《桥梁工程》第六篇　桥梁施工.ppt

第六篇桥梁施工,第一章梁桥施工第一节钢筋混凝土简支梁桥的制造工艺第二节预应力混凝土简支梁桥的制造工艺第三节装配式简支梁桥主梁的运输和安装第四节悬臂和连续体系梁桥的施工特点第二章拱桥的施工第一节有支架施工第二节缆索吊装施工第三节其它施工方法简介第三章混凝土斜拉桥的施工第一节主梁施工方法简介第二节索塔施工要点第三节斜拉索的制作、挂索和张拉第四节斜拉桥的施工控制与调整,第一章梁桥施工,第一节钢筋混凝土简支梁桥的制造工艺一、模板和简易支架 模板和支架的使用应进行认真的选择和设计，并符合下列要求：(1)具有足够的强度，刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中的各项荷载；(2)保证结构的设计形状、尺寸及各部分相互位置的准确性；(3)模板接缝严密、平顺，能保证混凝土在浇筑过程中不漏浆，并给成型混凝土令人满意的外观；(4)应便利制作，装拆容易，并尽可能采用组合钢模板和大模板，以便提高其周转使用率和适应性。,(一)模板的分类和构造1模板的分类预制梁的模板通常按材料分类，有钢模板、木模板、钢木结合模板、充气橡胶模、土模、土木结合模等。对于在预制工厂生产用的模板和预制梁数量较多的情况，常采用钢模板和钢木结合的模板。.模板的构造模板有底模、侧模、端模和内模之分。底模支承在底座上或设置在流水台车上，可用1216mm的钢板制成。侧模沿梁长置于预制梁的两侧，小跨径梁、板可用整体侧模。侧模组成见图6-1-1、6-2-2。端模设置在梁的两端，安装时连接在侧模上，用于形成梁端形状(控制预应力梁的孔道位置)，一般用48mm钢板加工而成。内模是空心截面梁、板的预制关键，其结构型式直接影响到制作是否简便、经济、装拆是否方便，周转率是否高的问题。图6-1-3示出目前常用的木制芯模构造。,BACK,BACK,BACK,不管何种模板，为方便脱模，通常均在壳板面上涂隔离剂，如废机油、肥皂水、石灰乳浆等。（二）简易支架就地浇筑梁桥时，需在梁下搭设简易支架(或称脚手架)来支承模板及浇筑的钢筋混凝土和其它施工荷载。对于装配式梁桥的施工，有时也要搭简易支架，作为吊装过程中的临时支承和供施工操作之用。支架按其构造可分为支柱式、梁式和梁柱式，如图6-1-4。,NEXT,BACK,二、钢筋加工钢筋需经过调直、除锈、切断、弯制、焊接、绑扎等工序形成钢筋骨架后方可用于结构中。（一)钢筋加工的准备工作使用前应对钢筋进行抽样试验，质量鉴定合格后才能使用。抽样试验主要做抗拉极限强度、屈服点、冷弯、可焊性试验。弯折伸长量可按下式计算：弯成45时，伸长(1/22/3)d；弯成90时，伸长d；弯成180时，伸长3d/2(d为钢筋直径)。,（二)钢筋的弯制成型和接头 钢筋下料后按规定的弯曲内径弯制成型。焊接接头在构件中的位置应该符合规定：配置在同一截面区段(搭接长度取30d且不小于50cm范围)的受力钢筋，其接头截面积占受力钢筋总截面面积的百分率，在受拉区不得超过50%，在受压区不受限制。绑扎搭接的数量，在搭接长度区段内受力钢筋接头的截面积，在受拉区不得超过钢筋总截面积的25%，受压区不得超过50%。（三)钢筋骨架的组成与安装 钢筋骨架一般采用双面焊接，操作上采用分层跳焊结，见图6-1-6。实践表明，装配式简支梁的焊接钢筋骨架在焊接后骨架平面内会发生两端上翘的焊接变形，为此，尚应结合骨架在安装时可能产生的挠度，事先将骨架拼成具有一定的预拱度，再进行施焊。预拱度的数值可由试验来确定，一般也可参照表6-1-1取用。,NEXT,BACK,在钢筋安装工作中，为保证达到设计及构造要求，应注意以下几点：(1)钢筋的接头应按规定要求错开布置；(2)钢筋的交叉点应用铁丝绑扎结实，必要时，亦可用电焊焊接；(3)除设计有特殊规定者外，梁中箍筋应与主筋垂直，箍筋弯钩的叠合处，在梁中应沿纵向置于上面并交错布置；(4)为了保证混凝土保护层的必需厚度，应在钢筋与模板间设置水泥浆垫块、混凝土垫块。垫块应错开设置，不应贯通截面全长；(5)为固定钢筋和保证相互间的横向净距，两排钢筋之间可使用混凝土分隔块，或用短钢筋扎结固定；(6)为保证钢筋骨架有足够的刚度，必要时可以增加加强钢筋。,三、混凝土工作 混凝土工作包括拌制、运输、浇筑、振捣、养护及拆模等工序。(一）混凝土的拌制,混凝土延续搅拌的最短时间,（二）混凝土的运输(三）混凝土的浇筑,施工缝接后续混凝土时，必须做到：(1)浇筑前，先凿除原混凝土表层的水泥浆和松弱层。