4.5。每片拱肋由6750鋼管混凝土組成，由橫向平聯(lián)板、腹桿連接成為鋼管混凝土桁架。邊拱采用上承式雙肋懸鏈線半拱，每片拱肋由鋼筋混凝土單箱單室截面組成。轉(zhuǎn)體施工法。第11頁/共39頁

1932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋1977美國518.2mNewRiver橋9）鋼拱橋第12頁/共39頁我國幾座典型的拱橋：

湖南烏巢河大橋——石拱橋

四川萬縣長江大橋——鋼筋混凝土箱形拱

貴州江界河大橋——桁式組合拱橋

廣東三山西大橋——鋼管混凝土拱橋

上海盧蒲大橋——鋼箱形拱第13頁/共39頁

一、拱橋分類

1.按建筑材料分：

圬工拱橋（石、混凝土）、鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼拱橋

2.按橋面的位置：

上承式拱橋、下承式拱橋、中承式拱橋

第14頁/共39頁3.按截面型式分類：板拱橋、肋拱橋、雙曲拱橋、箱形拱橋4.按有無水平推力分類有水平推力拱橋、無水平推力拱橋第15頁/共39頁二、拱橋施工方法綜述拱橋的施工方法與拱橋的構(gòu)造形式密切相關(guān)，隨著拱橋的發(fā)展階段施工技術(shù)、施工水平不斷發(fā)展。石拱橋階段—有支架施工雙曲拱橋階段—預(yù)制拱肋作為支架的一部分，減少支架用量，促進(jìn)了拱橋施工技術(shù)的發(fā)展鋼筋混凝土箱形拱橋、肋拱橋、桁式組合拱橋、鋼管混凝土拱橋—可采用無支架施工（纜索吊裝、轉(zhuǎn)體施工、勁性骨架、懸臂澆注、懸臂安裝）第16頁/共39頁§7—2支架就地砌筑、澆注施工方法拱橋砌筑施工——圬工拱橋就地澆注施工——大跨度拱橋（1）鋼桁架拱架，有支架就地澆注施工（2）采用型鋼或鋼管混凝土勁性骨架，無支架就地澆注施工（3）采用塔架斜拉索法和斜吊式懸澆，無支架就地澆注施工第17頁/共39頁一、拱架類型及預(yù)拱度設(shè)置（一）拱架（上承式拱橋）

支柱式、撐架式、扇形、鋼木組合、土牛拱胎以及鋼桁架拱架，一般采用鋼桁架拱架，包括標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、拱頂節(jié)、拱腳節(jié)、連接桿等鋼銷連接組成，再以縱橫向連接系將幾片拱架聯(lián)成一體，作為澆注拱圈的支架。拱架安裝：1）拱架吊運(yùn)安裝2）封拱及卸吊3）吊裝和封拱及卸吊注意事項(xiàng)

●做好試拼；●封拱前調(diào)整好拱軸線及各節(jié)點(diǎn)標(biāo)高，收緊側(cè)向風(fēng)纜；●卸架前擰緊風(fēng)纜螺栓第18頁/共39頁（二）預(yù)拱度由于拱軸線變化大大影響結(jié)構(gòu)的受力性能，因此拱架預(yù)拱度的設(shè)置尤為重要，主要考慮以下：1、拱圈自重及車輛荷載（不及沖擊力）產(chǎn)生的拱頂彈性下沉2、拱圈由于溫度變化與混凝土收縮產(chǎn)生的拱頂彈性下沉3、墩臺水平位移產(chǎn)生的拱頂下沉4、拱架在承重后的彈性和非彈性變形及拱架的跨中撓度5、拱架基礎(chǔ)受載后的非彈性壓縮拱頂——總預(yù)拱度；拱腳——零第19頁/共39頁（三）主拱圈澆注連續(xù)澆注法——L<16m，主拱高度較小，從兩側(cè)供腳對稱向拱頂澆注分段澆注法——L>16m,避免拱架不均勻沉降引起砼開裂，拱段長度6-15m，間隔槽寬0.5-1.0m分環(huán)、分段澆注法——大跨徑箱形截面拱圈一般采取分環(huán)、分段澆注方法。分兩環(huán)澆注：底板→肋板、隔墻、頂板分三環(huán)澆注：底板→肋板、隔墻→頂板間隔縫澆注：

