桥梁上部结构施工技术电子版

任务二拱桥的浇筑施工拱桥施工总体上可分为有支架施工和无支架施工两大类。

有支架施工常用于砖、石和混凝土预制块拱桥的砌筑施工以及混凝土拱圈的浇筑施工，而无支架施工主要用于肋拱桥、双曲拱桥、箱型拱桥、桁架拱桥和钢管混凝土拱桥等。

当拱桥的跨径不大、拱圈净高较小或孔数不多时，可以采用就地浇筑的方法来进行拱圈施工。

就地浇筑方法可分为两种，即拱架浇筑法和悬臂浇筑法。

一、拱架拱架是拱桥有支架施工必不可少的辅助结构，在整个施工期间，用以支承全部或部分拱圈和拱上建筑的重量，并保证拱圈的形状符合设计要求。

因此，要求拱架具有足够的强度、刚度和稳定性。

1.拱架的结构类型拱架的种类很多，按其使用材料可分为木拱架、钢拱架、扣件式钢管拱架、斜拉式贝平梁拱架、竹拱架、竹木混合拱架、钢木组合拱架以及土牛胎拱架等多种形式；按结构形式可分为排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式等。

2.拱架的构造1）木拱架木拱架一般有排架式、撑架式、扇形式、叠桁式及木桁式等。

前四种在桥孔中间设有或多或少的支架，统称满布式拱架；最后一种可采用三铰木桁架形式，在桥孔中完全不设支架。

（1）满布立柱式拱架。

满布立柱式拱架一般采用木材制作，图7-2-1是这种拱架的一般构造示意图。

它的上部由斜梁、立柱、斜撑和拉杆组成拱形桁架，又称拱盔，它的下部是由立柱和横向联系（斜夹木和水平夹木）组成支架，上、下部之间放置卸架设备（木模或砂筒等）。

满布立柱式支架的优点是施工可靠，技术简单，木材和铁件规格要求较低，但这种支架的立柱数目很多，只适合桥不太高、跨度不大、洪水期漂浮物少且无通航要求的拱桥施工时采用。