用水凿毛时，原混凝土强度须达到05MPa；用人工凿毛时，须达到25MPa；用风动机凿毛时，须达到10MPa。(2)经凿毛处理的混凝土表面，应用水冲洗干净，又不得留有积水。在浇筑新混凝土前，垂直缝应刷一层净水泥浆，水平缝应在全部接触面铺一层与混凝土相同而水灰比略小的厚为1020mm的水泥砂浆。(3)接缝处于重要部位或结构物在地震区，在浇筑时应加锚固钢筋，以防受力时开裂。(4)斜面接缝应将斜面混凝土凿成台阶。,（四）混凝土的振捣 常用的振捣器有平板式振捣器，附着式振捣器和插入式振捣器等。混凝土多次振捣的时间要掌握好，振捣时间过短不能达到密实度，振捣的时间过长，反而会引起混凝土的离析现象。一般以振捣至混凝土不再下沉，无显著气泡上升，混凝土表面出现薄层水泥浆，表面平整为适度。当用附着式振捣器时，一般需振两分钟左右，当用插入式振捣器时一般只需1530秒钟，当用平板式振捣器时，每个位置上的振捣时间约为2540秒钟。,（五）混凝土的养护及模板拆除 在常温下养护混凝土的方法，主要用潮湿的草袋、麻袋、稻草等覆盖，并常洒水，以防止日光直射及水分的蒸发，保持一定的湿度。洒水养护的时间与水泥品种和是否掺加塑化剂有关，一般用普通硅酸盐水泥的混凝土不少于7昼夜，用矾土水泥的混凝土，不少于3昼夜，用矿渣水泥、火山灰水泥或在施工中掺用塑化剂的，不少于14昼夜。干燥、炎热天气应适当延长养护时间。当采用塑料薄膜或喷化学浆液等保护层时，可不洒水养护。经过养护，当混凝土强度达到设计强度的2550%时，即可拆除梁的侧模；达到设计吊装强度，并不低于设计标号的70%时，就可起吊主梁。为加速模板周转和施工进度，可采用蒸气法养护混凝土。,（六）混凝土的冬季施工要点当昼夜气温平均低于+5，或最低气温低于-3时，就必须采取冬季施工的技术措施。常用冬季施工措施是：(1)在保证混凝土必要和易性的同时，尽量减少水的用量，采用较小的水灰比；(2)增加拌合时间，使水泥的水化作用加快，并使水泥的发热量增加以加速混凝土凝固，冬季施工混凝土的拌合时间比平时增加50100%；(3)适当采用活性较大，发热量较高的快硬水泥，高标号水泥拌制混凝土；(4)掺用早强剂，加速混凝土强度的发展，并降低混凝土内水溶液的冰点，防止混凝土早期结冰。目前常用的早强剂有含三乙醇胺的硫酸钠复合剂和亚硝酸钠复合剂两种；(5)将拌合水、骨料加热，提高混凝土的初始温度，使混凝土在养护措施开始前不致结冰；(6)采用蒸气养护，电热法养护等提高养护温度。,第二节预应力混凝土简支梁桥的制造工艺,一、先张法简支梁的制造工艺 先张法制梁工艺是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，将其临时锚固在张拉台座上，然后立模浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度(不得低于设计强度的70%时)，逐渐将预应力筋从台座上放松。（一）台座 1.墩式台座：,台座承力架可因地制宜采取不同的型式，如：2.槽式台座,（二）预应力筋的制备预应力钢筋常采用冷拉IV级钢筋、高强钢丝及钢铰线等。1.下料钢筋的下料长度可按下式计算：,(6-1-1),2.对焊 对焊质量应严格控制，IV级钢筋的对焊一般均在对焊机上采用二次闪光对头焊接(即用闪光预热闪光焊工艺)。其轴线偏差不得大于2mm或钢筋直径的1/10。3.镦粗或轧丝 钢筋端的张拉和锚固，除了焊接螺丝端杆的方法外，也可采用镦头锚具或轧制螺纹锚具(或称轧丝锚具)，以简化锚固方法和节约优质钢材。采用轧制螺纹锚具时，可利用特制的钢模通过压力机进行冷压轧丝。4.冷拉为提高钢筋的强度和节约钢材，预应力粗钢筋在使用前一般需要进行冷拉。焊接好的钢筋冷却至常温即可进行冷拉，冷拉时最好采用“双控”(即同时控制应力和冷拉伸长率)，并以应力控制为主，延伸率控制为辅。在没有测力设备的情况下，可用延伸率控制。钢筋经过冷拉后，屈服强度提高但增加了脆性，为此钢筋冷拉后应进行时效。时效的作用是将冷拉后的钢筋置于一定的温度下，经过一段时间使由冷拉引起的钢材晶格的歪曲得到一定程度的恢复。消除钢筋的内应力，使钢筋的屈服强度，拉抗极限强度比冷拉完成时有所提高，弹性模量得到恢复，即谓之冷拉时效。,(三)预应力筋的张拉 1.张拉前的准备工作千斤顶的控制张拉力N是张拉前需确定的一个重要数据，从理论上可以将油泵表读数C乘以活塞面积A，即：N=CA。