拱桥施工(劲性骨架)

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拱桥施工(劲性骨架)课件

第二章
四上、承劲式性骨架施工法
• 劲拱性骨桥架施工拱桥是指在事先形成的桁式拱骨架
上分环分段浇筑混凝土，最终形成钢筋混凝土箱板拱或箱肋拱。桁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中并成为截面的一部分，所以，劲性骨架法又称埋置式拱架法，国外也称米兰法。
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第二章 1上、拱承劲桥式性骨架法施工步骤
斜拉索，减少了架设过程中骨架的不稳定非弹性变形。
（2）采用千斤顶张拉系统对斜拉索加卸拉力、收放索长、具有张拉能力大、行程控制精度高、索力调整和控制灵活、锚固可靠等优点。
（3）斜拉扣挂体系自成系统，不受缆索吊装系统干扰。
（4）可准确地根据施工控制计算值对结构变形和内力进行调整，同时又可为控制分析提供准确的数据。
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第二章上承重式庆万县长江大桥劲性骨架实质
拱桥
劲性骨架安装的实质是用缆索吊机悬拼一座
由36个桁段组成的拱形斜拉桥。
缆索吊机采用万能杆件拼装的单向铰支座双
柱式门型索塔；劲性骨架的扣索、锚索统一
采用365碳素钢丝。
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•第3段骨架吊装就位，安装第1组扣、锚索，拆除临时扣索，调整高程；
•悬臂安装第4段骨架，第5段骨架就位后安装临时扣索；
•吊装第6段骨架，安装第2组扣索，拆除临时扣索，调整高程和轴线，观测索力和骨架应力；
同法安装每岸第7～18段骨架及第3～6组扣索；
•精确丈量拱顶合拢间隙，据以加工合拢段嵌填钢板，安装拱顶合拢“抱箍”，实现劲性骨架合拢；
②浇筑中箱底板混凝土；
③浇筑中箱下1/2腹板混凝土；
④浇筑中箱上1/2腹板混凝土；
⑤浇筑中箱顶板混凝土；

装配式拱桥(缆索吊装施)-钢管混凝土系杆拱桥--劲性骨架施工

图2-2-23 拱肋卧式叠浇
2．拱肋分段与接头
1)拱肋的分段拱肋跨径在30m以内时，可不分段或仅分二
段；在30～80m范围时，可分三段，大于 80m时一般分5段。拱肋分段吊装时，理论上接头宜选择在拱肋自重弯矩最小的位置及其附近，但一般为等分，这样各段重力基本相同，吊装设备较省。
2)拱肋的接头形式
拱肋由预制场运到主索下后，一般用起重索直接起吊。当不能直接起吊时，可采用下列方法进行。
1）翻身
图2-2-27 拱肋翻身 a）就地翻身；b）空中翻身 1-短千斤；2-拱肋；3-手链滑车；4-平放；5-放松；
6-翻身后
5．缆索吊装边段拱肋悬挂方法
在拱肋无支架施工中，边段拱肋及次边段拱肋均用扣索悬挂。按支承扣索的结构物的位置和扣索本身的特点分为：天扣、塔扣、通扣、墩扣等类型，可根据具体情况选用，也可混合使用。边段拱肋悬挂方法如图2-2-30所示。
拱肋立式预制
(1)土牛拱胎立式预制 (2)木架立式预制。 (3)条石台座立式预制
拱肋卧式预制
(1)木模卧式预制 (2)土模卧式预制
图2-2-22 拱肋卧式预制 a）木模卧式预制拱肋；b）土模卧式预制拱肋 1、6-边肋；2、7-中肋；3-砖砌垫块；4-圆钉；5-油毛毡
卧式叠浇
采用卧式预制的拱肋混凝土强度达到设计强度的30％以后，在其上安装侧模，浇筑下一片拱肋，如此连续浇筑称为卧式叠浇。卧式叠浇一般可达5层。浇筑时每层拱肋接触面用油毛毡、塑料布或其它隔离剂将其隔开。卧式叠浇的优点是节省预制场地和模板，但先期预制的拱肋不易取出，影响工期。
桥面系安装
桥面板的拼装
劲性骨架施工技术
一、概述劲性骨架法是以钢骨架作为拱圈的劲性拱架，采

6-2-2_拱桥劲性骨架法施工

施
工这种施工方法最早由捷克工程师 Joseph Melan提出，所以
又称为米兰法（Melan method ）。
万
桥
涛
梁
工
程
一、劲性骨架法的概念
劲劲性骨架拱桥与普通钢筋混凝土拱桥的区别在于前者以钢性骨拱桁架作为受力筋，它可以是型钢，也可以是钢管，采骨用钢管作劲性骨架的混凝土拱又可称为内填外包型钢管混架凝土拱。
与此同时，进行变形和应力监测，如发现异常，立即将实测数据输入现场微机，进行适时分析，并提出相应的处理措施，如调整水量和浇筑速度、张紧或放松八字浪风索等。
万
桥
涛
梁
工
程
二、劲性骨架法施工步骤
劲控制手段：性 2、千斤顶斜拉扣挂调载法骨该法巧妙地利用缆索吊装骨架拱时，用于扣挂骨架节段的架斜拉索的索力调整(用千斤顶在锚板后进行)来控制吊装标法高和调整混凝土浇筑过程中拱轴变形和结构各部的应力(当施采用钢管混凝土骨架时，则在吊装完成后，首先用于调整工管内混凝土浇筑时拱肋轴线变形)。
万
桥
涛
梁
工
程
二、劲性骨架法施工步骤
劲控制手段：
性 2、千斤顶斜拉扣挂调载法
骨千斤顶斜拉扣挂调载法施工特点：
架法施
(1)采用强度高、承载力大、延伸量小、变形稳定的钢绞线作斜拉索，减少了架设过程中骨架的不稳定非弹性变形。
工 (2)采用千斤顶张拉系统对斜拉索加卸拉力、收放索长，具
有张拉能力大、行程控制精度高、索力调整和控制灵活、
法它主要用在大跨度拱桥中，同时也解决了大跨度拱桥施工施的“自架设问题”，即首先架设自重轻、刚度、强度均较大工的钢管骨架，然后在空钢管内压注混凝土形成钢管混凝

装配式拱桥(缆索吊装施)-钢管混凝土系杆拱桥--劲性骨架施工

图2
侧缆风的设计后背索是平衡承重索张力、保证支架竖直度的重要平衡体系。侧缆风是在支架安装过程中起到抵抗台风保证支架稳定及在缆索起重机使用过程中辅助后背索平衡整个缆索起重机体图系1。后背索缆风绳
图2 36m、64m、96m侧缆图风3绳侧缆风绳与塔架连接
工程实例：六圭河特大桥施工
拱肋的预制方法
拱肋立式预制
(1)土牛拱胎立式预制 (2)木架立式预制。 (3)条石台座立式预制
拱肋卧式预制
(1)木模卧式预制 (2)土模卧式预制
图2-2-22 拱肋卧式预制 a）木模卧式预制拱肋；b）土模卧式预制拱肋 1、6-边肋；2、7-中肋；3-砖砌垫块；4-圆钉；5-油毛毡
卧式叠浇
采用卧式预制的拱肋混凝土强度达到设计强度的30％以后，在其上安装侧模，浇筑下一片拱肋，如此连续浇筑称为卧式叠浇。卧式叠浇一般可达5层。浇筑时每层拱肋接触面用油毛毡、塑料布或其它隔离剂将其隔开。卧式叠浇的优点是节省预制场地和模板，但先期预制的拱肋不易取出，影响工期。
边段拱肋吊装及悬挂次边段拱肋吊装及悬挂(对五段吊装) 中段拱肋吊装及拱肋合龙拱上构件的吊装或砌筑安装等。
2．吊装准备工作
（1）预制构件质量检查（2）墩台拱座尺寸检查（3）跨径与拱肋的误差调整
图2-2-23 拱肋卧式叠浇
2．拱肋分段与接头
1)拱肋的分段拱肋跨径在30m以内时，可不分段或仅分二
段；在30～80m范围时，可分三段，大于 80m时一般分5段。拱肋分段吊装时，理论上接头宜选择在拱肋自重弯矩最小的位置及其附近，但一般为等分，这样各段重力基本相同，吊装设备较省。
2)拱肋的接头形式
拱肋与墩台的连接，称为拱座。
图2-2-25 拱座形式 a）插入式；b）预埋钢板法；c）方形肋座；d）钢铰连接 1-预留槽；2-拱肋；3-肋座；4-铸铁垫板；5-预埋角钢；6、8-预埋钢板；7-铰座底板； 9-加劲钢板；10-铰轴支承；11-钢铰轴

钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法(2)

钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法一、前言钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法是一种利用钢管拱桥的优势和混凝土的强度来构建稳定可靠的拱桥结构。

本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。

二、工法特点1. 采用钢管作为结构骨架，能够在桥梁的整个使用寿命内提供稳定的结构支撑。

2. 外包混凝土可提供结构强度，增加桥梁的承载能力。

3. 底板采用混凝土预制方式，提高施工效率和质量。

4. 采用同步预制吊装施工方式，减少施工时间和对交通的影响。

三、适应范围1. 中小型跨径的公路、铁路桥梁。

2. 基础条件限制较多的地区，如地质条件差、水位高等地区。

四、工艺原理该工法通过使用钢管作为拱桥的骨架结构，并在其外包混凝土，利用混凝土的强度提供结构的稳定性。

底板采用混凝土预制方式，提高施工效率和质量。

同步预制吊装施工方式则能够减少施工时间，并减少对交通的影响。

五、施工工艺1. 建立临时施工平台和道路。

2. 设计和制作钢管拱架，并进行预制。

3. 进行混凝土底板的预制。

4. 在现场进行钢管拱架及混凝土底板的安装和连接。

5. 进行施工过程中的质量控制和安全措施。

六、劳动组织1. 设立项目组织机构。

2. 在项目组织机构下分配具体的任务和职责。

七、机具设备1. 钢管切割机。

2. 钢筋加工设备。

3. 预制混凝土板模具。

4. 吊装设备。

八、质量控制1. 对钢管拱架进行质量检验，包括强度和尺寸方面的要求。

2. 对混凝土底板进行质量检验，包括强度、平整度和尺寸方面的要求。

九、安全措施1. 安全帽、防护眼镜、防护手套等个人防护用具的使用。

2. 安装围挡和警示标志，保证施工区域的安全。

十、经济技术分析通过使用该工法，可以减少施工时间和交通对行人和车辆的影响，提高施工效率。

艰险山区大跨度拱桥钢管劲性骨架安装施工工法(2)

艰险山区大跨度拱桥钢管劲性骨架安装施工工法艰险山区大跨度拱桥钢管劲性骨架安装施工工法一、前言在艰险山区修建大跨度拱桥是一项艰巨而具有挑战性的任务。

传统的施工方法存在诸多限制，如施工周期长、成本高、安全隐患多等。

为了解决这些问题，针对艰险山区大跨度拱桥的特点，我们提出了一种新的施工工法，即钢管劲性骨架安装施工工法。

本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析，并以一个工程实例进行说明。

二、工法特点钢管劲性骨架安装施工工法的主要特点如下：1. 工法简单高效：通过采用钢管劲性骨架，使施工工期显著缩短，施工速度大大提升。

2. 结构稳定可靠：钢管劲性骨架具有高强度和刚性，能够承受艰险山区的复杂地质条件，确保拱桥的结构稳定和可靠性。

3. 成本较低：相比传统的施工方法，钢管劲性骨架安装施工工法的成本较低，能够节省大量资金。

4. 适应性强：该工法适用于各种艰险山区的地质条件，能够灵活应对不同的施工环境。

三、适应范围钢管劲性骨架安装施工工法适用于以下几种情况：1. 艰险山区的大跨度拱桥修建。

2. 地质条件较为复杂且不适合传统施工方法的场所。

四、工艺原理该工法以钢管劲性骨架为主要构件，通过预先安装并调整好钢管劲性骨架的位置和角度，再进行连接固定。

通过骨架的刚性和强度，能够支撑大跨度拱桥的施工，保证施工过程中的稳定和安全。

五、施工工艺1. 骨架的制作：根据设计要求，制作出符合尺寸和强度要求的钢管劲性骨架。

2. 骨架的预装：在合适的地点进行骨架的预装，包括调整各个部位的位置和角度。

3. 骨架的连接固定：通过焊接或螺栓连接等方式，将预装好的钢管劲性骨架连接固定在正确的位置。

4. 安装拱桥主体：在钢管劲性骨架的支撑下，逐段安装拱桥主体，确保安装过程中的稳定和平衡。

六、劳动组织为保证施工进度和质量，合理的劳动组织至关重要。

在施工前，需要进行详细的施工方案编制和施工图纸制作，明确每个施工环节的责任和任务。

拱桥施工

㈡钢架拱桥安装钢筋混凝土箱形拱桥㈠拱箱预制
拱箱预制场布置ຫໍສະໝຸດ 拱箱预制
㈡吊装设备布置
（1）塔顶索鞍布置（2）索塔风缆布置（3）扣索布置；拱箱端段扣索；拱箱中间段扣索（4）拱圈风缆布置（5）锚碇

㈢拱箱吊装 1.吊装前的准备工作

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。

（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。

拱桥施工工艺

拱桥施工工艺1.拱桥有支架施工1）拱架施工砌筑石拱桥或混凝土预制块拱桥，以及现浇混凝土或钢筋混凝土拱桥时，需要搭设拱架，以承受全部或部分主拱圈和拱上建筑的质量，保证拱圈的形状符合设计要求。

（1）拱架拼装。

拱架可就地拼装或根据起吊设备能力预拼成组件后再进行安装。

拱架拼装过程中必须注意各节点、各杆件的受力平衡，并准备好拱顶拆拱设备，以使拱装拆自如。

（2）拱架安装。

①工字钢拱架安装。

工字钢拱架的架设应分片进行。

架设每片拱片时，应同时将左、右半片拱片吊至一定高度，并将拱片脚纳入墩台缺口或预埋的工字钢支点上与拱座铰连接，然后安装拱顶卸拱设备进行合龙。

对于横梁、弧形木及支承木，应先安装弧形木再安装支承、横梁及模板。

弧形木上应通过操平以检查标高准确，当误差过大时，可在弧形木上加铺垫木或刻槽。

横梁应严格按设计安放。

②钢桁架拱架安装。

钢桁架拱架的安装方法主要包括悬臂拼装法、浮运安装法、半拱旋转法、竖立安装法等。

a.悬臂拼装法。

悬臂拼装法适用于拼装式钢桁架拱架安装，拼装时从拱脚起逐节进行，拼装好的节段用滑车组系吊在墩台塔架上。

b.浮运安装法。

拱架拼装后，即可进行安装，为便于拱架进孔与就位，拱架拼装时的矢高，应稍大于设计矢高（即预留沉降值）。

在拱架进孔后，用挂在墩台上的大滑车和放置在支架上的千斤顶来调整矢高，并用水压仓，以降低拱架，使拱架就位。

安装时，拱顶铰须临时捆紧，拱脚铰和铰座位置须稍加调整，以使铰座密合。

c.半拱旋转法。

采用半拱旋转法安装钢桁架拱架的方法与安装工字形钢拱架相似，其不同之处在于钢桁架安装时，起吊前拱脚先安装在支座上，然后用拉索使半拱架向上旋转合龙。

d.竖立安装法。

钢桁架拱架竖立安装是在桥跨内两端拱脚上，垂直地拼成两半孔骨架，再以绕拱脚铰旋转的方法放至设计位置进行合龙。

（3）拱架卸落与拆除。

由于拱上建筑、拱背材料、连拱等因素对拱圈受力的影响，应选择在拱体产生最小应力时卸架，一般在砌筑完成后20～30d，待砌筑砂浆强度达到设计强度的70%以后才能卸落拱架。

艰险山区大跨度拱桥钢管劲性骨架安装施工工法

艰险山区大跨度拱桥钢管劲性骨架安装施工工法艰险山区大跨度拱桥钢管劲性骨架安装施工工法一、前言随着交通事业的发展，特别是在山区地形复杂的地区，艰险山区大跨度拱桥的建设成为发展的瓶颈。

