橋梁施工：課件-10（頂推施工與拱橋施工）

1、66 頂推法 一、概述 1、概念 頂推法：沿橋梁縱軸方向，在橋臺(tái)后設(shè)置預(yù)制場(chǎng)，分段預(yù)制梁段并利用縱向預(yù)應(yīng)力筋將各段梁體連成整體，然后通過(guò)水平液壓千斤頂施力，借助不銹鋼板與聚四氟乙烯板組成的滑動(dòng)裝置，將梁段向?qū)Π锻七M(jìn)。分段預(yù)制，分段頂推，全部頂推就位后，落梁、更換正式支座，完成施工。 2、施工概況頂推施工法源于鋼橋拖拉架設(shè)法千斤頂代替卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑車組 改善啟動(dòng)時(shí)的沖動(dòng)滑板、滑道代替滾筒 避免線接觸，保證薄壁箱式結(jié)構(gòu)的 屈折安全 3、頂推施工法的特點(diǎn)1.機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)便，無(wú)需大型起吊設(shè)備；2.節(jié)省施工用地，工廠化制作，能保證構(gòu)件質(zhì)量；3.模板可周轉(zhuǎn)；4.不影響通航；5.節(jié)約勞力，施工安全；6.頂推過(guò)程中

2、的反復(fù)應(yīng)力，使梁高取值大，臨時(shí)束 多，張拉工序繁瑣；7.隨著橋長(zhǎng)的增大，施工進(jìn)度較慢。 4、頂推施工法的適用情況適應(yīng)：連續(xù)梁，結(jié)合梁（橋面板），簡(jiǎn)支梁，拱 橋（橋面縱梁），斜拉橋（主梁）等結(jié)構(gòu)不適應(yīng)：多跨變高梁、曲率變化的曲線橋和豎向 曲率大的橋梁。 受頂推懸臂彎矩的限制，頂推跨徑大于 7080米不經(jīng)濟(jì) 5、頂推施工法的施工工序預(yù)制：在橋軸線端部設(shè)預(yù)制廠制梁頂推：待砼達(dá)到強(qiáng)度后，張束，向前頂推支座安裝：梁就位后，整體頂梁，安裝正式支座 張拉后期預(yù)應(yīng)力筋更換支座橋面工程放松部分預(yù)應(yīng)力筋，拆除輔助設(shè)施橋面橫向聯(lián)系管道壓漿頂推預(yù)制節(jié)段預(yù)制場(chǎng)準(zhǔn)備工作制作底座預(yù)制節(jié)段張拉預(yù)應(yīng)力筋頂推就位安裝頂推設(shè)備模板

3、工作、鋼筋和混凝土準(zhǔn)備管道壓漿 二、預(yù)制場(chǎng)地（一）預(yù)制場(chǎng)地 預(yù)制梁體和頂推過(guò)渡的場(chǎng)地，包括主梁節(jié)段的澆筑平臺(tái)和模板、鋼筋和鋼索的加工場(chǎng)地，混凝土攪拌站以及砂、石、水泥的堆放和運(yùn)輸路線用地。 （二）預(yù)制場(chǎng)地長(zhǎng)度 預(yù)制場(chǎng)地的長(zhǎng)度需要有預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)的三倍以上，影響因素有： 主梁節(jié)段分段長(zhǎng)； 每節(jié)段為全斷面或分次澆筑； 拼裝導(dǎo)梁的場(chǎng)地； 第一跨頂出時(shí)，梁體的傾覆穩(wěn)定安全。 （三）預(yù)制梁段的技術(shù)要求 1.底板平整度，要有一定的剛度和硬度。 2.嚴(yán)格控制鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋孔道、預(yù)埋件的位置。 3.嚴(yán)格控制混凝土的澆筑質(zhì)量。 4.盡可能采用機(jī)械化裝拆模板。 三、頂推方法的分類 （一）按頂推力的施加位置分： 1.

4、單點(diǎn)頂推：一對(duì)頂推裝置集中在橋臺(tái)上或某一橋墩，其它墩臺(tái)僅設(shè)滑道。頂推力要求大。 2. 多點(diǎn)頂推：在每個(gè)橋墩、臺(tái)（不包括臨時(shí)墩）上都設(shè)有一對(duì)頂推裝置。要求千斤頂同步運(yùn)行。 （二）頂推裝置類型分： 1. 水平豎直千斤頂法：由水平千斤頂和豎向千斤頂交互使用而產(chǎn)生頂推力。 2. 拉桿千斤頂法：由固定在墩臺(tái)上的水平張拉千斤頂，通過(guò)張拉錨碇在主梁上的拉桿而使梁體前移。四、頂推的工作原理1、水平豎直千斤頂法頂梁推移落豎頂收水平頂 2、拉桿千斤頂法 拉桿穿入千斤頂柱塞和錨碇架內(nèi)，并用夾片夾住，啟動(dòng)千斤頂移梁 五、支承設(shè)備 （一）使用與永久支座合一的滑動(dòng)支承 （二）臨時(shí)滑動(dòng)支承臨時(shí)滑動(dòng)支承 六、頂推施工中橫向?qū)?/p>

