[PPT]橋梁工程施工技術(shù)講座（中鐵）_ppt

1、中鐵x局集團第x工程有限公司公司副總工程師 xx橋梁施工技術(shù)講座2012年3月20日前言 橋梁施工技術(shù)是隨著工業(yè)材料及裝備技術(shù)的提高而不斷提高，而大型計算機的應(yīng)用為復(fù)雜的力學(xué)計算提供了基礎(chǔ)，從而使新型大跨復(fù)雜橋梁不斷涌現(xiàn)。要做好橋梁施工技術(shù)，必須加強理論計算能力，大型臨時設(shè)施，施工設(shè)備的設(shè)計，對橋梁設(shè)計計算及局部受力計算都要做到精通，才能施工復(fù)雜橋梁。這是我們目前最缺乏的技能。一、橋梁的類型及受力特點 1簡支梁：受力明確，應(yīng)用最廣 。 2連續(xù)梁：分等截面連續(xù)梁和變截面連續(xù)梁。屬超靜定結(jié)構(gòu)，以跨中受正彎距，墩中梁頂受負(fù)彎距，應(yīng)考慮溫度對梁受力影響，現(xiàn)澆時應(yīng)考慮鎖定溫度。 3連續(xù)曲線梁：包括平面曲

2、線梁和豎面曲線梁。平面曲線梁以立交橋匝道橋多見，與一般連續(xù)梁受力相同以外，尚有偏心力產(chǎn)生的偏心力距及對梁產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力，該梁支承點必需多于三點以上才能穩(wěn)定。豎曲線梁以景觀橋多見，其梁受力與所選豎曲線有關(guān)。多孔簡支梁連續(xù)梁施工世界首座大跨徑非對稱曲線梁一、橋梁的類型及受力特點 4框架橋：多用于穿越既有道路通道及流水通道，屬超靜定結(jié)構(gòu)。 5連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋：包擴斜腿剛構(gòu)橋，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，主要特點是無支座，梁與墩共同受力，墩亦參與梁的彎距分配。應(yīng)考慮澆灌溫度與鎖定溫。 6拱橋：分上承式，中承式及下承式。分有鉸拱與無鉸拱、雙曲拱。從拱軸線分為部分圓曲線、拋物線及懸鏈線。拱受力特點為將外力及自重力轉(zhuǎn)化為拱軸

3、壓力，有時也承受少量的彎距。設(shè)計及施工應(yīng)考慮拱腳處的水平推力，目前除靠墩臺自身平衡外，尚有采用預(yù)應(yīng)力索張拉平衡。 框架橋連續(xù)剛結(jié)構(gòu)梁一、橋梁的類型及受力特點 7鋼板梁：以前鐵路采用較多，主要解決大與標(biāo)準(zhǔn)混凝土梁的跨度問題，受力簡單明確。 8鋼混梁：是鋼梁與混凝土梁實現(xiàn)共同受力，即利用了鋼梁的受拉及混凝土梁的受壓特性。目前我公司施工過的有工字鋼梁與混凝土板梁的組合梁，桁梁與上下弦混凝土組合梁。這類梁要考慮混凝土與鋼結(jié)構(gòu)表面不脫離問題，混凝土裂紋問題?？紤]混凝土與鋼材熱脹冷縮系數(shù)不同，熱傳導(dǎo)速率不同所因起溫度應(yīng)力問題。即有混凝土澆筑氣溫與年平均溫相一致，避免產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力。拱橋上承式鋼板梁鋼混梁

4、鋼桁梁一、橋梁的類型及受力特點 9鋼桁梁：解決跨江河大跨問題，分單孔與多孔連續(xù)梁。錨焊梁均為過去建成橋梁，現(xiàn)以淘汰。目前均采用栓焊梁，以工廠加工及試拼，現(xiàn)場拼裝及架設(shè)。桿件受力為拉壓力，節(jié)點為高強螺栓連結(jié)磨擦傳力。 10斜拉橋：解決大跨問題，分平行索與輻射索，此外尚有景觀橋的半邊索。由于斜拉索向上的拉力分擔(dān)了梁的荷載，與梁形成了共同受力體，所以增大了跨度。但施工中應(yīng)對工法狀態(tài)進行計算，隨時測量和調(diào)整索力，使索受力均勻，防止個別索受力過大而拉斷，從而形成各個拉斷而導(dǎo)致橋梁垮塌。橋面梁有采用混凝土預(yù)應(yīng)力梁、鋼箱梁，梁形以減少風(fēng)阻力形體為佳。目前為防止索在大風(fēng)中產(chǎn)生較大擺動，國內(nèi)已在部分索上安裝了由