而钢管劲性骨架作为一种新兴的施工技术，以其优秀的抗弯和抗压性能，能够有效解决这个问题。

本文将介绍一种钢管劲性骨架安装施工工法，能够在艰险山区实现大跨度拱桥的安装施工。

二、工法特点钢管劲性骨架安装施工工法的特点主要包括：1. 采用大跨度钢管劲性骨架，能够抵御山区地质条件复杂和气象条件恶劣的影响。

2. 施工过程中采用分段拼装的方式，既能够保证施工进度，又能够保证质量和安全。

3. 通过采用合理的支撑结构和施工工序，有效降低施工风险，提高施工效率。

三、适应范围钢管劲性骨架安装施工工法适用于以下情况：1. 地形复杂：适用于山区、峡谷等地形复杂的地区。

2. 大跨度：适用于大跨度拱桥的安装施工，能够有效解决物质和人力资源限制的问题。

3. 恶劣气候条件：适用于恶劣的气候环境，能够承受高风、大雪等恶劣气候条件的影响。

四、工艺原理钨管劲性骨架安装施工工法的工艺原理主要包括以下几个方面：1. 施工工法与实际工程之间的联系：通过对拱桥设计和施工要求的分析，确定最合适的施工工法，确保施工过程符合实际需求。

2. 采取的技术措施：通过采用符合规范要求的钢管劲性骨架，并结合合理的支撑结构和施工工序，保证施工过程的稳定和安全。

五、施工工艺钢管劲性骨架安装施工工法的施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 钢管劲性骨架的制作2. 地基处理和基础施工3. 钢管劲性骨架的运输和组装4. 吊装和调整5. 钢管劲性骨架的焊接和防腐处理6. 钢管劲性骨架的固定和支撑结构建设7. 桥面铺装和道路建设六、劳动组织钢管劲性骨架安装施工工法的劳动组织主要包括施工队伍的组建和管理，工人的技术培训和安全教育、劳动保护措施的采取等。

七、机具设备钢管劲性骨架安装施工工法所需的机具设备主要包括吊装设备、焊接设备、运输设备等。

劲行骨架混凝土拱圈施工工艺标准

7.8.3 劲性骨架混凝土拱圈施工工艺标准1 总则1.1 适用范围本标准适用于本企业承接的城市桥梁工程中劲性骨架混凝土拱圈的施工及验收。

1.2 参考标准及规范本标准依据现行国家标准《城市桥梁工程施工与质量验收规范》GJJ2-2008、《城市桥梁养护技术标准》GJJ99-2003、J281-2003、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002等的要求进行编制。

在工程施工时除执行本标准外，尚应符合现行国家、行业及地方有关标准（规范）的相应规定。

2 术语2.0.1 钢管混凝土钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度。

3 基本规定3.0.1 对预埋件进行复查其准确性，养护及拆模时不得碰撞构件。

3.0.2 施工过程中严禁在拱圈上堆放施工材料。

4 施工准备4.1 技术准备4.1.1热悉设计文件，进行图纸会审。

编制吊装等施工方案、绘制钢管拱肋运输、吊装安装顺序图并审批。

4.1.2钢管拱肋可采用支架、无支架、少支架吊装，可依据河床、地形、桥梁跨径、吊装设备等情况选择适宜方案。

对支架、起重设施、各项机具设备和辅助结构的规格、型号、数量等均应按有关规定经过设计计算确定。

4.1.3装配施工前，必须掌握、桉对各种构件的预制、吊运堆放、安装、拱肋合龙及施工加载等各个阶段稳定性设计验算。

4.1.4采用支架法安装钢管拱肋，应对拱架、支撑排架(支增、支架)搭设位置、高程、结构形式进行设计计算。

拱架、支撑排架(支墩、支架)应有足够的承载力和稳定性。

4.1.5采用少支架或无支架缆索吊装或斜拉扣索悬拼法吊装钢管拱肋，应对缆索吊装系统(索塔、承重主索、起吊系统、牵引系统及吊装系统锚碇)及斜拉扣挂系统(扣索、扣塔、扣索锚碇以及张拉设备)进行设计计算。

4.1.6对操作人员进行培训，向班组进行安全技术交底。

4.1.7组织施工测量放线。

4.2 材料准备4.2.1钢管拱桥工地安装所用的钢板、型钢及管材。

拱桥的施工特点

拱桥的施工特点一、劲性骨架浇筑拱圈(一)基本原理：利用自重轻、强度、刚度均较大的钢管骨架容易架设，并具有承受后续浇筑砼重力的特点●以实现较大的跨度和降低施工费用的目的(二)适用：大跨度砼拱桥“自架设”(三)结构：1.劲性骨架砼拱桥是内填外包式的钢管砼结构2.劲性骨架：●先期形成的钢管和钢管砼起施工的劲性骨架作用●成桥后，劲性骨架也参与结构受力，但钢管砼的结构布置和截面积大小由施工受力控制3.外包拱圈：●劲性骨架砼拱桥的外包拱圈以钢管砼劲性骨架为依托，利用吊挂模板浇筑●按照横向分块纵向分环和分段的原则外包砼4.施工受力：●劲性骨架单独承担拱圈第一环的砼重力●随后各环砼的重力由先期浇筑的砼环和劲性骨架形成的组合结构承担(四)施工：1.施工程序：●劲性骨架安装→灌注管内砼→灌注钢管外包砼2.关键技术：（1）大跨度大吨位缆索吊机设计、安装、操作（2）长距离、大落差的砼两级泵送和压注工艺（3）拱圈砼浇筑的“多点平衡法”浇筑程序设计（4）劲性骨架安装及拱圈施工过程中的拱轴线控制（5）浇筑拱圈外包砼期间的结构强度和稳定性分析3.砼浇筑：（1）大跨径劲性拱圈砼拱圈（拱肋）的浇筑方法：●分环多工作面均衡浇筑法●水箱压载分环浇筑法●斜拉扣挂分环连续浇筑法（2）浇筑过程控制：●浇筑前进行加载程序设计，正确计算和分析钢骨架以及钢骨架和先期砼层联合结构的变形、应力、稳定安全度●在施工过程中监控二、装配式砼、钢筋砼拱圈●适用：箱型拱、肋拱及箱肋组合拱的少支架或无支架施工(一)无支架安装拱圈1.吊装设备：●根据桥梁规模、河流、地形、设备等条件选择吊装工具●各项机具设备和辅助结构规格、型号、数量均应按有关规定经过设计计算确定●缆索吊机在吊装前必须按规定进行试拉和试吊2.拱肋吊装时，除拱顶段之外，各段应设一组扣索悬挂3.扣架的布置规定：（1）扣架一般设在墩台顶，扣架底部应固定，架顶设置风缆（2）各扣索位置必须与所吊装的拱肋在同一竖直面内（3）扣架上索鞍顶面的高程应高于拱肋扣环高程（4）扣架应进行强度和稳定性验算(二)转体施工安装方法1.平转施工：适用：刚构梁式桥、斜拉桥、钢筋砼拱桥、钢管拱桥2.竖转施工：●适用：转体重量不大的拱桥（砼拱肋、刚架拱、钢管砼拱）或某些桥梁预制部件（塔、斜腿、劲性骨架）●转动系统：转动铰、提升体系（动、定滑轮，牵引绳）、锚固体系（锚索、锚碇）组成3.平竖结合施工(三)缆索吊装施工1.适用：●峡谷或水深流急的河段，或需要满足通航要求的河流上●拱桥施工中被广泛采用2.施工方法：●在架设好的缆索吊装设备上设置两个跑车，下面连接起吊滑车组，跑车上安装前后牵引钢丝绳，牵吊预制构件在架设安装孔上空，下落、横移、就位、安装●预制的拱肋（箱），一般均有起吊、安装等过程●必须验算吊装、搁置、悬挂、安装等状况下的拱肋强度，以保证施工安全●拱肋如采用卧式预制，还需验算平卧运输或平卧起吊时截面的侧向应力(四)钢管拱肋（桁架）施工1.钢管拱肋（桁架）安装●钢管砼拱肋施工中最重要的工序之一●钢管拱既是结构的一部分，又兼作浇筑管内砼的支架与模板（1）安装方法：①无支架缆索吊装②少支架缆索吊装③整片拱肋或少支架浮吊安装④吊桥式缆索吊装⑤转体施工⑥支架上组装⑦千斤顶斜拉扣挂悬拼（2）拱圈形成：①横向连接：●钢管拱肋成拱过程中，应同时安装横向连接系●未安装连接系的节段＜1个●否则应采取临时横向稳定措施②节段焊接：●节段间环焊缝的施焊应对称进行●施焊前需保证节段间有可靠的临时连接并用定位板控制焊缝间隙●不得采用堆焊③合龙作业：●合龙口的焊接或栓接作业应选择在结构温度相对稳定的时间内尽快进行④斜拉扣索悬臂拼装法施工：●扣索与钢管拱肋的连接应进行设计计算●扣索根据扣力计算采用多根钢绞线或高强钢丝束，其安全系数＞2⑤千斤顶斜拉扣挂悬拼安装：●利用吊装时用于扣挂钢管的斜拉索的索力调整来控制吊装标高和调整管内砼浇筑时拱轴线变形●与普通缆索吊装比较的优点：i.采用强度高、承载力大、延伸量小、变形稳定的钢绞线作斜拉索，可减少架设过程中不稳定非弹性变形ii.采用千斤顶张拉系统对斜拉索加卸拉力、收放索长，具有张拉能力大，行程控制精度高，索力调整和控制灵活，锚固可靠等优点iii.斜拉扣挂体系自成系统，不受缆索吊装系统干扰iv.可以准确计算悬拼架设过程中各施工阶段的索力、延伸量以及由此产生的大段接头预抬高量，作为施工检测适时控制的依据⑥拱圈形成主要分两步：●第一步：钢管拱形成●第二部：管内灌注砼形成最终拱圈2.钢管内砼浇筑（1）浇筑方法和工艺流程：①方法：●人工浇筑、泵送顶升压注●一般采用泵送顶升压注施工，由两拱脚至拱顶对称均衡地一次压注完成②钢管砼压注工艺流程：●堵塞钢管法兰间隙→清洗管内污物、湿润内壁→安设压注头和闸阀→压注管内砼→从拱顶排浆孔振捣砼→关闭压住口处闸阀稳定→拆除闸阀完成压注（2）管内砼质量要求：①压注砼：●压注前：清理管内污物，润湿管壁，泵入适量水泥浆●压注砼：管内砼应连续压注，不得中断；直至钢管顶端排气孔排出合格的砼时停止●压注完成：关闭设于压住口的倒流截止阀●一根钢管的砼灌注完成时间不得超过第一盘入管砼的初凝时间●一根钢管的砼必须连续灌注●为保证砼泵送工艺的顺利进行，对大跨径钢管砼拱桥，需按实际泵送距离和高度进行模拟砼压注试验●钢管砼的泵送顺序按设计要求进行，宜采用先钢管后腹箱的施工顺序②管内砼要求：●管内砼不能出现断缝、孔洞●管内砼不能与管壁分离●管内砼的配料强度比设计强度高10%-15%●新灌入钢管的砼，3d内承载量＜设计强度×30%、7d内承载量＜设计强度×80% ③检测方法：超声波检测为主，人工敲击为辅。

