组合体系拱桥构造

组合体系拱桥构造整体式拱桥基本特点实腹段在永久作用下主要承受轴向压力，在可变作用下成为一个偏心受压构件空腹段的主拱与拱上结构共同受力、刚度较大混凝土用量为轻型双曲拱桥的1/3左右，与T形梁桥相当或稍多。

钢材用量比梁桥则节省较多经济指标好、重量轻，对软土地基有较好的适应性整体式拱桥由多个拱片组合而成除桥面板现浇外大部分都可预制施工，安装块件的尺寸和重量由运输和安装能力而定结构内部超静定次数较高，结构外部则可根据构造而设为双铰拱或无铰拱各杆件交点采用刚性联结，但交汇结点易开裂，处理不好将影响结构整体刚度和耐久性—桁架拱桥自重轻、整体性好、刚度大及经济性好桁架拱内部的超静定次数较高，外部一般可简化为一次超静定结构的二铰拱，有水平推力兼有桁架和拱的受力特点，实腹段偏心受压，空腹段除上弦杆外的其它杆件主要承受轴向力下弦杆为拱肋、上弦杆为桥面结点构造复杂，钢筋用量较大结构组成桁架拱片横向联结系桥面板—刚架拱桥刚架拱桥是在肋拱桥、桁架拱桥、斜腿刚架桥等基础上发展起来的一种新桥型具有构件少、自重轻、整体性好、刚度大、经济指标较先进、造型美观等优点结构内部一般为多次超静定，外部可为二铰拱、无铰拱或拱与其它结构组合的支承方式兼有刚架和拱的受力特点，钢筋混凝土材料的受力性能得到较好利用杆件（分段）预制、现浇砼连接，施工简便—组合式拱桥基本特点拱式组合桥是一种以拱为主要承重构件、具有拱式结构内力分布和变形特征的组合式桥梁结构具有外形美观、结构轻巧、无推力或小推力的结构特点，适用于不同环境和各种地质条件能够充分发挥各种材料的受力优势，结构受力合理、经济指标优良稳定近年来的新发展，也得益于预应力技术与工艺的更新，从而保证了这种体系及相应施工方法的可行性主要类型及基本组成_简支拱式组合桥一种单跨、简支、下承式的拱式组合桥单悬臂拱式组合桥是一种三跨、上承式的单悬臂拱式组合桥连续拱式组合桥连续拱式组合桥，是指三跨或多跨结构连续的拱式组合桥根据路面在桥梁结构中的位置，连续拱式组合桥分为上承式、中承式及下承式三种结构特点简支、单悬臂拱式组合桥对下部结构无水平推力作用连续拱式组合桥，在构造上可以处理成完全无水平多余约束或在成桥后才形成多余约束的两种方式若有水平多余约束，也在桥梁建成后起作用，而大部分永久荷载并不引起水平推力，表现出连续梁桥的外部受力特点通过拉开拱与梁或系杆的相对距离，利用拱、梁或系杆的压力与拉力形成自平衡的抵抗力矩、平衡外荷载弯矩利用拱轴线与水平线之间的倾角，将拱压力的竖向分力平衡外荷载剪力通过对中支点旁区段的加强（较长的空腹段布置），扩大负弯矩作用区段的范围、调整结构内力分布下承式连续拱式组合桥中支点附近的区段，并不通过拱、梁或系杆的分离方式进行加强，而是通过对中跨的加强吸引内力，并将荷载通过拱直接转移到支点，达到了“声东击西”的目的由于中跨的加强作用，中跨与边跨的相互影响大为减弱，边跨出现负反力的可能性大大减小，使非通航边跨的跨度达到了最小值拱式组合桥的五种型式单跨简支下承式三跨单悬臂上承式三跨连续上承式三跨连续中承式三跨连续下承式总体构造_分跨原则考虑墩身、承台外形及尺寸要求，主跨