拱桥1 预应力大跨拱桥分析ppt课件.ppt

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1、预应力混凝土大跨拱桥,土研11,单跨大于60米的拱桥为大跨度拱桥,什么是大跨度拱桥？,引入：拱桥的分类,根据桥面系或桥面结构在拱桥上部结构里面中的位置，拱桥可分为上承式、中承式、下承式 。,拱肋是拱桥主拱圈的骨架,有关拱肋：,1997建成的四川万县长江大桥 （L=420m),花鱼洞桥 贵州道真县,上承式拱桥,360m 广州丫髻沙大桥。,四川巫山长江大桥 2004,中承式拱桥,下承式拱桥,拱桥主要优缺点：主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。,主要缺点： 1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，增加了下部结构的工

2、程量，对地基 要求也高； 2）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价； 3）上承式拱桥的建筑高度较高。,拱桥的发展,20世纪50年代以钢筋混凝土肋拱和箱形拱的发展为主,20世纪60年代,为适应广大农村地区发展农业的要求,曾创建一种采用简易机具施工的双曲拱桥。,20世纪70年代后拱桥向更大跨度发展,主要采用预制拼装的钢筋混凝土拱桥,近年来，我国在传统的无支架吊装施工工艺上取得了突破，创建了缆索吊装、千斤顶、钢绞线斜拉扣挂悬拼施工工艺,拱桥的施工方法,拱桥的施工,有支架施工,无支架施工,用于中小跨径的石拱桥钢筋混

3、凝土拱桥(现浇混凝土拱桥及混凝土预制块砌筑的拱桥);,悬臂施工法,缆索吊装施工法,转体施工法,用于大跨度拱桥,劲性骨架施工,1悬臂施工法,悬臂桁架法,悬臂施工法,自由悬臂拼装法,斜拉悬臂法,悬臂施工法是钢拱桥最主要的施工方法,根据施工中临时辅助设施与拱圈组成的受力结构的不同,1)自由悬臂法,实际悬臂半拱仍需要辅助结构,一般采用少量拉索拉住上弦使拼装过程中半拱能以悬臂曲梁承受拱圈的自重,只不过这种辅助结构(如拉索)与斜拉悬臂法相比非常小,因而称之为自由悬臂拼装法。由于钢拱桥的构件均为加工好的构件且构件重量不大,所以施工中常采用自由悬臂拼装法进行架设。狱门桥、悉尼港桥等就采用了这一方法(如图1所示

4、)。在采用自由悬臂施工法时,还可以通过使用独立的临时支承,来减小自由悬臂长度。贝永桥就是采用了这种方法。,狱门大桥,（310米）,2)斜拉悬臂施工法,大跨度钢拱桥中广泛使用的施工方法,此法先在两边搭设施工塔架,用拉索拉住悬臂的拱肋。主拱肋分节段施工,节段间接头用拉索扣挂于塔架上。塔架的平衡由背索来维持,背索锚固于地锚或边跨上。施工时逐渐向拱顶悬拼拱肋节段,直至全桥合龙。美国Eads桥是最早采用这种施工方法的桥梁。该桥不仅因首次把钢材应用于桥梁中而在桥梁史上闻名,更因为它是第一座采用斜拉悬臂法施工的桥梁而载入桥梁史册。它所开创的斜拉悬臂施工法不仅在拱桥中得到广泛的应用,而且也很快地推广到其他桥梁

5、之中。美国新河谷桥也采用了斜拉悬臂法进行施工。同时,斜拉悬臂施工中可以先架设主拱,也可以同时架设主拱和拱上建筑。美国与加拿大交界处的彩虹桥的施工就采用了后者,美国Eads桥斜拉悬臂施工法,圣路易桥（Eads）,3)悬臂桁架法,将一般桁架拱两端适当位置处的上弦节点断开,使两端各自成为墩台的一部分的一般悬臂桁架梁,与墩台整体连接支承中部的桁架拱,其计算跨径相应就减小,总的外形使两者成为串联式的梁拱组合体系。施工时,按桁架T构逐节悬臂拼装(利用人字钢桅杆吊机),直至合龙。最后在上弦杆的两端适当位置处,放松预应力粗钢筋,并各自张拉两端的预应力粗钢筋(去掉部分施工用的粗钢筋),完成体系转化而构成悬臂桁架

6、拱。,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。,缆索吊装施工法一般是由一孔桥的两端向中间对称进行,在最后一节构件吊装就位,并将各接头位置调整到规定标高以后,放松施工吊索,各接头合龙后撤去扣索的一种施工方法。在大跨度钢管混凝土拱桥的施工中获得较多应用缆索吊装的最大单跨跨径已达500m以上，由单跨缆索发展到双跨连续缆索。在国外，也应用于混凝土拱桥的建设中，如日本日本第二东名富士川桥等其施工内容包括:拱肋(箱)的预制、移运和主拱圈的吊装，拱上建筑的砌筑和桥面结构的施工等主要工序。,2缆索吊装法,瑞典的Askerofjord桥在施工过