拱桥施工技术

拱桥施工技术拱桥施工方法按拱圈的制作方式可分为现浇法和预制装配法；按拱圈的架设施工方式可分为有支架施工和无支架施工两类。

有支架施工是拱桥施工的主要方法，尤其是石拱桥和混凝土拱桥，几乎全是采用搭设拱架的方法进行施工的，但这种方法需要耗费大量建筑材料和劳动力，并且工期较长，大大影响了拱桥的推广使用。

拱桥是一种能充分发挥圬工及钢筋混凝土材料抗压性能的合理桥型，其外形美观、维修费用低，具有向大跨度方向发展的优势。

为了改善拱桥施工方法落后的状况，目前在施工方法和机具设备方面做了大量改进。

一、混凝土拱桥施工混凝土拱桥的施工按其主拱圈成型的方法可以分为以下三大类。

（一）就地浇筑法就地浇筑法就是把拱桥主拱圈混凝土的基本施工工艺流程（立模、扎筋、浇筑混凝土、养护及拆模等）直接在桥孔位置来完成。

按照所使用的设备来划分，包括以下两种。

1.有支架施工法这和梁式桥的有支架施工类似，与其支架类型、主拱圈混凝土浇筑的技术要求以及卸架方式等有关。

2.悬臂浇筑法悬臂浇筑法把主拱圈划分成若干个节段，并用专门设计的钢桁托架结构作为现浇混凝土的工作平台。

托架的后端铰接在已完成的悬臂结构上，其前端则用刚性组合斜拉杆经过临时支柱和塔架，再由尾索锚固在岸边的锚碇上。

但是钢桁托架本身较重，转移较难，钢筋骨架和混凝土法的运输需借助缆索吊装设备，施工比较麻烦，拱轴线上各点的高程也较难控制，故目前较少采用这种施工方法。

（二）预制安装法预制安装法按主拱圈结构所采用的材料可以分为整体安装法和节段悬拼法两种。

1.整体安装法这种施工方法适合于钢管混凝土系杆拱的整片起吊安装，钢管混凝土拱肋在未灌混凝土之前具有质量轻的优点。

例如某跨径为45m的系杆拱片，经组合后，其吊装质量仅为18.7t，用起重量为20t的浮吊，仅用了一天就把两片拱片全部安装完毕。

被起吊的拱片应做以下三点验算。

拱肋从平卧到竖立的翻转过程中，形若一根简支曲梁。

因此，应将此两个起吊点视为作用于其上的垂直集中力，来验算此曲梁的强度和刚度。

拱桥施工(劲性骨架)(详细)

拱上结构为14孔30m的预应力简支T梁；
主拱台由拱座、水平撑和立柱构成组合结构.
重庆万县长江大桥立面布置图
重庆万县长江大桥拱圈横断面
重庆万县长江大桥劲性骨架
重庆万县长江大桥劲性骨架组成
劲性骨架分为36个节段,由5个桁片组成,每节段长 13.0m,宽15.6m,高6.45m,重61吨. 劲性骨架桁段齿合加工顺序为：精确放样,绘制加工大样图；组焊桁片,检查验收；
交界墩大块翻模板施工
引桥T梁双导梁安装
拱圈劲性骨架加工
骨架焊缝超声波探伤检查
骨架桁段出厂浮吊上船
骨架桁段起吊后缓缓的升高
第一段桁段管端头插入拱座支座管内
第一段桁架就位,第二段正在吊装
骨架桁段间法兰盘贴合面调整
扣索安装
骨架吊装
即将合拢
南北岸桁架在跨中合拢
四、劲性骨架施工法
• 劲性骨架施工拱桥是指在事先形成的桁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箱肋拱.桁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中并成为截面的一部分,所以,劲性骨架法又称埋置式拱架法,国外也称米兰法.
1、劲性骨架法施工步骤
（1）在现场按设计进行骨架1：1放样、下料、加工以及分段拼装成型.
重庆万县长江大桥
重庆万县长江大桥
重庆万县长江大桥
钢管混凝土劲性骨架钢筋混凝土拱桥
跨径组合：530.668 + 420 + 8 30.668(m)；荷载等级：汽-超20级,挂-120级,人群3.5KN/m2；
桥宽：净2 7.5+2 3(m),桥面总宽为24m；主拱圈矢跨比1/5,单箱三室的箱形截面,拱圈高7m, 宽16m,顶、底板厚40cm,顶、底、腹板在拱脚附近区域变厚,钢管劲性骨架成拱；

拱桥施工劲性骨架

成熟阶段
目前，劲性骨架已经成为拱桥施工中的重要技术之一。随着计算机技术和有限元分析方法的发展，人们可以对劲性骨架进行更精确的设计和优化，进一步提高其承载能力和稳定性。同时，新型材料和制造技术的发展也为劲性骨架的应用提供了更多的可能性。
02
CATALOGUE
拱桥施工劲性骨架的设计
设计原则与流程
原则
确保骨架的强度、刚度和稳定性，满足施工要求，同时保证经济合理。
流程
初步设计、技术设计、施Biblioteka 图设计。结构设计01
结构设计应考虑拱桥的跨度、荷载、施工方法等因素，以确保骨架的承载能力和稳定性。
02
结构设计应包括骨架的支撑体系、连接方式、节点处理等，以确保结构的整体性和可靠性。
尺寸与材料选择
控制拱桥线型和尺寸
劲性骨架可以作为施工模板，控制拱桥的线型和尺寸。通过调整劲性骨架的安装位置和角度，可以确保拱桥的线型和尺寸符合设计要求。
03
简化施工过程
劲性骨架的使用可以简化拱桥的施工过程，提高施工效率。由于劲性骨
架具有较高的承载能力和稳定性，可以减少临时支撑的数量和复杂性，
从而缩短施工周期。
劲性骨架的发展历程
工程特点
施工环境复杂，技术难度高，安全风险大
劲性骨架的设计与施工方案
设计理念
采用劲性骨架作为拱桥施工的主要承重结构，确保施工过程中的稳定性和安全性。
施工方案
根据工程实际情况，设计合理的劲性骨架结构形式，并进行详细的结构分析和计算。在施工过程中，采用大型吊装设备进行安装，确保施工质量和安全。
施工效果与评价
新型材料研发
研究开发高强度、轻质、耐腐蚀的新型材料，用于劲性骨架的制作和连接，提高其承载能力和耐久性。