的跨径可按通航孔宽度加5m~8m估计三跨结构采用无平衡压重的平衡转体施工时，中跨的跨径一般应大于河面宽度加桥面宽度如果旋转轴不设在承台中心，即偏心转体，跨径可相应减小在单孔通航的情况下可以采取简支结构多跨结构的边跨应尽量缩短，以降低造价边跨受力应以主要受负弯矩为主，并利用端横梁的重量使边支座不出现负反力（或满足抗倾覆要求）根据河床水文、地质及地形条件，河宽在100m左右时尽可能采取一跨过河，避免设置水中墩设计应注意到简支、中承及下承式连续结构的建筑高度较小跨越能力与矢跨比、结构形式有关，矢跨比较小、外部静定的结构，跨越能力相对较小细部构造要点_系杆系杆构造方式之一：在横梁顶面设置纵向可自由滑动的系杆箱，内分隔成多室，穿入高强钢丝或钢绞线成品索系杆构造方式之二：在横梁顶面设置滚轮，其上放置高强钢丝或钢绞线成品索系杆构造方式之三：在横梁上预设纵向可自由滑动的系杆孔（道），内穿高强钢丝或钢绞线成品索细部构造要点_拱肋间的横向联系为了保证拱肋平面外稳定性，拱肋间常用设置横向联系桥面以下部分拱肋间采用横系梁横系梁应设在立柱处，以避免立柱压力对拱肋横向稳定的不利影响横系梁截面的长边一般沿拱轴线方向布置，以加强拱肋纵向变形的整体性桥面以上部分拱肋间采用风撑K 形风撑能有效抵抗横向S形失稳模态，也利于减少横向偏载引起的拱肋纵向相对错动变形拱肋平面外刚度较小时，易出现平面外单波形横向失稳模态。

此时，拱顶直横联风撑截面的长边应垂直于拱轴线、竖向刚度应取得较大上述措施不能起有效作用时，只能改变拱肋截面形式与尺寸上承和中承式结构的拱座顶立柱横向之间应设置斜撑或剪刀撑，拱脚与靠近拱脚第一排立柱的拱肋横向之间应设置沿拱轴的剪刀撑，以保证桥梁横向及拱肋纵向相对的整体性—拱架施工法石拱桥、混凝土预制块拱桥及现浇混凝土拱桥，都是在拱架上修建的主要施工工序包括：材料的准备拱圈放样（包括石拱桥拱石的放样）拱架制作与安装拱架按使用材料可分为：木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木拱架及“土牛拱胎”等木拱架制作简单、架设方便，但耗木材较多，用于盛产木材的地区钢拱架一般为桁架式结构，多数用常备式构件（又称万能构件），现场按要求组拼成所需结构产竹地区可修建竹拱架或竹木混合拱架在缺乏木材或钢材及少雨的地区，也可用土或砂、卵石填筑一个“土胎”（俗称“土牛”）拱圈及拱上建筑的砌筑等卸架程序设计为使拱架所支承的结构重量逐渐转移至由拱圈自身承担，应该设计卸架程序中小跨径拱从拱顶开始逐次向拱脚对称卸架；大跨径的悬链线拱可从两个l/4处逐次对称向拱脚和拱顶均衡卸架（避免发生“M”形变形）卸架宜在白天气温较高时进行多孔连续拱桥卸架，应考虑相邻孔间的影响一般应多孔同时卸落拱架，以避免桥墩不能承受单向推力而产生过大的位移，造成事故若桥墩设计允许承受单孔施工荷载，可以考虑单孔卸架—缆索吊装施工法在峡谷或水深流急的河段上，或在通航的河流上，或在洪水季节施工，以及采用有支架施工方法会遇到很大困难或很不经济时，宜考虑采用无支架施工方法缆索吊装施工设备，由于具有跨越能力大、水平和垂直运输