5、香港大學(xué)研制的電磁阻力器改裝而成的索阻力器，該阻力器可由電腦控制。從而大大減小了索的擺動，增大了橋梁的安全性。一、橋梁的類型及受力特點 11懸索橋：是所有橋梁中能實現(xiàn)最大跨度的橋梁。目前最大跨度已達(dá)三千五百米以上，主纜索的直經(jīng)已超過一米，國內(nèi)僅用于公路橋，大跨梁多采用鋼梁。主要通過吊桿將梁的荷載傳遞給主纜索，但該類橋平穩(wěn)性差，橋梁的固有震動頻率計算困難，在大風(fēng)中有可能發(fā)生共震，從而導(dǎo)致橋梁垮塌。 12其它組合橋梁及板殼結(jié)構(gòu)橋梁斜拉橋懸索橋二、橋梁基礎(chǔ) （一）明挖基礎(chǔ) （二）樁基礎(chǔ) （三）沉井基礎(chǔ) （一）明挖基礎(chǔ) 1、無支護基坑開挖(放坡開挖) ：應(yīng)根據(jù)土層情況，基坑頂有無靜載及動載，從1:1.

6、51:0，只有硬巖石時才可采用1:0，土層采用機械開挖，人工配合修整邊坡，石方采用機械打眼放炮 。 2、帶擋板支護開挖 (分為木擋板支護，混凝土護壁支護，噴射混凝土支護，鋼結(jié)構(gòu)支護，鋼筋混凝土框架支護) ：采用帶擋板支護，要進行土壓力計算，然后進行支護構(gòu)件或支護結(jié)構(gòu)計算，包括強度及變形、穩(wěn)定性計算。每次下挖深度及采取的工法 (在重要建筑物及既有線上施工時，尤為重要，安全系數(shù)要取大值) 。（一）明挖基礎(chǔ) 3圍堰工程(主要用于水中墩修建) ：圍堰高度要考慮到施工期間出現(xiàn)的最高水位，包括圍堰后上游水位抬高及浪高，實際堰高應(yīng)比此高50厘米以上)(1)土石圍堰(包擴土圍堰，適應(yīng)水深小于己于1.5米。土袋

7、圍堰適應(yīng)水深小于3米流速小于己于1.5米。木樁竹條圍堰適應(yīng)水深小于7米，流速小于2米。鉛絲籠圍堰適應(yīng)河床難以打樁，水深4米以內(nèi))(2)板樁圍堰：分鋼板樁圍堰及鋼筋混凝土板樁圍堰。適應(yīng)深水及深基坑，適應(yīng)范圍較廣。(3)雙壁圍堰：大型河流的深水基礎(chǔ)，大型主墩的基礎(chǔ)多采用。一般采用桁架支撐(包擴兩排圍堰壁之間及基坑內(nèi)支撐) 。（一）明挖基礎(chǔ) 4、挖井基礎(chǔ)：主要適應(yīng)地質(zhì)條件較好，適合于人工配合機械作業(yè)。一般采用混凝土護壁支護，機械吊裝出碴 。 5、排水挖基坑：排水方式有坑內(nèi)抽水，井點降水，人工或機械開挖 6、不排水挖基坑：一般采用抓土斗水下抓土開挖及高壓射水配合空氣吸泥機。 7、基底檢查：如基底承載力