大跨度混凝土拱桥“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”拱圈混凝土分环浇筑施工工法

大跨度混凝土拱桥“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”拱圈混凝土分环浇筑施工工法大跨度混凝土拱桥“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”拱圈混凝土分环浇筑施工工法一、前言大跨度混凝土拱桥在桥梁工程中起到了重要的作用，其结构设计与施工工艺都需要综合考虑多种因素。

本文将介绍一种名为“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”的施工工法，用于大跨度混凝土拱桥的施工。

二、工法特点该工法通过采用钢管混凝土劲性骨架和斜拉扣挂技术，实现了大跨度混凝土拱桥的分环浇筑施工。

其特点如下：1. 结构稳定：钢管混凝土劲性骨架提供了高强度和刚性支撑，使得拱桥在施工过程中能够保持整体结构的稳定。

2. 施工效率高：通过分环浇筑的方式，可以同时进行多个区域的混凝土浇注，提高施工效率。

3. 跨越能力强：采用斜拉扣挂技术，提供了对拱桥边缘和中心受力点的支撑，进一步增强了拱桥的承载能力和稳定性。

三、适应范围该工法适用于大跨度混凝土拱桥的施工，特别适用于长跨度、复杂地形条件下的拱桥项目。

四、工艺原理该工法主要通过钢管混凝土劲性骨架和斜拉扣挂技术来实现拱桥的施工。

钢管混凝土劲性骨架作为拱桥的支撑骨架，提供了结构的稳定性和刚性。

斜拉扣挂技术则通过张拉扣挂的钢索将拱桥的边缘和中心受力点连接起来，形成一个整体结构。

五、施工工艺1. 基础处理：根据设计要求进行桥墩和桥台的基础施工，确保其稳定和承载能力。

2. 劲性骨架搭设：在桥墩和桥台上搭设钢管混凝土劲性骨架，确保其准确度和稳定性。

3. 斜拉扣挂张拉：在劲性骨架上设置斜拉扣挂点，并进行张拉调整，使扣挂的钢索形成合适的张力。

4. 分环浇筑：根据设计要求，将混凝土按照分段的方式进行浇筑，确保每个分段的质量和密实度。

5. 拱圈收模：等待混凝土达到设计强度后，拆除模板，进行拱圈的质量检验和调整。

6. 后续工序：完成拱圈的测量和调整后，进行后续工序，如桥面铺装、栏杆安装等。

六、劳动组织根据施工工艺的要求，需要合理组织施工人员的分工和协作，确保施工进度和质量。

拱桥施工(劲性骨架)

重庆万县长江大桥劲性骨架安装程序
劲性骨架的安装分为：拱脚定位段，中间段和拱顶段。安装程序为： •按工厂加工好的第一段劲性骨架的各弦管几何尺寸精确测量放样，在主拱座预留孔内埋设起始段定位钢管座； •起吊第一段骨架，将各弦管嵌入拱座定位钢管座，安装临时扣索； •起吊第2段骨架，与第1段骨架精确对中，钢销定位，法兰盘螺栓连接，安装临时扣索，初调高程； •第3段骨架吊装就位，安装第1组扣、锚索，拆除临时扣索，调整高程； •悬臂安装第4段骨架，第5段骨架就位后安装临时扣索； •吊装第6段骨架，安装第2组扣索，拆除临时扣索，调整高程和轴线，观测索力和骨架应力；同法安装每岸第7～18段骨架及第3～6组扣索； •精确丈量拱顶合拢间隙，据以加工合拢段嵌填钢板，安装拱顶合拢“抱箍”，实现劲性骨架合拢； •拆除扣、锚索，劲性骨架安装完成。
拱上结构为14孔30m的预应力简支T梁；
主拱台由拱座、水平撑和立柱构成组合结构。
重庆万县长江大桥立面布置图
重庆万县长江大桥拱圈横断面
重庆万县长江大桥劲性骨架
重庆万县长江大桥劲性骨架组成
劲性骨架分为36个节段，由5个桁片组成，每节段长13.0m，宽15.6m，高6.45m，重61吨。劲性骨架桁段齿合加工顺序为：精确放样，绘制加工大样图；组焊桁片，检查验收；
骨架合拢抱夹安装
横空长虹
拱上砼输送管道布置
吊装门字型塔架
中箱底板砼浇筑
中箱下腹板砼浇筑
边箱下腹板完成
边箱上腹板施工
边箱顶板砼浇筑
钢管砼泵送压注试验
钢管砼密实度超声波检测
工地碎石场为拱圈高强砼C60加工碎石
立柱钢筋安装及模板安装

钢管混凝土劲性骨架拱桥施工(详细)