5、向 位置：在預(yù)制梁段剛離開預(yù)制場(chǎng)的部位；在頂推施工最前端的橋墩上。 七、頂推施工梁的內(nèi)力分析、力筋布置、 施工驗(yàn)算 （一）頂推施工梁內(nèi)力變化 連續(xù)梁運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下支點(diǎn)截面出現(xiàn)最大負(fù)彎矩峰值，跨中附近出現(xiàn)最大正彎矩。 但在施工過(guò)程中，梁控制截面位置不斷變化，每一個(gè)截面內(nèi)力在不斷變化，正負(fù)彎矩交叉出現(xiàn)。一般第一孔出現(xiàn)較大正負(fù)彎矩峰值，之后各孔正負(fù)彎矩值較穩(wěn)定，頂推末尾幾孔彎矩值較小。 （二）力筋布置 1.類型（1）兼顧營(yíng)運(yùn)與施工所需力筋； （2）滿足施工需要配置力筋； （3）頂推完成，滿足營(yíng)運(yùn)要求增加力筋。 說(shuō)明： （1）、（2）類筋稱前期力筋：要求構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于施工。采用直線型布筋，使梁體接近軸心受

6、壓，控制頂推過(guò)程中截面上下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力或不超過(guò) 抗彎強(qiáng)度要求。 （3）類筋稱后期力筋可采用直索與彎索，錨固在箱梁的齒板上。 2.布筋和張拉施工要求： （1）在同一截面上，布筋對(duì)稱、均勻，不要過(guò)于集中； （2）彎筋盡量避免平彎，應(yīng)錨固在橫梁后面的豎向齒板上； （3）縱向力筋在同一截面不能斷筋過(guò)多，以防應(yīng)力集中，也不能過(guò)于分散，增加齒板數(shù)量； （4）為能重復(fù)利用臨時(shí)鋼索材料，后期力筋可設(shè)計(jì)采用比臨時(shí)鋼索短的力筋； （5）為加強(qiáng)箱梁與導(dǎo)梁疊合部位連接，抵抗懸臂狀態(tài)應(yīng)力，在導(dǎo)梁附近的箱梁增設(shè)一定數(shù)量力筋； （6）力筋張拉順序：先臨時(shí)索后永久索；先長(zhǎng)索后短索；先直索后彎索，上下交替，左右對(duì)稱進(jìn)行； （

7、7）根據(jù)受力需要，可設(shè)置三向預(yù)應(yīng)力筋。 （三）施工驗(yàn)算的內(nèi)容 1、各截面的施工內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算 將每跨梁體分為1015等份，計(jì)算各截面在不同施工狀態(tài)產(chǎn)生的內(nèi)力并驗(yàn)算截面強(qiáng)度。 驗(yàn)算荷載：梁體自重、施工機(jī)具重力、預(yù)加力、頂推力、地震力；其他影響因素（梁底不平、臨時(shí)墩彈性壓縮） 2、頂推過(guò)程中的穩(wěn)定計(jì)算 （1）傾覆穩(wěn)定計(jì)算： 最不利狀態(tài)發(fā)生在頂推初期，導(dǎo)梁或箱梁尚未進(jìn)入前方橋墩，呈最大懸臂狀態(tài)。 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)大于1.2 （2）滑動(dòng)穩(wěn)定：頂推初期，由于頂推滑動(dòng)裝置摩擦系數(shù)很小，抗滑能力很弱，當(dāng)受到較大的水平力時(shí)，可能滑動(dòng)失穩(wěn)。 抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)大于1.2 3、鋼索引伸量的計(jì)算 “雙控”應(yīng)力控制為主

