桥梁工程拱桥施工.docx

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桥梁工程拱桥施工

（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，钢管以参及结构受力为主，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，当然也参及成桥的受力，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）、拱架制作及安装、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。

（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。

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，并可大幅度的减少对桥下交通的干挠。

转体施工法可按转动方向分为三大类：

竖向转体、平面转体和平竖结合转体三种。

竖向转体施工法：

拱肋制作时的平面位置相同，但拱肋在低位或靠山仰坡上制作，然后再从两边逐渐抬升或放倒预制拱肋搭接成桥。

一般只在中、小跨径拱桥中使用。

平面转体施工法是1979年我国四川省首创成功的一种新型施工方法，其施工要点是：

将拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形立简单支架，现浇或预制拼装拱肋，安装拱肋横向联系，把扣索的一端锚固在拱肋的端部（靠拱顶附近），慢速将拱肋转体180度（或小于180度）合拢，最后再进行主拱圈和拱上建筑的施工。

关键设备是转盘。

 平竖结合转体是钢管混凝土拱桥施工中对转体施工方法发展所做出的突出贡献，同时转体重量也有了极大的提高，它使桥梁转体施工法进入了新的发展阶段。

1995年安阳文峰路立交桥（主跨135m的钢管混凝土系杆拱）首次采用这一方法转体成功。

1999年10月广州丫髻沙大桥也采用此法顺利合拢。

丫髻沙大桥的平转重量达13685t，它的建成使我国的桥梁转体施工取得了重大突破。

①搭支架拼装半跨主跨及半跨边跨钢管拱肋

②竖转主跨钢管拱肋就位，采用无平衡重转体 

 ③利用边跨为平衡重，平转主跨钢管拱肋就位

④合拢

（五）拱桥悬臂法施工——塔架斜拉索法 

 悬臂施工法是不设任何支架（包括满布式或拱式），在桥位处悬臂进行拱圈节段混凝土灌筑或拼装，最后在拱顶处合拢的一种修建拱桥的施工方法。

悬臂法施工可分为塔架斜拉索法和悬臂桁架法。

[塔架斜拉索法]：

在拱脚墩台处安装临时塔架，用斜拉索一端拉住拱圈节段，另一端及塔架连接。

这样逐节向跨中悬臂架设（或灌筑），直至拱顶合拢。

 [悬臂桁架灌筑法]：

该法首先在斜拉筋扣吊的一段钢支架上，就地灌筑第一节段拱箱（拱脚段）。

以后各段均用挂篮从左右两岸悬臂灌筑混凝土施工。

施工至立柱部位，用临时斜杆和上拉杆，将立柱、拱圈组成桁架，并用拉杆或缆索将其锚固于台后，然后逐节向跨中施工。

[悬臂桁架法拼装]：

将拱圈的各个部分（如箱形截面底板、腹板和顶板）先悬拼组成拱圈，然后利用立柱及临时斜杆和上拉杆组成桁架体系，逐节拼装直至合拢。

也可将拱圈的组成部分事先预制，然后将桥跨的拱肋、斜杆、立柱和上弦杆组成桁架拱片，并沿桥跨分成几段，再用横系梁和临时风构，将两个桁架片段组装成框构，整体运至桥孔，由两端向跨中逐段拼装直至合拢。

目前世界上最大跨度330m的混凝土桁式拱桥——贵州省江界河桥，就是采用这种悬臂桁架法拼装架设的。