8、符合設(shè)計，既立模澆灌混凝土。如不符合設(shè)計，則需進行基底處理，常見有基底換填法，基底夯實發(fā)，基底樁體擠密法，化學(xué)漿液加固法等。 8、水下基礎(chǔ)混凝土澆筑方法：一般采用沉箱法 。（二）樁基礎(chǔ) 1、沉入打入樁：樁的類型可分為位移樁(指樁沉入地層時造成地層土體位移的樁)和非位移樁(非排土)兩大類。A、位移樁的優(yōu)點：1.樁身材料在沉入地層之前可以進行檢驗，能確保樁的質(zhì)量。2.位移樁多為預(yù)制混凝土樁，樁身質(zhì)量有保證，適應(yīng)于有侵蝕性的土層和松軟及淤泥質(zhì)粘土層，在松軟或淤泥質(zhì)粘土層中不會產(chǎn)生像鉆孔灌注樁一樣由于粘土擠壓而可能導(dǎo)致的未凝固混凝土變形和縮頸等難以處理的危險。3.沉管灌注樁內(nèi)的配筋，不受樁的操作和施工

9、等應(yīng)力控制，鋼管可以收回重復(fù)使用，大大節(jié)約鋼材用量，且其樁長易于調(diào)整以適合承載地層標(biāo)高。4.在地層變化復(fù)雜地區(qū)，沉入樁在施工時易于控制每根樁的軸力，以減少墩臺的不均未沉降。 （二）樁基礎(chǔ) 1、沉入打入樁：樁的類型可分為位移樁(指樁沉入地層時造成地層土體位移的樁)和非位移樁(非排土)兩大類。B、位移樁的主要缺點：1沉樁時要引起樁鄰近土體的隆起或下沉及側(cè)向位移，可能會影響鄰近建筑物的安全，需采取預(yù)防措施。錘擊或震動沉樁噪聲大，影響附近環(huán)境。2樁長受運輸和樁架高度影響，常需要接樁，增加施工麻煩。3 沉樁設(shè)備笨拙，搬運，拆除麻煩，增加施工工作量。4 遇到較大的卵石，漂石時，要阻礙樁的下沉，施工困難。C

10、、沉入樁按材質(zhì)分為：木樁、鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁、鋼樁。（二）樁基礎(chǔ) 1、沉入打入樁：樁的類型可分為位移樁(指樁沉入地層時造成地層土體位移的樁)和非位移樁(非排土)兩大類。D、樁錘分為：1墜錘2單動氣錘3雙動氣錘4柴油錘5振動錘6液壓錘E、 錘的選擇應(yīng)根據(jù)單樁荷及地層情況載通過計算確定。樁帽應(yīng)根據(jù)選用的機械類型進行加工處理。F、 沉樁的承載力根據(jù)不同的沉樁進行計算確定 （二）樁基礎(chǔ) 2、鉆(挖)孔樁：A、鉆孔方法：1螺旋鉆孔；2正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔；3反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔；4潛水鉆機鉆孔；5沖抓鉆孔(包括全套管鉆機,分搖擺式及懸轉(zhuǎn)式)；6沖擊鉆孔；7旋挖鉆孔；8人工挖孔。B、各種方法適應(yīng)的地質(zhì)條

11、件：1螺懸鉆孔適應(yīng)于土質(zhì)地層.2正反循環(huán)鉆、潛水鉆及沖抓鉆一般適應(yīng)土層，但正反循環(huán)鉆也有適應(yīng)巖石的鉆頭。3旋挖鉆一般適應(yīng)土層及的強度的風(fēng)化巖層。4沖擊鉆適應(yīng)土層及巖層。5人工挖孔適應(yīng)土層及巖層，但有幾中情況不宜采用人工挖孔。(1)水中墩樁孔；(2)流沙的層；(3)含水量大的沙卵石層；(4)水難以排干的樁孔；(5)呈流塑性的淤泥層。 （二）樁基礎(chǔ) 2、鉆(挖)孔樁：C、成孔檢查：(1)螺旋鉆孔應(yīng)測孔經(jīng)、孔深和樁孔水平與垂直偏差，測虛土后度，并通過照明觀察孔壁有無坍陷，脹縮等情況。(2)其它成孔檢查：檢查孔經(jīng)及孔形，有孔經(jīng)記錄儀，超聲波檢測孔底沉碴厚度，電子水平儀測樁斜。(3)其成孔均應(yīng)滿足驗標(biāo)要