8、，伸長(zhǎng)值校合 4、確定頂推設(shè)備、計(jì)算頂推力 頂推力： P=W（i）K1 =0.05； K1=1.2 千斤頂頂推能力： PT = K2 P/n K2=1.21.25 5 、頂推過(guò)程中，橋墩臺(tái)的施工驗(yàn)算 H=Wtg(） 6、頂推施工時(shí)，梁的撓度計(jì)算 7、施工中臨時(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 對(duì)前端鋼導(dǎo)梁、臨時(shí)墩、臨時(shí)拉索等進(jìn)行設(shè)計(jì)和內(nèi)力計(jì)算。 （四）減少頂推施工時(shí)內(nèi)力的措施： 主梁前端設(shè)導(dǎo)梁； 跨中設(shè)臨時(shí)墩，縮小頂推跨徑（至4060米）； 橋墩順橋向設(shè)臨時(shí)撐架，縮小頂推跨徑； 主梁前端設(shè)臨時(shí)塔架，以斜纜索系于梁上錨固； 當(dāng)中孔跨徑較大，又無(wú)法設(shè)臨時(shí)墩，則變單向頂推為雙向頂推。 八、導(dǎo)梁長(zhǎng)度的確定 導(dǎo)梁長(zhǎng)度一

9、般為頂推跨徑的0.60.7倍。 導(dǎo)梁長(zhǎng)，可減少主梁懸臂負(fù)彎矩，但過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁接頭處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加。 導(dǎo)梁過(guò)短，則增加主梁的施工負(fù)彎矩。 合理的導(dǎo)梁長(zhǎng)度應(yīng)使主梁最大懸臂負(fù)彎矩和營(yíng)運(yùn)階段的支點(diǎn)負(fù)彎矩基本相近。 九、工程案例 （一）設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致頂推梁橋倒塌 全橋長(zhǎng)360m，橋面寬10.5m，等截面梁高2.5m 施工方法： 前5孔采用常規(guī)的鋼導(dǎo)梁法（跨徑48m）； 第6孔采用塔架法。 事故： 當(dāng)主梁前端進(jìn)入最后一孔時(shí)，塔架進(jìn)入主孔7m 時(shí)，主梁下方因承受剪力過(guò)大，引起倒塌。 事故分析： 如果在主孔通過(guò)后，立即撤除臨時(shí)纜索塔架，倒塌就不會(huì)發(fā)生；塔架使梁體承受的剪力增加一倍。 （二）包

10、頭黃河公路大橋 全長(zhǎng)810m，主孔為三聯(lián)465m的預(yù)應(yīng)力混凝土等高度連續(xù)梁，橋面寬12m，主梁為單箱單室梯形箱梁，混凝土標(biāo)號(hào)為C50和C40兩種，預(yù)應(yīng)力體系為245高強(qiáng)鋼絲輔以F氏錨和鐓頭錨。 每聯(lián)箱梁共分17個(gè)節(jié)段預(yù)制，除首尾兩個(gè)節(jié)段各長(zhǎng)8.125m外，其余15個(gè)中間節(jié)段均為16.25m。當(dāng)?shù)谝还?jié)段底板預(yù)制時(shí)，同時(shí)將導(dǎo)梁下弦在平臺(tái)滑道上拼好，以求導(dǎo)梁下弦與箱梁底標(biāo)高相等且平順；每一節(jié)段混凝土分二次澆筑。 采用多點(diǎn)拉桿式頂推裝置進(jìn)行逐段預(yù)制、逐段頂推的方法。每次頂推的有效行程約5055cm。每次周期頂推的距離等于16.25m ，約需46小時(shí)。 為減少頂推過(guò)程中主梁的受力，在梁體前端設(shè)有導(dǎo)梁，跨

11、中設(shè)有臨時(shí)墩。 由于全橋共為三聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，每聯(lián)之間在施工中無(wú)連接。為此，全聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)制完畢后，需裝上尾導(dǎo)梁，作長(zhǎng)距離的全聯(lián)頂推至預(yù)定的孔跨。 全聯(lián)頂推到位后，拆除首尾導(dǎo)梁，即按設(shè)計(jì)步驟張拉后期束，先期臨時(shí)束拆除，各臨時(shí)墩支點(diǎn)卸載。 后期束張拉完畢后，根據(jù)設(shè)計(jì)允許相鄰墩高差1cm的條件，分墩頂起箱梁拆除滑道，安裝支座。 （三）廣州市廣北立交橋 變截面連續(xù)箱梁； 橋面寬：27m； 跨徑組合：60+100+60； 施工方法：變截面箱梁頂推和中孔吊裝架設(shè)。第七章 拱橋施工 71 概述 一、 拱橋特點(diǎn) 1. 受力上：在豎向荷載作用下，主拱圈主要承受軸向壓力；拱腳處產(chǎn)生豎向反力和水平推力

12、 2. 材料上：小跨徑拱橋采用圬工材料修建，大跨徑橋梁采用鋼筋混凝土、鋼材修建。 3. 外形上：造型美觀，與環(huán)境協(xié)調(diào)性較好。 二、拱橋發(fā)展階段 1. 建國(guó)初期：修建石拱橋?yàn)橹鳎?2. 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。 三、拱橋分類 1.按建筑材料分： 圬工拱橋（磚、石、混凝土），鋼筋混凝土拱橋，鋼管混凝土拱橋，鋼拱橋，木拱橋。 2.按橋面與主拱圈的相對(duì)位置分： 上承式拱橋，下承式拱橋，中承式拱橋。 3.按拱上建筑的形式分： 實(shí)腹式拱橋，空腹式拱橋。 4.