（2）撑架式木拱架。

这种拱架的上部与满布立柱式拱架相同，其下部是用少数框架式支架加斜撑来代替众多数目的立柱，因此木材用量相对较少。

如图7-2-2所示。

这种拱架构造上并不复杂，而且能在孔下留出适当的空间，减小洪水及漂流物的威胁，并在一定程度上满足通航的要求。

因此，它是实际中采用较多的一种拱架形式。

（3）三铰桁式木拱架。

三铰桁式木拱架是由两片对称弓形桁架在拱顶除拼接而成，其两端直接支承在墩台所挑出的牛腿上或者紧贴墩台的临时排架上，跨中一般不另设支架，如图7-2-3所示。

这种拱架不收洪水、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。

与满布立柱式拱架相比，其木材用量少，可重复使用，损耗率低。

但该拱架对木材规格和质量要求较高，同时要求有较高的制作水平和架设能力。

由于其在拱铰处结合较弱，所以，除在结构构造上须加强纵横向联系外，还需设置抗风缆索，以加强拱架的整体稳定性。

在施工中应注意对称浇筑混凝土，并加强观测。

拱架制作安装时，拱架尺寸和形状要符合设计要求，立柱位置应准确保持直立，各杆件连接接头要紧密，支架基础要牢固可靠。

应特别注意高拱架横向稳定性。

拱架全部安装完成后，应全面检查，确保结构牢固可靠。

支架基础必须稳固，承重后应能保持均匀沉降且下降量不得超过设计范围。

拱架可就地拼装，也可根据起吊设备能力预拼成组件再进行安装。

2）钢拱架与钢木组合拱架（1）工字梁钢拱架。

工字梁钢拱架可采用两种形式：一种是有中间木支架的钢木组合拱架；一种是无中间木支架的活用钢拱架。

钢木组合拱架是在木支架上供工字钢梁代替木斜梁，以加大斜梁的跨度，减少支架用量，工字钢梁顶面可用垫木垫成拱模弧线形。

钢木组合拱架的支架常采用框架式，如图7-2-4所示。

工字梁活用钢拱架，构造简单，拼装方便，且可重复使用，其构造形式见图7-2-5.它使用于施工期间需保持通航、墩台较高、河水较深或地质条件较差的桥孔。

（2）钢桁架拱架。

钢桁架拱架的结构类型通常有常备拼装式桁架形拱架、装配式公路钢桁架节段拼装是拱架、万能杆件拼装式拱架、装配式公路钢桁架和万能杆件桁架与木拱盔组合的钢木组合拱架。

图7-2-6为常备拼装式桁架拱架示意图，图7-2-7为装配式公路钢桁架节段拼装式拱架示意图。

（3）扣件式钢管拱架。

扣件式钢管拱架一般有满堂式、预留孔满堂式及立柱式扇形等几种。

扣件式钢管拱架一般不分支架和拱盔部分，它是一个空间框架结构，一般由立柱（立杆）、小横杆（顺水方向）大横杆（涵桥轴向）、剪刀撑、斜撑、扣件和缆风索等组成，所有杆件（钢管）通过各种不同形式的扣件实现联结，不需设置卸落拱架。

图7-2-8为满堂式钢管拱架构造图。

二、拱圈模板1.板拱模板板拱拱圈模板（底模）厚度应根据弧形木或横梁间距的大小来确定。

一般有横梁的底模板厚度为4~5cm，直接搁在弧形木上时为6~7cm。

有横梁时为使顺向放置的模板在拱圈内弧形圆顺一致，可预先将木板压弯。

压弯的方法是：每4块木板一叠，将两端支起，在中间适当加重，使木板弯至符合要求为止，施压约需半个与左右的时间。

40m以上跨径的拱桥模板可不必事先压弯。

石砌板拱拱圈的模板，应在拱顶处预留一定空间，以便于拱架的拆卸。

模板顶面高程误差不应大于计算跨径的1/1000，且不应超过3cm。

2.肋拱拱肋模板拱肋模板如图7-2-9所示。

其底模与混凝土或钢筋混凝土板拱拱圈底模基本相同。

拱肋之间及横撑间的空位也可不铺底模。

拱肋侧面模版，一般应预先按样板分段制作，然后拼装在底模上，并用拉木、螺栓拉杆及斜撑等固定。

安装时，应先安置内侧模板，等钢筋如模后再安置外侧模板。

模板宜在适当长度内设一道变形缝（缝宽约2cm）以避免在拱架沉降时模板间相互顶死。

拱肋间的横撑模板与上述侧模构造基本相同，处于拱轴线较陡位置时，可用斜撑支撑在底模板上。

三、混凝土拱桥就地浇筑1、施工程序现场混凝土拱桥施工程序一般分为3阶段进行：第1阶段，浇筑拱圈（或拱肋）及拱上立柱的底座；第2阶段，浇筑拱上立柱、联结系及横梁等；第3阶段，浇筑桥面系。

前一阶段的混凝土达到设计强度的75%以上才能浇筑后一阶段的混凝土。

拱架则在第2阶段或第3阶段混凝土浇筑前浇筑，但必须事先对拆除拱架后拱圈的稳定性进行验算。

弱设计文件对拆除拱架另有规定，应按设计文件执行。

2、拱圈或拱肋的浇筑1）浇筑流程满堂式拱架浇筑流程为：支架设计→基础处理→拼设拱架→安装模版→安装钢筋→浇筑混凝土→养护→拆模→拆除拱架。

满堂式拱架宜采用钢管脚手架、万能杆件拼设；模版可以采用组合钢模、木模等。

拱式拱架浇筑流程为：钢结构拱架设计→拼设拱架→安装模版→安装钢筋→浇筑混凝土→养护→拆模→拆除拱架。

拱式拱架一般采用六四式军用梁（三脚架）、贝雷架拼设。

2）连续浇筑跨径小于16m的拱圈（或拱肋）混凝土，应按拱圈全宽度，自两端拱脚向拱顶对称地连续浇筑，并在拱脚处混凝土初凝前全部完成。

如预计不能在限定时间内完成，则需在拱脚处预留一个隔缝，并在最后浇筑隔缝混凝土。

3）分段浇筑对于大孔径拱桥的拱圈或拱肋（跨径≥16m），为避免因拱架变形而产生裂缝以及减小混凝土的收缩应力，应采用分段教主的施工方法。

分段长度一般为6~15m.分段长度应以能使拱架受力对称、均匀和变形小为原则，拱式拱架宜设置在拱架受力反弯点、拱架结点、拱顶及拱脚处，满堂式拱架宜设置在拱顶L/4部位、拱脚及拱架节点等处。