目录第1章绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 铁路拱桥设计施工技术研究现状 (2)1.3 本文主要工作内容及其意义 (3)1.3.1 本文主要工作内容 (3)1.3.2 本文工作意义 (3)第2章钢管混凝土拱桥构造简介 (4)2.1 钢管混凝土拱桥的组成及结构 (4)2.2 钢管混凝土结构的特点 (5)2.3 构件构造 (5)第3章劲性骨架和扣索系统的仿真分析 (7)3.1 工程背景 (7)3.1.1桥址概况 (7)3.1.2主要技术标准 (7)3.1.3线路资料 (7)3.1.4地质资料 (8)3.1.5水文资料 (8)3.1.6气象资料 (8)3.1.7立交资料 (9)3.1.8通航资料 (9)3.1.9本桥采用参考图号 (9)3.1.10孔跨布置 (9)3.1.11墩台及基础 (10)3.1.12主桥1-140米上承式拱桥设计 (10)3.2 劲性骨架施工过程基于米IDAS的模型建立 (14)3.2.1 米IDAS软件的基本介绍 (14)3.2.2 劲性骨架和扣索基于米IDAS的仿真模型 (14)3.2.3扣塔结构基于米IDAS的仿真模型 (24)第4章混凝土浇筑基于米IDAS软件的仿真分析 (28)4.1 工程简介 (28)4.2 混凝土拱圈浇筑基于米IDAS的模拟 (29)4.2.1 结构建模 (29)4.2.2 结果分析 (30)第5章拱上立柱浇筑基于米IDAS软件的仿真分析 (35)5.1 工程简介 (35)5.2 拱上立柱施工基于米IDAS的模拟 (36)5.2.1 结构建模 (36)5.2.2 结果分析 (36)第6章桥面施工及桥面荷载基于米IDAS软件的仿真分析 (38)6.1 桥面施工 (38)6.1.1 工程简介 (38)6.1.2 桥面施工过程基于米IDAS的模拟 (38)6.2运营阶段车辆荷载 (40)6.2.1 工程简介 (40)6.2.2 车辆荷载基于米IDAS的模拟 (40)第7章结论与展望 (44)7.1 结论 (44)7.2进一步研究的设想和建议 (44)参考文献 (45)致谢 (46)附录A (47)附录B (89)第1章绪论1.1 选题的背景与意义拱桥,由于造型美观,受力性能优越,历史文化内涵丰富,历来是我国桥梁结构的一种主要桥型.拱桥的发展和其它桥梁一样,始终受力学、材料科学和施工技术的制约.到公元18世纪,工业革命中钢铁的发展以及波特兰水泥的发明和钢筋混凝土的出现引发了桥梁的技术革命.拱桥上部结构轻型化是拱桥发展的关键,而钢管混凝土结构解决了拱桥材料高强化和拱圈施工轻型化的两大难题,得到了迅速的应用推广.钢管混凝土拱桥技术日益提高,是拱桥的发展方向.世界上最早修建的钢管混凝土拱桥是上世纪30年代前苏联建造的跨越列宁格勒涅瓦河的跨度为101米拱梁组合体系桥和位于西伯利亚跨度为140米的析肋拱桥.以后又出现了曾创下世界记录的跨度为390米的前南斯拉夫KRK大桥.然而,钢管混凝土拱桥的真正发展是在90年代的中国.1990年建成的四川宜宾南门金沙江大桥为标志系中承式劲性骨架混凝土肋拱桥,跨度240米,居当时中承式拱桥世界第一;1995年广东省建成了跨度200米的南海三山西中承钢管混凝土拱桥、居钢管混凝土拱桥世界第一.1996年建成的广西邕宁邕江大桥跨度选312米,把中承式劲性骨架混凝土拱桥世界记录提高了72米;四川万县长江大桥就是劲性骨架混凝土拱桥,该桥跨度420米,把上承式拱桥的世界记录由南斯拉夫KRK大桥的390米提高了30米..这些跨度记录和取得的设计施工经验及科研成果说明,目前我国拱桥已面跃居世界拱桥先进行列.随着经济建设的迅速发展,我国城市交通的桥梁建设亦进入迅速发展时期.为改善城市交通,加强与周围地区的联系,人们日益要求跨越江河、海湾和山谷,建造安全、经济和轻盈美观的大跨桥梁.为此,除需要改进桥梁设计计算的理论和方法外,还需要改进架桥的施工技术和发展高强轻质的新结构材料.拱桥的施工大致可以归纳为两大类：有支架施工和无支架施工.有支架施工主要用于中小跨径的石拱桥和钢筋混凝土拱桥(现浇混凝土拱桥及混凝土预制块砌筑的拱桥);无支架施工主要用于大跨度拱桥.常用的无支架施工方法有：悬臂施工法、缆索吊装施工法和转体施工法等.钢管混凝土正是这种高强轻质且便于施工的高效结构材料,其单位质量的承载力与钢材接近,甚至可能比钢材还要强;其钢管兼具安装架设阶段的劲性骨架、灌注混凝土阶段的模板和钢筋、以及运营阶段对核心混凝土的套箍约束等多种功能,较全面地解决了桥梁结构所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多矛盾.所以钢管混凝土被公认为是建造大跨度拱桥的一种比较理想的结构材料.同时,本课题以在建的向莆铁路某钢管拱特大桥为依托,对大跨度钢管拱桥的设计、施工方法进行研究,所使用的设计计算方法和相应的施工技术都属于当前国内铁路拱桥的主流方向,对该课题的研究学习,对我们今后的学习和工作具有重要意义,对实际工程的建设也具有一定的参考价值.1.2 铁路拱桥设计施工技术研究现状根据国内外大跨度拱桥设计与施工的经验,劲性骨架在修建拱桥时既是便利的施工受力结构,采用钢管混凝土结构作弦杆后,强度与稳定性都较易得到保证;又是成桥后理想的受力结构．不浪费材料.因此,劲性骨架施工适用于特大跨度拱桥施工,在铁路桥梁中应用广泛.在我国,铁路劲性骨架混凝土拱桥由于铁路拱桥的荷载特点、结构型式和安装方法形成了钢管结构制作与安装工艺的复杂性和特殊性, 形成了铁路钢管拱桥整个施工工艺的核心.如何简化铁路拱桥劲性骨架的设计和施工成为当前研究的热点和难点.铁路大跨度钢管混凝土拱桥就目前情况看, 结构的制作和安装工艺具有“高、难、新”的特点, 施工时, 必须充分利用工厂制作的优势条件, 重点放在结构工地焊接质量的保证和安装精度的控制上, 围绕它, 要形成制作安装工艺和质量保障系统.施工方法是大跨径拱桥最关键的技术.我国钢管混凝土拱桥的空钢管拱肋架设由以往的满堂支架上施工发展到无支架施工.目前我国拱桥主要施工方法有：转体施工法、缆索吊装法、支架施工法、悬臂拼装法等.转体法施工可减少大量的高空作业,施工安全、质量可靠,节省较多的临时支架,并可大幅度的减少对桥下交通的干扰,是具有明显技术、经济效益的一种桥梁施工方法. 转体法施工有平面转体、竖向转体和平竖结合转体三种.缆索吊装施工是目前拱桥劲性骨架施工的主要方法之一.其工序大致包括：拱肋的预制、拱肋的移运和吊装、主拱圈的安装、拱上建筑施工、桥面结构施工等.缆索吊车由塔架、主索、牵引索、起重索、起重小车(行车)和风缆等构成.有支架施工常用满堂拱架、墩梁拱架、拱式拱架等.其优点是比较简单,但占用大量器材.我国现有常备式钢拱架有两种：工字梁拱式拱架和桁架式拱架.另外还可以用其它制式构件组拼拱式拱架.特别常见的是利用军用器材,这种器材具有结构简单、拼组方便、适应性强、机械化作业程度要求低等特点.悬臂施工法施工要点是：将拱圈(肋)、立柱与纵、横梁对称地分成几段,加上临时斜拉(压)杆、上弦杆预先组成桁式框架,用拉杆或缆索锚固于台后,然后用扒杆或吊车向跨中逐段悬臂施工,最后在拱顶合龙成拱.以上四种方法各有利弊,在实际中,要综合分析选择实现工程效益的最优的一种.1.3 本文主要工作内容及其意义1.3.1本文主要工作内容以在建的向莆铁路某钢管拱特大桥为依托,对大跨度钢管拱桥的设计、施工方法进行研究.本课题主要针对悬臂拼装法进行施工技术分析.因此,本文主要研究以下几个问题：(1)劲性骨架施工过程基于米IDAS软件的模型建立(2)混凝土浇筑(四环六面法)基于米IDAS软件的模型建立(3)拱上立柱施工基于米IDAS软件的模型的简化和计算(4)桥面部分及桥面荷载基于米IDAS软件的模型的简化和计算1.3.2本文工作意义本课题以在建的向莆铁路某钢管拱特大桥为依托,对大跨度钢管拱桥的设计、施工方法进行研究,所使用的设计计算方法和相应的施工技术都属于当前国内铁路拱桥的主流方向,对该课题的研究学习,对我们今后的学习和工作具有重要意义,对实际工程的建设也具有一定的参考价值.本文在系统的介绍了铁路劲性骨架混凝土拱桥概况之后,采用悬臂拼装法施工,使用目前应用广泛的通用大型有限元分析软件米IDAS对工程实际施工的全过程进行模拟和分析,得出一些结论,对实际施工和相关研究具有一定的参考价值.第2章钢管混凝土拱桥构造简介钢管混凝土用在拱桥上有两种形式：一是直接用做主拱结构,即钢管混凝土拱桥;二是利用钢管混凝土作为劲性骨架,然后围绕骨架浇筑混凝土,把骨架作为混凝土的钢筋骨架,不再拆除.