12、求。常見問題有坍孔，孔偏斜，鉆頭掉落及卡住鉆頭，鉆桿折斷等。根據(jù)不同原因制定不同的處理方法。D、泥漿含沙率、相對密度、粘稠度、膠體率均應(yīng)滿足設(shè)計與驗標(biāo)要求。E、鋼筋籠制作加工及安裝均應(yīng)符合要求。F、灌注水下混凝土應(yīng)進行首批混凝土數(shù)量計算及漏斗高度計算，導(dǎo)管埋深應(yīng)符合要求，水下混凝土應(yīng)滿足攤落度要求，并宜采用緩凝時間較長的混凝土，灌注中應(yīng)做到連續(xù)不斷直止灌完。 （二）樁基礎(chǔ) 3、承臺施工 先進行承臺開挖，破除樁頭，檢測樁。進行承臺基底處理，綁扎鋼筋及立模，經(jīng)檢查合格后，進行混凝土澆筑。在水面以下承臺澆筑混凝土，可采用沉箱法澆筑。 （三）沉井基礎(chǔ) 當(dāng)天然基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)受水文，地質(zhì)條件限制施工困難時，

13、可采用沉井基礎(chǔ)。沉井基礎(chǔ)尤其適用于豎向和橫向承載力大的深基礎(chǔ)，沉井按形狀分為圓形、圓端形及距形。 1、一般河灘及淺水筑島底節(jié)沉井通常采用土模：土模采用夯土經(jīng)修整而成，外用砂漿摸面，但刃腳處采用厚砂漿(5厘米以上)或混凝土.然后綁扎鋼筋，安裝內(nèi)外模，澆筑底節(jié)沉井混凝土?；炷吝_(dá)到拆模強度后，拆除模板，布置測量站點，并進行原始狀態(tài)觀測，等底節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計強度后，挖除沉井內(nèi)土模，開始沉井下沉工作。一般采取人工挖土，機械吊土,遇到巖石采取打眼爆破方法。大部分沉井均要配備抽水設(shè)備，并在下沉過程中根據(jù)測量數(shù)據(jù)隨時糾偏，一般采取在高的一側(cè)挖土，使沉井復(fù)位。當(dāng)?shù)坠?jié)沉井沉止離島面約50厘米時，停止開挖，安裝第

14、二節(jié)沉井內(nèi)模，綁扎鋼筋，安設(shè)外模并加固，澆筑第二節(jié)沉井混凝土。如此循環(huán)直止下沉到設(shè)計標(biāo)高。 （三）沉井基礎(chǔ) 2、沉井下沉中遇到的問題 ：a沉井偏斜問題、沉井平面移位問題。b沉井下沉遇到孤石及樹木處理。c沉井懸刃腳懸空不下沉問題。d沉井內(nèi)涌泥及涌沙問題。e沉井排水問題。 3、處理方法：a沉井偏斜要隨時糾偏，不可使偏斜過大，尤其在沉井下沉在總量三分之一以內(nèi)，就應(yīng)將偏斜度控制在較小值。沉井平面移位,可采取使沉井先偏斜下沉再糾偏，使沉井平面歸位。b沉井遇孤石采取人工破除或爆破方法，樹木可以砍掉及鋸掉方法。c沉井刃腳懸空不沉可采取井口加壓，外周灌注泥漿水及爆破震動方法。d沉井內(nèi)涌泥沙宜采取清除方法，必要

15、時采取暫不排水以減少涌入。e沉井大部分在河灘及水中，所穿越含水地層多，僅靠單井抽水難以做到時，一般采取多井同時抽水下沉。 （三）沉井基礎(chǔ) 4、深水中修建沉井基礎(chǔ) ：一般采取修建鋼管樁平臺或采取多艘船舶定位。采用岸邊加工制做雙殼式浮運沉井或裝配式鋼筋混凝土沉井浮運到橋位，下沉止預(yù)定位置，采取水下澆筑混凝土，然后抽水下沉。不排水下沉沉井：a采取抓土斗水下抓土下沉，但深度有限，一搬在水深20米以內(nèi)。b高壓射水配合空氣吸泥機進行下沉。 5、沉井下沉的輔助措施 ：泥漿潤滑套是在沉井預(yù)埋管路通過機械將泥漿壓入沉井外壁與土層之間?？諝饽煌瑯邮峭ㄟ^預(yù)埋管路將空氣壓入沉井外壁與土層之間.均為減少井壁與土層之間的