千斤顶的实际张拉力值N为：,(6-1-2),(6-1-3),2.张拉工艺 先张法张拉钢筋，可以单根张拉或多根张拉。先张法采用钢筋的程序为：（四）放松预应力筋 当设计无规定时，一般应在大于混凝土设计标号的70%时进行。放松之后，切断梁外钢筋，即可移位准备再生产。,放松预应力钢筋的方法有：用千斤顶先拉后松、砂筒放松、滑楔放松和螺杆放松等方法。,二、后张法简支梁的制造工艺后张法制梁的步骤是先制作留有预应力筋孔道的梁体，待其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆并浇灌梁端封头混凝土。（一）预应力筋的制备1.粗钢筋的制备；2.碳素钢丝束的制备；3.钢绞线的制备。,(6-1-4),(6-1-5),图6-1-14示出钢丝编束所用梳丝板，图6-1-15、图6-1-16为钢束两种编制方式。,NEXT,BACK,（二）预应力筋孔道成型梁内预应力孔道形成是在预制梁浇筑混凝土前预先安放制孔器。制孔器可采用铁皮管，铝合金波纹管或橡胶管。图6-1-17为橡胶制孔器的接头。,（三）预应力筋的张拉工艺 后张法梁，当跨径大于或等于25m时，宜采用两端同时张拉。后张法梁的钢束张拉程序依锚具类型与钢束种类不同而异，采用锥形锚具时，张拉的程序为：,（四）孔道压浆 孔道压浆是为了保护预应力筋不致锈蚀，并使力筋与混凝土梁体粘结成整体，从而即能减轻锚具的受力，又能提高梁的耐久性。孔道压浆采用专门的压浆泵进行，压浆要求密实，饱满，并应在张拉后尽早完成。在压浆操作中应当注意：(1)在冲洗孔道时如发现串孔，则应改成两孔同时压注；(2)每个孔道的压浆作业必须一次完成，不得中途停顿，如因故停顿，时间超过20分钟，则应用清水冲洗已压浆的孔道，重新压注；(3)水泥浆从拌制到压入孔道的间隔时间不得超过40分钟，在此时间内，应不断地搅拌水泥浆。(4)输浆管的长度最多不得超过40m，当超过30m时，就要提高压力100200kPa，以补偿输浆过程中的压力损失；(5)压浆工人应戴防护眼镜，以免灰浆喷出时射伤眼睛；(6)压浆完毕后应认真填写压浆记录。,（五）封端孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净，并将端面混凝土凿毛。在绑扎端部钢筋网和安装封端模板时，要妥善固定，以免在灌筑混凝土时因模板走动则影响梁长。封端混凝土的强度应不低于梁体的强度。浇完封端混凝土并静置12小时后，应按一般规定进行浇水养护。,第三节装配式简支梁桥主梁的运输和安装,一、预制梁的运输 主梁通常在施工现场的预制场内或在桥梁厂内预制。为此就要解决如何将梁运至桥头或桥孔下的问题。二、预制梁的安装 以下为几种常用架梁方法：（一）陆地架设法（图6-1-19）1.自行式吊车架梁其特点是机动性好，不需要动力设备，不需要准备作业，架梁速度快。2.跨墩门式吊车架梁3.移动支架架梁,NEXT,BACK,（二）浮吊架设法（图6-1-20）,（三）高空架设法1.闸门式架桥机架桥（图6-1-21）2.加宽的闸门式架桥机架桥（图6-1-22）,3.自行式吊车桥上架梁（图6-1-23）,第四节悬臂和连续体系梁桥的施工特点,一、钢筋混凝土悬臂和连续体系梁桥的施工特点 目前在修建钢筋混凝土悬臂和连续体系梁桥时，主要是采用搭设支架模板就地浇筑的施工方法。图6-1-24示出浇筑次序和工作缝的设置。,钢筋混凝土T型刚构桥的施工特点是摒弃了需要搭设河中支架的现浇方法而利用钢制安装梁进行预制安装施工(图6-1-25a)。对于T型悬臂不太长的情况，还可直接利用支承在桥墩上的悬出支架浇筑悬臂梁的混凝土(图6-1-25b)。,二、预应力混凝土悬臂和连续体系梁桥的施工特点(一)悬臂施工法悬臂施工法是在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方向对称地逐段施工的方法。采用悬臂施工的必要条件是在施工过程中需要墩与梁固结，桥墩要承受施工产生的不对称弯矩。由于在悬臂施工时梁内出现负弯矩，对梁体必须在其的上缘逐段施加预应力，使其与已完成梁段联成整体。按照梁体的制作方式，悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。1.悬臂浇筑法对于箱形截面，每浇一个梁段的工艺流程为：移挂篮装底、侧模装底、肋板钢筋和预留管道装内模装顶板钢筋和预留管道浇筑混凝土养生穿预应力筋、张拉和锚固管道压浆。