后者严格来讲应该称为钢筋混凝土劲性骨架拱桥,而本文研究的即是此类型拱桥.2.1 钢管混凝土拱桥的组成及结构钢管混凝土拱桥由钢管混凝土拱肋、立柱或吊杆、横撑、行车道系、下部构造等组成.钢管混凝土拱肋是主要的承重结构,它承受桥上的全部荷载,并将荷载传递给墩台和基础.钢管混凝土拱桥结构轻盈,恒载集度比较均衡,因此拱轴系数比较小,一般在1.167~2.24之间,跨径小者取大值,跨径大者取小值,矢跨比在14~18之间比较合理.拱轴线采用悬链线或二次抛物线.根据行车道的位置,钢管混凝土拱桥亦分为上承式、中承式及下承式三种情况.本课题研究的是上承式拱桥的悬拼施工.图2-1 上承式拱桥正面图2.2 钢管混凝土结构的特点(1)构件承载力大大提高①由于钢管内混凝土处于三向受压状态,因此不但提高了承载力,而且还增加了极限压缩应变,这是钢管混凝土结构承载力提高的根本原因.②薄壁钢管在轴心压力作用下,管壁上存在凸凹缺陷,因而有稳定控制的承载力较低.对于钢管混凝土构件,钢管保护了混凝土,使其三向受压,而混凝土又保证了薄壁钢管的局部稳定,相互弥补了彼此的缺点,充分发挥了彼此的有点,因而承载力提高.(2)具有良好的塑性和韧性试验表明,当含钢率大于4%时,钢管混凝土柱在破坏阶段,柱长可以压缩到原长的23,完全无脆性破坏的性质.由于钢管中混凝土已由脆性破坏转为塑性破坏因而整个构件呈现弹性工作、塑性破坏的特征.(3)结构自重和造价均较低与钢结构相比钢管混凝土柱可节约钢材50%左右,造价亦可降低.与钢筋混凝土柱相比,节约混凝土约80%,减轻自重约70%,而耗钢量和造价基本相等.(4)施工简单,缩短工期①与钢结构柱相比,零部件少,焊缝短,构造简单.②与钢筋混凝土柱不同,钢管混凝土柱的钢管即为模板,免除了支模、绑扎钢筋和拆模等工序.节约材料并可有效缩短工期.(5)防腐、防火性能好①由于管内有混凝土存在,钢管的可锈蚀面积减少50%,仅需作外部防锈.可采用刷漆、镀锌或镀铝等方法进行防锈处理,防腐工艺简单.②由于管内混凝土能吸收大量热能,钢管混凝土的耐火能力远高于钢结构.(6)结构造型美观2.3 构件构造(1)拱圈(肋)钢管混凝土拱桥多为无铰拱,主拱圈采用钢管混凝土结构或劲性骨架.拱圈的线形常用圆弧线、抛物线、悬链线三中,后两者应用的多一些.本课题研究的拱圈的线型为悬链线.一般认为悬链线是实腹拱桥的合理拱轴线.而钢管混凝土拱桥常是空腹式拱桥,一般采用悬链线形使拱轴线与恒载压力线在拱顶、四分点及拱脚五个截面重合.计算亦表明采用悬链线拱轴对空腹拱拱圈的受力是有利的.因此悬链线是钢管混凝土拱桥采用最普遍的拱轴线形.(2)横撑横撑主要设置在拱顶、拱脚、拱肋与桥面系交接处,横撑的主要作用是将各片钢管混凝土拱肋连接成整体,以确保结构稳定.钢管混凝土拱肋的横撑多采用钢管桁架,钢管可以是空心的,也可以内填混凝土而做成钢管混凝土横撑.横撑在拱脚段多做成桁式K撑或X撑,以获得更好的稳定性,在桥面系以上则多采用直撑、K撑或H形撑.(3)吊杆中、下承式钢管混凝土拱桥的吊杆一般采用柔性吊杆.锚固在拱肋上的吊杆锚具,为避免直接暴露在大气中,常设置在拱肋弦杆或缀板处.吊杆可采用平行钢绞线或平行钢丝束,外套无缝钢管或热挤聚乙烯防护层.上下锚头可采用OV米锚、冷铸墩头锚等,然后用高强度混凝土封锚.通常将张拉端设置在缀板处或钢管弦杆内,下端为固定锚,以方便拆卸更换.锚头要求防护严密,不能暴露在空气中以防止锈蚀.以便于以后更换吊杆,可以做成双吊杆.第3章劲性骨架和扣索系统的仿真分析3.1 工程背景3.1.1桥址概况本桥位于福建省尤溪县内,属于沿海内陆地区,本桥于DK400+805.7～DK400+915.5处跨越尤溪,河道与线路夹角约为90°,于DK400+934.2~DK400+939.1处跨越一条5米宽的碎石路,与线路夹角为67°.桥址处地貌属剥蚀低山区,地势陡峭,自然坡度 35-55°.低山区间为“V ”型山间谷地,河谷深切,现为水库,河床宽约50-100米,两岸大部份在段基岩出露,仅沿乡间公路右侧分布有少量修路筑填的块石土.桥台台侧山体陡峻,植被发育,主要为树木与丛林,桥位处尤溪水面较开阔,河道顺直,水流缓慢.3.1.2主要技术标准铁路等级：Ⅰ级正线数目：双线设计速度：200千米/h正线线间距：4.6米设计活载：中活载3.1.3线路资料线路平面：本桥平面位于直线上,线间距4.6米.纵断面：图3-1 纵断面图057 轨面标高里程DK398+170 DK411+9503.1.4地质资料(1)工程地质条件基本承载力与岩土施工工程分级:(0) Q4米l填土,稍湿,Ⅰ(1) Q4al+pl卵石土,松散,=350kPa,Ⅱ(2) Q dl+el含砾粉质黏土,硬塑,=180kPa,Ⅱ(3)2 J 3n2凝灰熔岩,强风化(W3),=500 kPa,Ⅳ(3)3 J 3n2凝灰熔岩,弱风化(W2),=1000 kPa,Ⅴ(3)3-1 F 断裂破碎带,弱风化(W2),=500 kPa,Ⅳ(3)3-2 F 断裂影响带,弱风化(W2),=800 kPa,Ⅳ(2)地质构造据钻孔探资料和地表工程地质测绘,莆田台分布有三条次生断层,产状为198°∠74°,断层带内见硅化碎裂岩.(3)水文地质特征及评价桥址区附近地表水、地下水对混凝土不具侵蚀性.(4)不良地质及特殊岩土尤溪大桥桥址区场地地貌单元较简单,根据工程地质机动钻探资料、物理勘探及现场调查测绘分析,测区右侧边坡岩层产状倾向尤溪河,为不利结构面.莆田桥台存在处地质构造,除此外未发现滑坡、泥石流等不良地质现象.(5)地震效应根据《中国地震动参数区划图》(GB18036-2001),桥址区抗震设防烈度属6度区,地震动峰值加速度为0.05g.3.1.5水文资料尤溪,水流流向由右至左,与线路夹角90°,桥址处汇水面积F=3691千米2,Q=5940米3/s,H1% =143.31米,设计流速V1%=3.2米/s.1%3.1.6气象资料尤溪县地处低纬,靠近北回归线,太阳辐射尚多,热量资源丰富,雨量比较充沛,季风气候明显.大部分地区夏长冬短,春秋相当,属中亚热带大陆性兼海洋性东南季风气候.但由于境内山峦起伏、地形复杂,构成复杂多变的气候类型,气象要素垂直差异明显,最高气温40.5℃,最低气温-7.6℃,年平均气温19—23℃之间.降水在一年中的时空分布不均,呈双峰型,干湿季分明,一般年份全年可分为四个阶段：春雨、梅雨、夏雨、秋冬雨.降水强度：日降水强度随海拔增高而递增.各级降水次数中以小雨为最多,占总雨日数的70％,中雨占19％,大雨占8％,暴雨占3％.平均每年4次暴雨.降雪与积雪：降雪日数较少,雪量不大 .低海拔地区一般间隔1～2年甚至3年才难得下1～2天雪,积雪就更是少见;高山地区冬季积雪次数较多.风向风速：风向随时冬、夏季风的更迭有明显的改变.地面的风向既受季风环流支配,又受地形影响.全年以静风为主,占71％,其次为东北偏北风,占7％,再次为西北风,占3％.风速一般都很小 ,年平均0.6米/s,各月间的风速变幅亦小 ,最大值与最小值之差仅0.2米/s,以2～4月和7月稍大 ,10～11月份较小 .3.1.7立交资料本桥于DK400+934.2~DK400+939.1处跨越一条5米宽的碎石路,与线路夹角为67°,需局部改移.3.1.8通航资料本桥于DK400+805.7~DK400+915.5处跨越尤溪,河道与线路夹角约为90°,尤溪为Ⅵ级航道,设计采用1-140米上承式拱桥跨越.3.1.9本桥采用参考图号时速200公里客货共线铁路预制后张法简支T梁通桥(2005)2201客货共线铁路常用跨度简支T梁支座安装图通桥(2007)8160铁路桥梁CKPZ-Q球形支座安装图肆桥设(2008)8560 双线钢筋混凝土矩形空心桥台肆桥设(2005)4040混凝土梁避车台通桥(2005)80303.1.10孔跨布置孔跨布置：1-24米简支T梁+1-140米拱桥+1-32米简支T梁中心里程：DK400+870.14桥全长：222.2米桥梁设计范围：DK400+759.04~DK400+981.213.1.11墩台及基础本桥桥台采用双线矩形空心台,桥墩及拱上立柱均采用矩形实体桥墩,①、②桥墩与拱脚共用扩大基础.3.1.12主桥1-140米上承式拱桥设计(1)设计采用规范《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(TB10002.1-2005)《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(TB10002.4-2005)《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5-2005)《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》 (铁建设函(2005)157号) 《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定 (铁建设函(2003)205号) 《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)《铁路工程抗震设计规范》(GB 50111-2006)《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)关于发布《铁路混凝土结构耐久性暂行规定》等两项铁路工程建设标准局部修订条文的通知(铁建设【2007】140号)(2)主要设计荷载恒载：结构自重、二期恒载、混凝土收缩徐变.