13、按靜力體系分： 無(wú)鉸拱，兩鉸拱，三鉸拱，簡(jiǎn)支、單懸臂和連續(xù)梁拱組合式橋梁。 5. 按主拱圈的拱軸線形式分： 圓弧拱，拋物線拱，懸鏈線拱。 6. 按主拱圈的截面型式分： 板拱橋，肋拱橋，雙曲拱橋，箱形拱橋。 7. 按有無(wú)水平推力分： 有水平推力拱橋，無(wú)水平推力拱橋。 8. 按主拱圈與拱上建筑的連接方式分： 簡(jiǎn)單體系拱，剛架拱，桁架拱，梁拱組合體系。 9. 按主拱圈與行車道梁剛度比分： 剛拱柔梁拱橋，剛梁柔拱拱橋，剛拱剛梁拱橋。 四、拱橋?qū)嵗榻B 我國(guó)公路橋中70%為拱橋。我國(guó)多山，石料資源豐富，拱橋取材以石料為主。（一）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?。?世界上跨徑最

14、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）（一）圬工拱橋1. 主拱圈為等截面懸鏈線。拱矢度為1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑對(duì)稱布置5個(gè)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(tái)。該橋施工在主孔范圍內(nèi)設(shè)3個(gè)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 )（一）圬工拱橋2. （二）雙曲拱橋（中國(guó)首創(chuàng)的一種拱橋型式）

15、 1. 結(jié)構(gòu)纖細(xì)輕盈，適宜于軟土地基上建造。1969江蘇無(wú)錫衛(wèi)東橋 上承式無(wú)鉸空腹拱，是當(dāng)時(shí)我國(guó)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(guò)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）（二）雙曲拱橋（中國(guó)首創(chuàng)的一種拱橋型式）2. 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(wú)錫民主橋（二）雙曲拱橋（中國(guó)首創(chuàng)的一種拱橋型式）3. 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

16、帶上。3）肋拱橋1. 1990江蘇丹陽(yáng)云陽(yáng)橋（L=70m） 跨越京杭大運(yùn)河，無(wú)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(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力柔性系桿分開。預(yù)制安裝法施工.（三）肋拱橋2. 主橋系中承式鋼筋混凝土肋拱橋，矢度1/5，是當(dāng)時(shí)國(guó)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，纜吊裝。（三）肋拱橋 1990四川宜賓小南門橋 (L=240m)3. （三）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。4. 中承裝配式鐵路鋼筋混凝土拱，矢高40

17、m，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(hào)橋 （L=150m）（三）肋拱橋 5. 1983 臺(tái)灣臺(tái)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。（三）肋拱橋 6. 1994臺(tái)灣臺(tái)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

18、拱圈，形成主跨為160m及2x100m無(wú)推力拱橋。引橋跨度分別為85m及57m，全橋以簡(jiǎn)潔明快的弧形曲線構(gòu)成，與遠(yuǎn)山近水相協(xié)調(diào)。（三）肋拱橋7. （四）箱 拱橋 1979四川省宜賓市金沙江大橋 （L=150m） 中國(guó)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(gè)箱室；縱向分5段預(yù)制，纜索吊裝就位后再組合成整體箱。1. （四）箱 拱橋 1979四川省宜賓市金沙江大橋 （L=150m）纜索施工 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

19、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。（四）箱 拱橋2. （四）箱 拱橋 （四）箱 拱橋 1997四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋 L=420m勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋3. （五）剛架拱橋1989江蘇無(wú)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(jiǎn)支梁以過(guò)渡。1. （五）剛架拱橋 1993江西德興130米太白橋 采用轉(zhuǎn)體施工2. （六）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，1. （六）桁架拱橋1971浙江余杭50米里仁橋 鋼筋混凝土斜拉桿式桁

20、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。2. （七）桁式組合拱橋 中國(guó)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(yíng)階段的受力趨于一致等優(yōu)點(diǎn)。 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。1990四川自貢160米牛佛沱橋 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32mm 40Si2MnV級(jí)鋼軋絲錨碇體系懸臂拼裝。1995貴州省330米江界河橋 （八）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