图6-1-26、6-1-27示出挂篮结构简图及斜拉式挂篮简图。,NEXT,BACK,悬臂浇筑法施工的主要优点是：不需要占地很大的预制场地；逐段浇筑，易于调整和控制梁段的位置，且整体性好；不需要大型机械设备；主要作业在设有顶棚、养生设备等的挂篮内进行，可以做到施工不受气候条件影响；各段施工属严密的重复作业，需要施工人员少，技术熟练快，工作效率高等。主要缺点是：梁体部分不能与墩柱平行施工，施工周期较长，而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。2.悬臂拼装法悬臂拼装法施工是在工厂或桥位附近将梁体沿轴线划分成适当长度的块件进行预制，然后用船或平车从水上或从已建成部分桥上运至架设地点，并用活动吊机等起吊后向墩柱两侧对称均衡地拼装就位（图6-1-30），张拉预应力筋。重复这些工序，直至拼装完悬臂梁全部块件为止。图6-1-31示出悬臂-闸门式吊机在施工中的两个主要位置。,NEXT,BACK,BACK,3.临时固结措施图6-1-32示出施工中一种临时固结措施构造，图6-1-33示出另外几种临时固结的作法。,(二)装配整体施工法 装配整体施工法是中等跨径预应力混凝土连续梁桥较常采用的一种逐孔架设施工方法，它是将整根连续梁按起吊安装设备的能力先分段预制，然后用各种安装方法将预制构件安装至墩、台或轻型的临时支架上，再现浇接头混凝土，最后通过张拉部分预应力筋，使梁体集整成连续体系。用此法施工可以避免整体浇筑中的满堂支架，最大限度地减少在桥上现浇混凝土的数量，并能使上部结构的预制工作和下部结构的施工同时进行，显著缩短工期。在实践中曾采用三种分段施工方式：简支连续，单悬臂连续和双悬臂连续。图6-1-34表示简支-连续的施工方法。图6-1-35示出一座三跨连续梁的施工步骤。,NEXT,BACK,BACK,(三)顶推法施工采用顶推法施工是在桥台后面的引道上或在刚性好的临时支架上设置制梁场，集中制作(现浇或预制装配)一般为等高度的箱形梁段(约1030m一段)，待有23段后，在上、下翼板内施加能承受施工中变号内力的预应力，然后用水平千斤顶等顶推设备将支承在氟塑料板与不锈钢板滑道上的箱梁向前推移，推出一段再接长一段，这样周期性地反复操作直至最终位置，进而调整预应力(通常是卸除支点区段底部和跨中区段顶部的部分预应力筋，并且增加和张拉一部分支点区段顶部和跨中区段底部的预应力筋)，使满足后加恒载和活载内力的需要，最后，将滑道支承移置成永久支座，至此施工完毕。顶推法施工又可分单向顶推和双向顶推以及单点顶推和多点顶推等（图6-1-36）。图6-1-37表示推头式顶推装置。图6-1-38表示拉杆式顶推装置的布置。图6-1-39示出顶推法采用的几种滑道装置。,NEXT,BACK,BACK,BACK,(四)移动式模架逐孔施工法移动式模架逐孔施工法是将机械化的支架和模板支承(或悬吊)在长度稍大于两跨、前端作导梁用的承载梁上，然后在桥跨内进行现浇施工，待混凝土达到一定强度后就脱模，并将整孔模架沿导梁前移至下一浇筑桥孔，如此有节奏地逐孔推进直至全桥施工完毕。此法适用于跨径为2050m的等跨和等高度连续梁桥施工，平均推进速度约为每昼夜3m。采用此法施工时，通常将现浇梁段的起迄点设在连续梁弯矩最小的截面处(约为由支点向前56m处)，预应力筋锚固在浇筑缝处，当浇筑下一孔梁段前再用连接器将预应力筋接长。图6-1-40示出支承式移动模架涵孔施工的推进图式和构造简图。,BACK,第二章拱桥的施工,拱桥的施工，从方法上可归纳为有支架施工和无支架施工两大类。前者常用于石拱桥和混凝土预制块拱桥；后者多用于肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱桥等。第一节有支架施工有支架施工的主要施工工序有材料的准备，拱圈放样，拱架制作与安装，拱圈及拱上建筑的砌筑等。一、拱架(一)拱架的型式和构造拱架的种类很多，按使用材料可分为木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木拱架及“土牛拱胎”等型式。,1.满布式拱架满布式拱架的优点是施工可靠，技术简单，木材和铁件规格要求较低。缺点是木材用量大，木材及铁件的损耗率也较高。该拱架受洪水威肋大，在水深流急、漂流物较多及要求通航的河流上不能采用。满布式拱架通常由拱架上部(拱盔)、卸架设备、拱架下部(支架)等三个部分组成。