各段的接缝面应与拱轴线垂直。

分段浇筑程序应符合设计要求，且对称于拱顶进行，使拱架变形保持对称均匀和尽可能的小。

填充间隔缝混凝土，应由两拱脚向拱顶对称进行。

拱顶及两拱脚间隔缝应在最后封拱时浇筑，间隔缝与拱段的接触面应事先按施工缝进行处理。

间隔缝的位置应避开橫缝、隔板、吊杆及钢架节点等处。

间隔缝的宽度以便于施工操作和钢筋连接为宜，一般为5~100cm。

间隔缝混凝土应在拱圈分段混凝土强度达到75%设计强度后进行；为缩短拱圈合龙和拱架拆除的时间，间隔缝内的混凝土强度可采用比拱圈高一等级的半干硬性混凝土。

封拱合龙温度应符合设计要求，如设计无规定时，一般宜在接近当地的年平均温度或在5`15℃之间进行。

4）箱形截面拱圈（或拱肋）的浇筑大跨径拱桥一般采用箱型截面的拱圈（或拱肋），为减轻拱架负担，一般采用分环、分段的浇筑方法。

分段的方法与上述相同。

分环的方法一般是分成2环或3环。

分2环时，先分段浇筑底板（第1环），然后分段浇筑肋墙、隔墙与顶板（第2环）；分3环时，先分段浇筑底板（第1环）然后分段浇筑肋墙角（第2环）最后分段浇筑底板（第3环）。

分环分段浇筑时，可采取分环填充间隔缝合龙和完成最后一次填充间隔缝合龙两种不同的合龙方法。

图7-2-10为箱型截面拱圈采用分环分段浇筑的施工顺序。

3.卸拱架采用就地浇筑施工的拱架，卸拱架的工作相当关键。

拱架拆除必须在拱圈砌筑完成后20~30d进行，待砂浆砌筑强度达到设计强度的75％后方可拆除。

此外，还必须考虑拱上建筑、拱背填料、连拱等因素对拱圈受力的影响，尽量选择对拱体产生最小应力的时候卸落拱架。

为了能使拱架所支承的拱圈重力能逐渐转给拱圈自身承受，不能突然卸除拱架，而应按一定的程序进行。

1）卸架设备为保证拱架能按设计要求均匀下落，必须采用专门的卸架设备。

常用的卸架设备有砂筒、木模和千斤顶。

（1）砂筒。

砂筒一般用钢板制成，筒内装以烘干的砂子，上部插入活塞（木制或混凝土制）卸落是靠砂子从筒的下部预留卸砂孔流出，因此要求筒内的砂子干燥、均匀、清洁。

砂筒与活塞间用沥青填塞，以免砂子受潮而不易流出。

由砂子卸出量来控制拱架卸落高度，这样就能由卸砂孔的开与关，分数次进行卸架，并能使拱架均匀下降而不受振动，使用效果良好。

图7-2-11为砂筒构造图。

（2）木模。

木模有简单木模和组合木模等不同构造。

图7-2-12为木模构造图，其中图7-2-12a）为简单木模，由两块1：8斜面的硬木模组成，落架时，只需轻轻敲击木模小头，将木模取出，拱架即下落，图7-2-12b）为组合木模，由三块楔形木和一根拉紧螺栓组成，卸架时只需扭松螺栓，木模下降，拱架即降落。

（3）千斤顶。

采用千斤顶拆除拱架常与拱圈调整内力同事进行。

一般在拱顶预留放置千斤顶的缺口，千斤顶用来消除混凝土的收缩、徐变以及弹性压缩的内力和使拱圈脱离拱架。

2）卸架程序（1）满布式拱架的卸落。

满布式拱架可根据算出和分配各个支点的卸落量，从拱顶开始，逐次同时向拱脚对称的卸落。

多孔连续拱桥，拱架的卸落应考虑相邻孔的影响。

若桥墩设计为单向推力墩，就可以直接的卸落拱架，否则应多孔同时卸落拱架。

（2）工字梁活用钢拱架的卸落。

这种拱架的卸落设备一般放于拱顶，卸落布置如图7-2-13所示。

卸落拱架时，先将绞车摇紧，然后将拱顶设备上的螺栓松两转，即可放松绞车，敲送拱顶卸拱木，如此循环松降，直至降落到设定的卸落量。

（3）钢桁架拱架的卸落。

当钢桁架拱架的卸落设备架设于拱顶时，可在系吊或支撑的情况下，逐次松动卸架设备，逐次卸落拱架，直至拱架脱离拱圈后，才将拱架拆除。

当卸架设备架设于拱脚时（一般为砂筒），为防止拱架与墩台顶紧，阻碍拱架下降，应在拱脚三角垫与墩台之间设置木楔，如图7-2-14所示。