16、磨擦力，以便沉井順利下沉。 （三）沉井基礎(chǔ) 6、沉井的水下封底 ：在沉井底經(jīng)檢查合格后，進行沉井封底前，應(yīng)進行封底料斗容量的計算，由于沉井的底面積很大，必需保證首盤料達(dá)到道管埋深的要求。要求混凝土供應(yīng)變能力強，并隨時測量混凝土面與導(dǎo)管底之間的高差，以防導(dǎo)管提出混凝土面，造成封底失敗。在封底混凝土達(dá)到強度后，進行抽水檢查是否封底成功。 7、沉井的填充與井蓋施工 ：根據(jù)設(shè)計要求，有用土石進行井身填充及混凝土填充，填充完成后施做井蓋鋼筋混凝土。 沉井封底三、墩臺施工 普通墩臺施工采用加工大塊鋼模，人工綁扎鋼筋，機械吊裝模板，螺栓固定?；炷敛捎霉S拌制，罐車運輸，機械吊灌，泵送混凝土入模或泵車灌注混

17、凝土。在這里不多講 。 A、高墩塔施工：以前采用爬升模板，由于耗鋼量大，混凝土表面質(zhì)量差，現(xiàn)基本被淘汰。目前采取翻模爬架方法，對等截面墩，在墩身安設(shè)預(yù)埋件，有專用爬升軌道，平臺設(shè)置吊機。爬升采用千斤頂頂升。人員上下采用施工電梯，混凝土澆筑泵送或泵車，模板及鋼筋吊裝采用平臺吊機。該方法優(yōu)點是墩頂混凝土澆筑完成后，拆除模板后，整個平臺系統(tǒng)落回地面進行拆卸。 三、墩臺施工 B、另一種是在模板外設(shè)置軌道，先施工最下面23節(jié)混凝土，拼裝平臺及吊機，由吊機安裝上面一節(jié)模板，澆筑混凝土后，平臺及吊機被頂升上爬，固頂后即可拆底節(jié)模板，吊上安裝，實現(xiàn)循環(huán)。 C、空心高墩采取內(nèi)置爬升平臺及雙臂掉機，該吊機可以旋轉(zhuǎn)

18、，在空心墩內(nèi)采取內(nèi)外架交替頂升，同樣墩內(nèi)有預(yù)埋件，頂升力作用在預(yù)埋件上，將力傳于墩壁上。雙臂吊機主要吊裝鋼筋及模板，澆筑混凝土采取泵送或泵車。 翻模施工四、橋梁上部施工 A、預(yù)制梁：分先張梁及后張梁，先張梁要做好制梁臺座的設(shè)計計算，余按工廠化施做。后張梁已普遍應(yīng)用，這里不講了 。 B、墩位現(xiàn)澆梁1滿堂支架法：應(yīng)根據(jù)梁部荷載，計算支架間距及部距，計算模板及縱橫梁尺寸間距，計算地基承載力及沉降。地基實際承載力的實測，在施工中應(yīng)設(shè)縱橫剪刀撐，并檢查立桿兩個方向是否垂直，頂托是否松緊一致。并進行加載試驗，加載一般采用1.2倍荷載。預(yù)制梁現(xiàn)澆梁四、橋梁上部施工 B、墩位現(xiàn)澆梁2貝雷梁及其它梁支承現(xiàn)澆：均應(yīng)進行計算，包括強度，剛度及穩(wěn)定性，墩及地基。同樣按1.2倍荷載進行試驗。3移動模架澆筑梁：移動模架設(shè)計必須有設(shè)計資質(zhì)單位設(shè)計，并經(jīng)評審?fù)ㄟ^才可投入使用。同樣要按1.2倍荷載進行試驗。4掛籃懸灌法：一般在零號塊澆筑后，安裝掛籃向兩側(cè)對稱澆筑。掛籃有三角掛籃、菱形掛籃及導(dǎo)梁式掛籃。掛籃必須由有