一般常用的型式有：(1)立柱式（图6-2-1）,(2)撑架式（图6-2-3）,2.拱式拱架（图6-2-5）与满布式拱架相比较，拱式拱架不受洪水、漂流物的影响，在施工期间能维持通航，适用于墩高、水深、流急或要求通航的河流。,(二)拱架的计算1.拱架的计算荷载(1)拱架自重：(2)拱圈(肋)圬工重量：(3)施工人员及小型机具设备的重量：(4)大型施工机械重量：(5)横向风力：2.拱架受力分析N=GcosT=GsinT0=1N=1Gcos式中：1为拱块与模板间的摩擦系数，一般可取用0.36。,由拱块力的平衡可知：,(6-2-1),(6-2-2),(6-2-3),图6-2-7示出拱架的受力曲线。,3.满堂式木拱架的计算,4.拱式拱架的计算,5.拱架预拱度的计算与设置(1)拱圈自重产生的拱顶弹性下沉拱顶挠度，可按图6-2-10所示，根据虎克定律及比例关系得：,(6-2-4),(2)拱圈由于温度降低与混凝土收缩产生的拱顶弹性下沉,NEXT,(6-2-5),(3)墩台水平位移产生的拱顶下沉 当拱桥矢跨比较小而桥墩又相当高时，需要计算此项挠度下沉，如图6-2-11。因此时S为常数，故可得出：(4)拱架在承重后的弹性及非弹性变形,(6-2-6),(6-2-7),b)非弹性变形此种变形由接头、接榫等的局部压陷产生的。每条接缝的变形值估算为：顺木纹相接为2mm，横木纹相接为3mm，木料与金属或木料与圬工相接为2mm。故：,c)砂筒的非弹性压缩量，一般200kN压力砂筒为4mm，400kN压力砂筒为6mm，砂子未预先压实者为10mm。,(5)支架基础在受载后的非弹性下沉量5估算为：枕梁在砂土上为510mm；枕梁在粘土上为1020mm；打入砂土的桩为5mm；打入粘土的桩为10mm。,(6-2-8),拱架在拱顶处的总预拱度，可根据上述各种下沉量，按可能产生的各项数值相加后得到。桥规规定，在一般情况下，拱顶预拱度可按l/400l/800估算(l为拱圈跨径，矢跨比愈小者应取大值)。当算出拱顶预拱度后，其余各点的预加高度可近似地按二次抛物线分配（图6-2-12a）。,(6-2-9),对于无支架或早期脱架施工的悬链线拱，可用降低拱轴系数m来设置预拱度的方法（图6-2-12a）。,NEXT,BACK,(三)拱架的制作与安装为了使拱架具有准确的外形及各部尺寸，在制作拱架前，一般要在样台上放出拱架大样。应注意，放出的拱架大样应计入预拱度。放出大样后，就可以制作杆件的样板，以便按样板进行杆件的加工。(四)拱架的卸落拱圈砌筑或现浇混凝土完毕，待达到一定强度后即可拆除拱架。1.卸架设备（图6-2-13）(1)木楔(2)木凳(木马)(3)砂筒2.卸架程序设计卸架的顺序一般是从拱顶开始，向拱脚对称卸落。对于大跨径的悬链线拱圈，为了避免拱圈发生“M”形的变形，也有从两边l/4处逐次对称地向拱脚和拱顶均衡地卸落。卸架的时间宜在白天气温较高时进行，这样能够便于卸落拱架。,NEXT,BACK,二、拱圈及拱上建筑的施工(一)拱圈的灌(砌)筑跨径10m以下的拱圈，可按拱的全宽和全厚，由两侧拱脚同时对称地向拱顶灌筑，但应争取尽快的速度，使在拱顶合龙时，拱脚处的混凝土或砂浆尚未凝结。跨径1015m的拱圈，最好在拱脚预留空缝，由拱脚向拱顶按全宽、全厚进行灌筑。为了防止拱架的拱顶部分上翘，可在拱顶区段预先压重(一般自拱脚向上灌筑到1/3矢高左右，就在拱顶l/3范围内预压占总数20%的拱圈重)。待灌筑的拱圈达到设计强度70%后，再将预留空缝灌筑填塞。大、中跨径的拱桥，一般采用分段灌筑或分环与分段相结合的灌筑方法。分段时对称灌筑的顺序一般如图6-2-14所示。,NEXT,BACK,(二)拱上建筑的施工拱上建筑的施工，应在拱顶石灌筑完后，全桥合龙，拱圈达到设计强度的30%后进行。一般不少于合龙后三昼夜。拱上建筑的施工，应掌握对称均衡地进行，避免使主拱圈产生过大的不均匀变形。,第二节缆索吊装施工,缆索吊装施工是拱桥无支架施工方法之一。在峡谷或水深流急的河段上，或在通航河流上需满足船只的顺利通行，或在洪水季节施工并受漂流物影响等条件下修建拱桥，以及采用有支架的方法施工将会遇到很大的困难或是很不经济时，便可以考虑采用无支架的施工方法。缆索吊装施工法是大跨拱桥无支架施工的主要方法。缆索吊装施工大致包括：拱箱(肋)的预制、拱箱(肋)的移运和吊装、主拱圈的安砌、拱上建筑的灌砌、桥面结构的施工等主要工序。