1.分環(huán)填充間隔縫，減輕拱架受力，但工期長；2.全拱完成后一次填充間隔縫。第20頁/共39頁（四）卸拱架

拱架拆除應(yīng)待拱圈混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后（70％以上）方可拆除。為保證拱架均勻受力，按照一定程序進(jìn)行，即由撓度較大部位向較小部位分級、對稱卸架。卸架方法：（1）砂筒法（2）千斤頂法（五）拱上建筑澆注大跨徑拱橋的拱上建筑施工，應(yīng)對稱均衡施工。第21頁/共39頁

二、勁性骨架施工法施工步驟：勁性鋼骨架制作、勁性鋼骨架安裝、拱肋澆注、橫梁和吊桿安裝。（一）勁性鋼骨架制作可以采用16Mn型鋼焊接制成，按照1：1大樣分段冷彎成型，在大樣架上拼焊加工。也可以采用常備構(gòu)件焊接而成，如萬能桿件、貝類片等。近年來，常采用高強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)的鋼管砼作為骨架材料第22頁/共39頁（二）勁性鋼骨架安裝1.吊裝設(shè)施的布置包括：吊運(yùn)天線、跑馬滑車、起吊滑車組、索塔、扣索、錨定。2.鋼骨架安裝骨架起吊→螺栓臨時(shí)連接→合攏調(diào)整后焊接接頭。進(jìn)行骨架的安裝關(guān)鍵是控制施工過程中的豎向和橫向穩(wěn)定性。安裝時(shí)需根據(jù)計(jì)算要求，設(shè)置橫向聯(lián)系，每段骨架采用八字風(fēng)纜固定。

第23頁/共39頁（三）主拱混凝土澆注

拱肋混凝土澆注的關(guān)鍵是保證鋼骨架在澆注混凝土過程中的穩(wěn)定性，需根據(jù)計(jì)算布置足夠的橫向連接系和橫向風(fēng)纜。拱肋混凝土在澆注過程中，鋼骨架會隨澆注位置而發(fā)生軸線變形。因此在施工過程中要嚴(yán)格控制骨架的變形，防止早期澆注砼開裂。調(diào)整時(shí)可采用水箱壓載法。為適應(yīng)鋼骨架變形，避免混凝土開裂，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置變形縫，待混凝土澆注完成后，采用高強(qiáng)度混凝土填縫。第24頁/共39頁（四）橫梁和吊桿安裝

1.橫梁橫梁一般采用預(yù)制安裝施工方法。2.吊桿一般采用鋼絞線，鋼管壓漿保護(hù)。第25頁/共39頁§7—3預(yù)制安裝施工法桁架拱橋、剛架拱橋、箱形拱橋、桁架組合式拱橋、鋼管混凝土拱橋普遍采用裝配式施工方法。拱肋的分段預(yù)制時(shí)，分段點(diǎn)應(yīng)在拱肋自重M最小的位置或附近。（L<30m，分2段或不分段；30<L<80m,分三段；L>80m，分5段或7段）一、纜索吊裝施工工序：預(yù)制拱肋和拱上結(jié)構(gòu)→構(gòu)件運(yùn)輸→拱肋分段安裝→利用扣索對分段拱肋臨時(shí)固定→吊裝合攏段拱肋→調(diào)整拱軸線位置→主拱圈合攏→拱上結(jié)構(gòu)安裝。

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吊裝要點(diǎn)

1.大跨徑拱橋每段拱肋較長，重量大，為保證拱肋吊裝安全，應(yīng)盡量采用正吊、正落位、正扣，因此索塔的寬度與橋?qū)捪嘁恢隆?.拱肋分段安裝時(shí)，每段拱肋由扣索臨時(shí)固定在扣索架上，此時(shí)需設(shè)置風(fēng)纜。3.當(dāng)拱肋跨度大于80米或橫向穩(wěn)定安全系數(shù)小于4時(shí)，應(yīng)采用雙基肋合攏成拱的方式。4.松索前校正軸線位置和標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。5.送索過程采用儀器觀測各接頭標(biāo)高，防止發(fā)生不均勻變形導(dǎo)致拱肋失穩(wěn)或開裂。6.松索順序：拱腳段扣索→次段扣索→起重索的順序，按比例定長、對稱、均勻松索。7.每次松索量宜小，各接頭高稱變化不宜超過1cm；8.接頭焊接后方可松索成拱。第27頁/共39頁二、桁架拱橋、剛架拱橋安裝安裝工序：桁架拱片預(yù)制（平臥預(yù)制）→構(gòu)件運(yùn)輸→安裝合攏處理接頭→安裝橫向連接系形成整體→鋪設(shè)微彎板或橋面板→安裝人行道挑梁和人行道板、欄桿等。第28頁/共39頁三鋼管混凝土拱橋