7、程中采用了缆索吊装施工法(如图所示)。拱的每段从岸上运到船上,再运到指定的位置,然后通过悬索吊起。拱顶先安装,然后再向两拱座对称地进行安装。,单肋吊装，单肋合拢（拱肋分三大段吊装）,吊装另一根拱肋，合拢,横撑吊装,混凝土浇筑,桥面施工,拱桥初成,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。 。目前该方法己应用到拱桥、梁桥、斜拉桥等不同桥型的

8、施工中，如2000年建成的拱跨36Om的丫髻沙大桥，1990年建成的四川绵阳公路跨(铁路)线桥(预应力混凝土挂孔式刚架)，2003年建成的北京五环路跨越石景山铁路编组站的斜拉桥等。大跨桥梁采用转体施工方法，可不搭设费用较高的支架，减少安装架设程序，把复杂的、技术性强的高空作业和水上作业变为岸边的陆上作业，不但施工安全、质量可靠，有利于施工控制，而且在通航河道或跨线桥的施工中可不干扰或少干扰交通，具有良好的技术经济效益和社会效益,3 转体施工法,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

9、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。,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

10、的建成使我国的桥梁转体施工取得了重大突破。,搭支架拼装半跨主跨与半跨边跨钢管拱肋,竖转主跨钢管拱肋就位，采用无平衡重转体,利用边跨为平衡重，平转主跨钢管拱肋就位,合拢,一些桥梁根据具体情况选择悬臂拼装法与其他方法相结合的施工方法,称之为组合施工法。委内瑞拉首都加拉加斯(Cara-cas)附近的三座姐妹桥施工时采用了悬臂拼装与缆索吊装的组合施工法(如图7所示)。该桥先在两拱脚处各修建一个塔架,利用塔架悬臂拼装钢桁架拱肋至1/4跨处,利用固定在边跨桥墩的后拉索将其悬扣挂住;拱顶段的拱肋部分,在谷底利用少量支架拼装,然后用拉索提升,拼装到指定的位置进行合龙。2003年建成通车被誉为“世界第一拱”的上

11、海卢浦大桥,550 m的跨度为世界同类桥梁第一,比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32 m,比悉尼港大桥长47 m,该桥采用了斜拉悬臂和缆索吊装组合的施工方法。,4组合施工法,上海卢浦大桥,5 劲性骨架施工,拱桥劲性骨架施工就是在事先形成的析式拱骨架上分环分段浇筑混凝土，最终形成钢筋混凝土箱板拱或肋拱。析式拱骨架在施工过程中起支架作用，在拱圈形成后被埋于混凝土并成为截面的一部分。是国外早期采用的无支架施工方法之一。劲性型钢骨架刚度大，但用钢量也较大。由于其用钢量大，过去施工控制技术落后等原因，该法以前使用并不广泛。我国在20世纪80年代开始，由于大跨度混凝土拱桥的大量出现以及高强度、经济的骨架

12、材料和施工控制技术的发展，在大跨径混凝土拱桥施工中广泛采用了劲性骨架法，其中最大跨度已经达到42Om(重庆万州长江大桥)。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。,有关板拱,主拱的横截面是整块的实体矩形截面的拱桥,定义,分类,板拱可分为实体板拱和空心板拱。,实体板拱多为砖、石拱桥。其截面是整体的实心矩形板。板拱具有构造简单，施工方便的优点是中、小踌拱桥最常用的截面型式。实体板拱可建成等截面圆弧拱、等截面或变截面悬链线拱。在截面积相同的条件下，实体矩形截面比其它类型(肋板式、双曲拱式、

13、箱型截面)的截面抵抗力矩要小，在弯矩作用下，材料强度没有得到充分利用，所以通常在地基条件较好的中、小跨石砌拱或混凝土预制块拱桥里应用,实体板拱,空心板拱,空心(卡砌)板拱，是把混凝土预制扳作成空心，挖空面积可达40 60。一般基箱在拱架上拼砌(拱架宽1.62.0 m即可)，两侧分箱为横向对称卡砌，从而北省拱架用料。空心板的构造，要求外形简单，种类少，能便于预制和卡砌，砌块间纵横向都要满足错缝要求。其外形如下图所示：,根据板拱桥的受力特点，在主拱圈的砌筑中满足： 1.拱石受压面的砌缝应是辐射方向，即与拱轴线相垂直。2.当拱圈厚度不大时，可采用单层拱石砌筑;当拱厚较大，可采用多层拱石砌筑，但要求垂直于受压面的顺桥向砌缝错开。其错缝间距不小于10cm.3.在拱圈的横截面内，拱石的竖向砌缝应当错开，其错开宽度至少10cm。4.砌缝的缝宽不应大于2cm.若用小石子混凝土砌块石拱圈.砌缝宽度可34cm。5.拱圈与墩台及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩相连接处，应采用特别的五角石，以改善链接处的受力状况。,其特点是下缘全宽是板，使其能和板拱一样施工。再在板上砌肋，以提高主拱圈的抗弯刚度，这种板肋式结构，利用小石子混凝土砌块片石主拱圈，降低了石科规格，又能节省材料30%左右。下图是三跨47m的板肋拱桥实例。,板肋拱,Thank you！,