在这些工序中，除拱箱(肋)的预制、移运和吊装，及拱圈的安砌等几项外，其它工序都与有支架施工方法相同(或相近)。,一、缆索吊装设备缆索吊装设备，按其用途和作用可以分为：主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本组成部分。主要设备和机具包括主索、起重索、牵引索、结索、扣索、缆风索、塔架(包括索鞍)、地锚、滑车(轮)、电动卷扬机或手摇绞车等。其布置方式可参见图6-2-15。1.主索2.起重索（图6-2-16）3.牵引索4.结索5.扣索（图6-2-17）6.缆风索7.塔架（图6-2-18、6-2-19）及索鞍8.地锚（图6-2-21、6-2-22）9.电动卷扬机及手摇绞车10.其它附属设备,NEXT,BACK,BACK,BACK,BACK,BACK,二、拱肋(箱)吊运过程中的内力计算(一)吊点(搁置点)位置确定及吊运时内力计算拱肋一般采用两个吊点。当拱肋分段较长或拱肋曲率较大时，可采用四个吊点，使拱肋受力更为均匀。对于圆弧拱，则要求各段拱肋的吊环离中线的距离la（图6-2-23）应满足下式：,(6-2-10),对于悬链线拱，可参考有关资料按精确方法确定拱肋的重心及吊环离中线的距离la。也可以近似按上述圆弧拱计算，式中R则为换算半径。同时还应该根据拱肋的截面形式及配筋情况，由截面应力的计算来确定吊点(或搁置点)的位置。计算吊运过程中拱肋的内力时，可将弧形拱肋近似地按直梁计算，所承受的荷载一般仅有自重。但为了防止意外情况发生，应根据施工设备的性能、操作熟练程度和可能撞击的情况，考虑到冲击作用，取冲击系数0.20.5的冲击系数。这样就可以通过拱肋的内力及应力计算，确定合理的吊点位置。在实践中，常常根据以往的设计经验，再结合施工条件，先确定吊点(或搁置点)位置，然后再计算内力，进行强度验算。,BACK,(二)边段拱肋悬挂的内力计算当拱肋三段(或三段以上)预制时，边段拱肋安装就位后须悬挂，对此必须计算悬挂状况下的拱肋内力及扣索的拉力。以下以图6-2-25计算为例，作简要说明。1.边段拱肋悬挂时扣索的计算（图6-2-26）式中：G为拱肋自重，b、h如图所示。2.边段拱肋悬挂时自重内力的计算为了计算悬挂的边段拱肋由自重产生的内力，可采用分段的计算方法，按静力平衡条件求出拱肋在自重作用下的弯矩M图和轴向力N图(见图6-2-27)。这样就可确定内力最大的截面位置，并按最大内力进行强度验算。,（6-2-11）,NEXT,BACK,BACK,3.边段拱肋由于中段拱肋搁置于悬臂端部时所产生的内力计算当中拱拱肋吊装合龙时，对边肋悬臂端部的作用力大小，与拱肋接头型式、施工吊装设备、操作熟练程度等许多因素有关，很难准确计算。目前一般均按中段拱肋重量的1525%作为中段拱肋合龙时对边肋悬臂端部的作用力(R)。由图6-2-28可求得扣索中的拉力T2、支点处水平反力H2、竖向反力V2，以及相应的边肋的弯矩M图及轴向力N图(图6-2-28)。,NEXT,BACK,4.边段拱肋在自重及中段拱肋部分重量R共同作用下的内力计算将上列2、3两项所分别求得的边肋在自重作用下的内力(M、N)及在中段拱肋部分重量R作用下的内力(M、N)相叠加，即可求得边肋各截面的总内力。于是可确定最不利截面的位置及最大内力，并可进行强度验算。(三)中段拱肋安装时的内力计算中段拱肋在吊装合龙时，由于起重索放松过程很慢，往往在起重索部分受力的情况下，接头与拱座逐渐顶紧成拱，使拱肋受到轴向力的作用。因此在设计时虽然中段拱肋仍按简支于两边肋悬臂端部的梁来计算，但荷载可只按中肋自重的3050%计算(图6-2-29)，即g=(0.30.5)W/l，式中l为中段肋的弧长，W为中段拱肋的实际重量。当内力计算后，即可进行强度验算。有时为了满足吊运、搁置时的要求，可在跨中区段增加配置若干适当长的钢筋。,NEXT,BACK,三、吊装方法和加载程序(一)吊装方法采用缆索吊装施工的拱桥，其吊装方法应根据桥的跨径的大小、桥的总长及桥的宽度等具体情况而定。(二)加载程序1.考虑施工加载程序的目的和意义2.施工加载程序设计的一般原则对于中、小跨径拱桥，当拱肋的截面尺寸满足一定的要求时，可不作施工加载程序设计。按有支架施工方法对拱上结构作对称、均衡的施工。对于大、中跨径的箱形拱桥或双曲拱桥，一般多按分环、分段、均衡对称加载的总原则进行设计。即在拱的两个半跨上，按需要分成若干段，并在相应部位同时进行相等数量的施工加载。在多孔拱桥的两个邻孔之间，也须均衡加载。