鋼管混凝土拱橋具有吊裝重量輕，安裝方便，剛度大等優(yōu)點(diǎn)，在大跨徑鋼筋混凝土拱橋施工中采用鋼管混凝土作為拱圈施工的勁性骨架。例420米萬縣長江大橋。

(一)鋼管混凝土構(gòu)造特點(diǎn)

1.截面型式鋼管混凝土由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受力狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力。單管截面，適用于小跨徑拱橋；雙管啞鈴形：適用于跨徑小于150米以內(nèi)；桁架式截面型式：適用于跨徑大于150米以內(nèi)；第29頁/共39頁2.結(jié)構(gòu)形式

（1）中承式肋拱橋（2）下承式系桿拱橋（3）上承式拱橋（二）鋼管拱肋制作

鋼管材料一般采用A3鋼和16Mn鋼，鋼管由鋼板卷制成型，厚度10~20mm管節(jié)長度120~180cm。

一般將半跨拱肋在混凝土地面上按1：1進(jìn)行放樣。沿放樣的拱肋軸線設(shè)置胎架，在大樣上放出吊桿位置及段間接頭位置和混凝土灌注孔位置。

第30頁/共39頁（三）拱肋安裝和混凝土澆注

1.拱肋安裝：一般采用纜索吊裝或轉(zhuǎn)體施工。

2.拱肋混凝土澆注鋼管拱肋內(nèi)混凝土一般采用泵送頂升澆注法和吊斗澆搗法。泵送頂升澆注法在鋼管拱肋拱腳位置安裝一個帶閘門的進(jìn)料支管,直接與泵車的輸送管相連,由泵車將混凝土連續(xù)不斷自下而上灌入鋼管拱肋,無需振搗。吊斗澆搗法在鋼管頂部每隔4米開孔作為灌注孔和振搗孔,由吊斗灌入混凝土,采用振搗棒進(jìn)行振搗。為保證混凝土密實(shí)性，一般摻入適量混凝土微膨脹劑。檢測方法：鉆孔檢測或超聲波檢測。

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（四）中承式和下承式系桿施工無水平推力的鋼管混凝土拱橋均有系桿。下承式拱橋系桿預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于拱腳，采用單跨型式。中承式拱橋系桿采用三跨型式，系桿預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于拱腳端部拱肋上。中承式拱橋系桿采用兩種型式：

（1）大尺寸預(yù)應(yīng)力混凝土梁，剛性系桿體系（2）采用體外預(yù)應(yīng)力鋼束組成柔性系桿，PE套管保護(hù)。第32頁/共39頁

（五）鋼管混凝土勁性骨架

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于吊裝重量輕，管內(nèi)澆注混凝土后剛度大，強(qiáng)度高，變形小，普遍作為大跨徑鋼筋混凝土拱橋的施工勁性骨架。施工順序：勁性骨架的加工制作→勁性骨架的安裝（保證軸線位置準(zhǔn)確）→勁性骨架內(nèi)混凝土澆注→設(shè)模板吊架，立模，幫扎鋼筋→拱肋混凝土澆注（一般采用分環(huán)、分段澆注）。第33頁/共39頁§7－4

懸臂澆注施工

懸臂澆注包括塔架斜拉索法和斜吊式懸澆法。1.塔架斜拉索法在拱腳墩、臺處安裝臨時(shí)鋼或鋼筋混凝土塔架，用斜拉索一端拉住拱圈節(jié)段，另一端在臺后錨固，逐節(jié)向河中懸臂架設(shè)，直至拱頂合攏。2.斜吊式懸澆法利用專用掛藍(lán)，結(jié)合使用斜吊鋼筋懸臂澆注法。第34頁/共39頁§7—5轉(zhuǎn)體施工法轉(zhuǎn)體施工是在河流兩岸或適當(dāng)位置，利用地形或簡易支架先將半橋預(yù)制完成，之后以橋梁結(jié)構(gòu)本身為轉(zhuǎn)動體，使用機(jī)具設(shè)備分別將兩個半橋