活载：①静活载：列车竖向活载采用中—活载,双线折减系数90%.②动力系数：冲击系数1+μ=1+1.2× 6/(30+13) =1.167.基础不均匀沉降：拱圈基础水平变位0.010米,竖直变位0.005米;拱上连续梁与拱圈、拱上立柱联合计算,以考虑拱圈基础变位及结构变形对其内力、变形的影响.列车制动力：列车荷载制动力取全梁满载(单线)的10%计.列车横向摇摆力：按100kN计算.长钢轨力：按《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》办理.风荷载：根据“全国基本风压分布图”,本地区基本风压=1000Pa.结构温度变化：①体系升降温根据当地气候条件采用升温15℃,降温15℃.②非均匀升、降温：拱圈采用升降温±10℃,拱上纵梁顶板升降温5℃.列车脱轨荷载：按《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》第5.2.2条办理.地震力：按《铁路工程抗震设计规范》相关条款办理.(3)结构构造①拱肋拱肋为劲性骨架钢筋混凝土X形拱,拱顶处拱肋中心距为5.6米,拱脚处拱肋中心距为11.4米,拱顶内倾2.9米,其倾角为5.37°,拱肋计算跨径140米,计算矢跨比1/4.516,拱肋平面矢高30.864米,拱轴线采用悬链线,拱轴系数米=2.514.拱肋截面除拱脚以上4.25米为实体外余均采用变高箱形截面,顶底板厚0.5米,腹板厚0.4米,拱顶截面高3.2米、宽2.3米,拱脚截面高5.4米、宽2.3米,其截面高度符合立特变化, 顶、底板与侧板间设0.8x0.4米梗肋,拱脚以上4.25～13.75米范围内顶底板加厚至1米;拱肋钢骨架由8根φ402×14米米钢管和节点板、角钢焊接成劲性骨架,缆索吊装合龙后,钢管内灌注C55微膨胀混凝土作为拱肋混凝土施工支架,施工完毕拱肋混凝土后与其一起形成劲性骨架钢筋混凝土结构.全桥拱肋共布置11道横撑,横撑由钢管及角钢焊接而成,并外包混凝土.②拱上立柱拱上立柱采用双斜柱式,其截面为 1.5(纵向)x1.35米(横向).两立柱布置在倾斜的拱肋平面内,两柱间设带空洞的薄板和横撑.拱顶处梁底至拱肋间距较小,将支承垫石直接设在拱肋上.采用C50混凝土.考虑后续施工拱肋的变位,立柱支承垫石顶面需设预超高值.③拱座墩拱座墩顶帽一侧为连续梁,一侧为简支T梁.考虑简支T梁架梁及维护的要求,其顶帽横向宽度采用10.6米.墩身纵横向坡度均为1：40.④纵梁桥面纵梁采用4联(3×13)米钢筋混凝土箱形截面连续梁,梁高1.6米,顶板宽9.56米,底板宽6.56米,顶板厚0.372米,底板厚0.3米,腹板厚0.5米;纵梁采用满布支架现浇C45混凝土的施工方式,由两拱脚向拱顶对称浇注,施工前将支座安装到位.⑤桥面系及桥梁检查设备桥面系采用有砟桥面,桥面宽9.56米,设双侧人行道和钢栏杆,人行道宽度0.8米;避车台设在拱座墩、2、4、6、8、10号立柱处,两侧均设.拱上立柱设围栏、吊篮、检查梯等检查设备;拱肋顶面设检查护栏,每片拱肋各设一套活动检查设备.(4)主要建筑材料①混凝土拱肋采用C55混凝土,f c=37.0米Pa,f ct=3.30米Pa.拱肋钢骨架管内采用C55微膨胀混凝土, f c=37.0米Pa,f ct=3.30米Pa.纵梁及墩柱顶帽、垫石采用C45混凝土,f c=30米Pa,f ct=2.9米Pa.墩身采用C40混凝土,f c=27.0米Pa,f ct=2.7米Pa.拱座采用C35混凝土,f c=20.0米Pa,f ct=2.20米Pa;桥台支承垫石采用C50混凝土,f c=33.5米Pa,f ct=3.1米Pa.桥台台顶、顶帽采用C40混凝土,f c=27.0米Pa,f ct=2.7米Pa.桥台台身采用C35混凝土,f c=23.5米Pa,f ct=2.5米Pa.②钢材拱肋钢骨架弦管及横撑弦管采用Q345qD,［σw］=210米Pa;普通钢筋HRB335钢筋抗拉标准强度f sk＝335米Pa,HPB235钢筋抗拉标准强度f sk＝235米Pa,弹性模量均为E＝2.1×105 米Pa.③钢结构焊接材料手工焊接材料：使用E5015、E5016、E5018焊条埋弧自动焊材料：使用HJ402－H08E焊剂、焊丝.(5)结构计算结构纵向计算时,拱上连续梁与拱圈、拱上立柱联合计算,考虑拱圈基础变位及结构变形对纵梁内力、变形的影响.纵向计算分3个计算模型：①拱肋混凝土施工完成前,钢管骨架模拟成桁架,为钢桁架模型.②钢管骨架混凝土达到设计强度 ,浇筑拱肋混凝土,为钢-混合结构模型.③拱肋混凝土施工完后,运营阶段,按混凝土梁单元模型.根据施工实际加载历程,对结构内力、应力和位移进行叠加.拱肋、纵梁、墩柱按钢筋混凝土构件设计,对其分别检算其应力.(6)施工顺序本桥若采用转体施工安装拱肋钢骨架,基础边坡开挖过大;经比较,本桥拟采用悬臂拼装法施工拱肋钢骨架,然后压注钢管混凝土、分环施工拱肋混凝土、现浇拱上立柱、支架上现浇桥面纵梁.施工顺序如下：①采用悬臂拼装法施工钢骨架采用山东富友有限公司生产的FTZ7030型塔式起重机吊装拱肋钢骨架,最大吊重16t,为安装方便,首先将两片拱肋钢骨架与永久横撑的钢骨架在桥头分段焊接好后,一起吊装.钢骨架合拢温度采用15℃~20℃.②由拱脚向拱顶对称灌注C50微膨胀混凝土选择合适的地泵,由拱脚向拱顶对称灌注C50混凝土,要求在混凝土初凝前灌完一根钢管,并采取措施保证钢管混凝土填充密实.混凝土应具有良好的泵送性能和微膨胀性,抵消混凝土收缩.③钢管混凝土灌注、养生完毕后,在钢骨架上安装摸板,绑扎钢筋,浇注拱肋混凝土.拱桥拱肋外包混凝土采用“四环六面”法施工.“四环”即是将拱肋截面沿拱轴分作底板、下倒角、侧板、上倒角和顶板四环,每次施工一环.下一环施工须待上一环混凝土养护一个龄期后进行.“六面”即是将每一环沿拱轴分作六段(即六个工作面),段与段之间留间隔槽,浇注混凝土时,六个工作面同时施工(由拱脚向拱顶),完成该环混凝土的浇注.④施工拱上立柱⑤脚手架现浇桥面纵梁(7)施工注意事项①拱座、基础基坑尽量避免超挖,超挖部分须回填混凝土,以增强拱座、基础的抗推能力.基底须置于基本承载力［］≥1000kPa的W2基岩内,基坑清理干净.基坑开挖到位后,需有监理、配施桥、地人员现场检查确认后,方可进行后续工作.②拱座大体积混凝土浇注时需采取措施,避免混凝土出现裂缝.③拱座预埋骨架位置需准确,以保证拱肋骨架对接.④拱座预埋铰座板平整,倾角、位置需准确,以保证拱肋骨架准确到位.⑤混凝土接触面应凿毛、冲洗干净,保证新老混凝土可靠结合.⑥拱肋分环浇注的混凝土层面应设接茬钢筋.⑦骨架、钢筋以及其他预埋件,在浇注混凝土前应仔细检查是否齐全、到位,并作好防锈、除油、除锈工作.栏杆、检查设备及箱形拱肋内的剪刀撑外露的钢构件需采用两道LW-1水性无机富锌底漆、两道氟碳面漆防护. `⑧拱肋从钢骨架吊装、混凝土分环浇注,到架梁、二期恒载上桥的全部施工过程中应加强对拱轴线变位(垂直位移、水平位移)观测,上报设计,以便设计人员掌握拱肋施工过程中的受力情况,及时指导施工.(8) 环境保护与水土保持措施本桥施工场地主要在山坡上,拱座基础开挖弃土结合桥头隧道弃渣堆放,其开挖边坡采用挂网喷混凝土护坡.施工临时用地在施工完成前恢复到自然状态,交还地方使用.。