两孔的施工进度不能相差太远，以免桥墩承受过大的单向推力而产生过大的位移，造成施工进度快的一孔的拱顶下沉，邻孔的拱顶上冒，而导致拱圈开裂。,图6-2-30表示一座连续多孔等跨径85m的箱形拱桥的施工加载程序(拱箱吊装为闭口箱)。其程序如下：(1)先将各片拱箱逐一吊装合龙，形成一孔裸拱圈。然后将全部纵、横接头处理完毕，即浇注接头混凝土，完成第一阶段加载。(2)浇筑拱箱间的纵缝混凝土。纵缝应分为两层浇注，先只浇到大约箱高一半处，待其初凝后再浇满全高与箱顶齐平，横桥向各缝齐头并进。注意，下层纵缝应分段浇筑。图中、各步骤为纵缝浇筑。(3)拱上各横墙加载。先砌筑1#、2#横墙至3#横墙底面高度；再砌1#、2#、3#横墙至4#横墙底面高度；最后全部横墙(包括小拱拱座)同时砌筑完结(左、右两半拱对称，均衡、同时进行)。见图中、各步骤。(4)安砌腹拱圈及主拱圈拱顶实腹段侧墙。由于拱上横墙断面单薄，只能承受一片预制腹拱圈块件的单向推力，因此，安砌腹拱圈时，应沿纵向逐条对应安砌，直至完毕。见图中。(5)以后各步骤(包括拱顶填料、腹拱顶填料、桥面系等)按常规工艺要求进行，可不作加载验算。,NEXT,BACK,第三节其它施工方法简介,一、悬臂施工法拱桥悬臂施工方法的要点是：将拱圈(或划分成拱肋)、立柱与临时斜拉(压)杆、上拉杆(利用行车道梁或用临时上拉杆)组成桁架，用拉杆或缆索锚固于台后(一般锚固在岩盘上)，向河中悬臂逐节地施工，最后于拱顶合龙。(一)悬臂浇筑法（图6-2-31）(二)悬臂拼装法（图6-2-32）,NEXT,BACK,BACK,二、转体施工法1.竖向转体施工该方法是在竖直位置浇注拱肋混凝土，或者单孔拱桥利用桥台两岸斜坡地形作支架浇注拱肋混凝土，然后再从两边逐渐放倒预制拱肋搭接成桥。这样的施工方法一般只宜在中、小跨径拱桥中使用。2.平面转体施工其施工要点是：将拱圈分为两个半跨，分别在两岸利用地形作简单支架(或土牛拱胎)，现浇或预制拼装拱肋(拱桁)，安装拱肋间横向联系(如横隔板、横系梁等)，把扣索(钢丝绳或高强钢丝束)的一端锚固在拱肋的端部(靠拱顶附近)，使扣索自拱顶经过肋上的临时支架延伸至桥台尾部并锚固，然后用液压千斤顶(或手摇卷扬机和链条滑车)收紧扣索，使拱肋脱模(或脱架)，借助铺有聚四氟乙烯板或其它润滑材料和钢件的环形滑道(如用二硫化钼作润滑剂的球形铰加钢轮滑道)，用手摇卷扬机牵引，慢速地将拱肋转体180(或小于180)合龙，最后再进行主拱圈和拱上建筑的施工。图6-2-34为路径70m的钢筋混凝土肋拱转体体系的构造示意图。,NEXT,BACK,三、支架横移法支架横移法仍属有支架施工方式。由于拱架费用高(有的高达桥梁总造价的25%)，为了提高支架重复利用率，减少支架数量和费用，于是对于宽桥可以沿桥宽方向分几次施工。四、劲性骨架法劲性骨架法是用劲性钢材(如角钢、槽钢等型钢)作为拱圈的受力钢材，在施工过程中，先把这些钢骨架拼装成拱，作施工钢拱架使用，然后再现浇混凝土，把这些钢骨架埋入拱圈(拱肋)混凝土中，形成钢筋混凝土拱。劲性骨架法又称埋置式拱架法，该方法的优点是可以减少施工设备的用钢量，整体性好，拱轴线易于控制，施工进度快等。但结构本身的用钢量大，且需在整个施工过程中特别注意施工控制，为此在桥梁工程中尚不多用。近年来，钢管混凝土结构在桥梁上的应用，对改进劲性骨架开辟了一条新路。图6-2-36为重庆万县长江大桥的劲性骨架吊装示意图。,BACK,第三章混凝土斜拉桥的施工,第一节主梁施工方法简介一般说来，钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥施工方法中任一合适的方法，如支架上拼装或现浇，悬臂拼装或浇筑，顶推法和平转法等，在混凝土斜拉桥主梁施工中都有采用的可能性。悬臂施工法是混凝土斜拉桥普遍采用的方法。此法同样有悬臂拼装与悬臂浇筑两种。,第二节索塔施工要点,一、混凝土索塔施工顺序混凝土斜拉桥可先施工墩、塔，然后施工主梁和安装拉索，也可索塔、拉索、主梁三者同时并进。典型的塔墩固结混凝土索塔的施工可按图6-3-2的顺序进行。,二、塔柱的施工1塔柱的施工方法塔柱混凝土施工一般采用就地浇注，模板和脚手平台的做法常用支架法、滑模法、爬模法或大型模板构件法等。2施工塔柱的注意事项应保证塔柱混凝土达到一定的精度。三、横梁的施工要点 一般横梁采用支架法就地浇注混凝土，但在高空中进行大跨径、大断面、高等级预应力混凝土的施工，难度较大。横梁施工时应考虑模板支撑系统，防止支撑系统的连接间隙变形、弹性变形、支承不均匀沉降变形；混凝土横梁和塔柱与钢支撑不同的线膨胀系数的影响；日照温差对钢和混凝土的不同时间差效应等产生的不均匀变形的影响，以及相应的变形调节措施。每次浇注混凝土的供应量应保证最先浇注的混凝土初凝前完成全部浇注，并应采取有效措施防止在早期养护期间及每次浇注过程中由于支架的变形引起混凝土横梁开裂。,第三节斜拉索的制作、挂索和张拉,一、拉索的制作1.制索工艺流程制索工艺流程一般为：钢丝除锈调直应力下料防护漆穿锚镦头浇锚烘锚拉索防护超张拉标定。2.索长计算根据桥规规定，拉索的下料长度，应是无应力长度。对于冷铸锚可用下式计算：L=L0-Le+Lf+LML+LMD+2LD+3d(6-3-1),式中：L钢丝下料长度；L0每根拉索的长度基数，是该拉索上下两个索孔出口处在拉索张拉完成后锚固面的空间距离(见图6-3-3)；Le初拉力作用下拉索弹性伸长修正值；Lf初拉力作用下拉索垂度修正值；LML张拉端锚具位置修正值，如图6-3-3所示，最终位置可设定螺母定位于锚杯的前1/3处；LMD锚固端锚具位置修正值，如图6-3-3所示，可设定螺母定位于锚杯的1/2处；LD锚固板厚度；3d拉索两端所需的钢丝镦头长度，d为钢丝直径。,NEXT,BACK,千斤顶工作所需的拉索操作长度Ls。上述公式变为：L=L0-Le+Lf+LML+LMD+2LD+Ls弹性伸长量Le和垂度修正值Lf可分别按下式计算：,式中：拉索设计应力；E拉索弹性模量；T拉索设计拉力；L0拉索长度基数；LxL0的水平投影；m拉索每单位长度质量。,(6-3-2),(6-3-3),(6-3-4),二、挂索挂索就是将拉索架设到索塔锚固点和主梁锚固点之间的位置上。由于斜拉桥的结构特性，挂索总是从短索进行到长索。1成品索挂索2现制索挂索三、拉索的张拉(一)拉索张拉方法 1用千斤顶直接张拉 2用临时钢索将主梁前端拉起 3在支架上将主梁前端向上顶起,(二)索力测量 1千斤顶油压表2测力传感器3频率振动法振动频率法求索力，应注意索的边界条件对索力的影响。索力和频率之间的函数关系为：,(6-3-5),(6-3-6),第四节斜拉桥的施工控制与调整,一、施工控制与调整的原则 施工控制通常是指对拉索张拉力的控制调整和对主梁标高的控制，以使成桥后结构内力及外形达到设计预期值。悬臂施工的斜拉桥，主梁标高和线形的控制主要是通过混凝土浇注前放样标高的调整(悬臂浇注法施工时)或通过预制块之间接缝转角的调整(悬臂拼装法施工时)来实现的。,二、施工测试工作它包括变形测试、应力测试和温度测试三方面。1.变形测试变形测试主要是测试主梁的挠度、主梁轴线的偏离和索塔塔柱水平位移的变化情况。一般用精密水准仪、经纬仪、倾角仪等测量仪器来测试变形。2.应力测试应力测试主要是测定拉索索力、支座反力、主梁和塔柱应力在施工过程中的变化情况。一般用千斤顶油压表、测力传感器、频率振动法等测定拉索索力，测试主梁和塔柱应力可使用各种应变仪(应变片)或测力计等。3.温度测试观测梁、塔、拉索的温度及主梁挠度、塔柱位移等随气温和时间变化的规律。用热电偶测量气温。,三、施工控制与调整的方法 1.一次张拉法一次张拉法即在施工过程中每一根拉索张拉到设计索力后不再重复张拉。2.多次张拉法多次张拉法是在整个施工过程中，对拉索进行分期分批张拉，最后达到设计索力。3.设计参数识别、修正法这个方法是根据施工中结构应力和挠度等的实测值，对斜拉桥的主要参数，如混凝土的收缩及徐变系数、主梁的抗弯刚度EI、构件重力等进行估计，然后把修正过的设计参数反馈到控制计算中，求得新的施工索力和挠度的理论期望值，以此消除理论计算值与实测值偏差中的主要部分。,4.卡尔曼滤波法对斜拉桥施工控制与调整的理论依据是最优随机控制原理的一个重要特例，即最优终点控制问题。其基本原理是：斜拉桥恒载索力一般是根据刚性支承连续梁的原则制定的，并由此逐步计算出各施工阶段的设计索力及相应挠度，然而按此索力进行施工，到某一施工阶段由于各种因素必然产生挠度偏差值，内力状态也出现偏差。若要使梁体内力达到刚性支承连续梁的内力状态，必须改变原设计索力，才能使挠度达到预定值。现以挠度预定值作为状态变量，以索力调整值作为控制变量，以结构内能最小化作为控制指标，代入最优终点控制问题计算程序中，即可求得使挠度达预定值时应作的索力调整值。以此类推，一直控制调整到施工合龙。使主梁的线形和结构的内力达到预期的目标。,