机动灵活、适应性广、施工也比较稳妥方便等优点，在修建公路拱桥尤其是大跨径或连续多孔拱桥中被较多采用拱桥缆索吊装施工大致包括：拱肋（箱）的预制、移运和吊装拱圈施工拱上建筑施工桥面结构的施工等主要工序除缆索吊装设备，以及拱肋（箱）的预制、移运和吊装、拱圈施工等几项工序外，其余工序都与有支架施工方法相同（或相近）—少支架施工法少支架施工法是一种采用少量支架集中支承预制件的拱桥预制安装施工方法，常用于中小跨径的整体式拱桥、肋拱桥等少支架施工法利用了拱片（肋）预制件的受力能力，使其成为拱桥施工的拱架少支架施工拱桥的预制件长度、分段位置，取决于结构的受力与吊装能力预制拱片（肋）一般被分为奇数段，如三段或五段等，并避开受力控制截面少支架施工的步骤为：预制拱片（肋）吊装就位在支架上调整支点标高并考虑所需的预拱度采用现浇混凝土联结拱片（肋）及其间的横向联系落架、拱片（肋）成拱受力铺设桥面板及现浇桥面混凝土，或进行立柱等拱上建筑施工—悬臂浇筑施工法悬臂浇筑施工法，是借助于专用挂篮、结合使用斜吊钢筋的斜吊式悬臂浇筑施工方法这种施工方法的技术难点，是斜吊钢筋的拉力的控制、斜吊钢筋的锚固和地锚地基反力的控制、预拱度的控制，以及砼压应力的控制等—劲性骨架施工法劲性骨架施工的步骤为：现场进行骨架1：1放样、下料及分段拼装成型采用缆索吊装法进行骨架安装、成拱。

钢管混凝土骨架，成拱后采用泵送法浇筑钢管内的混凝土在骨架上悬挂模板浇筑混凝土拱圈（分环、分段、多工作面进行）该方法可以减少施工用钢量，结构整体性好，拱轴线易控制，施工进度快等，但自身用钢量较大—转体施工法首先将拱圈或整个上部的两个半跨分别置于河岸上，利用地形或简单支架进行现浇或预制拼装施工然后利用千斤顶等动力装置，将这两个半跨结构转动至桥轴位置合拢成拱转体施工法根据其转动方位的不同，可分为竖向转体、平面转体及平竖结合转体三种平面转体施工_有平衡重转体有平衡重转体的主要施工步骤及内容为：底盘、转盘轴、环形滑道制作转盘球面磨光、涂抹润滑脂，上转盘试转拱体结构及桥台背墙施工布置旋转牵引或顶推驱动系统设置锚扣系统并张拉脱架转体、合拢成拱放松锚扣系统，封固转盘平面转体施工_无平衡重转体以两岸山体岩石的锚锭锚固半跨拱在悬臂状态平衡时所产生的水平拉力，借助拱脚处立柱下端转盘和上端转轴使拱体实现平面转动适用于建在地质条件好的深谷形河床上的大跨径拱桥无平衡重大大减轻了转动体系的重量及圬工量锚锭的拉力由尾索以预压力的形式储备在引桥上部的梁体内，预压力随着拱体旋转方位的不同而不同平衡重转体的主要施工步骤及内容为：转盘、下转盘轴、环形滑道制作转拱座制作、转盘试转柱、拱体结构施工转轴安装固体系施工体、合拢成拱松锚扣系统，封固转盘—拱式组合桥施工方法少支架先梁后拱施工下承与中承式拱梁组合桥常用少支架先梁后拱施工方法要求纵梁在构造上较强大，以便在此基础上分段进行拱肋施工主要步骤及内容为：利用桥墩承台浇筑墩顶块和横梁在临时通航孔外设置少量支架，预制拼装或现浇纵梁与横梁，并张拉部分预应力筋在纵、横梁组成的平面框架上施工拱肋（浇筑混凝土拱肋或吊装钢管拱、灌注钢管拱混凝土）吊杆安装及张拉桥面板施工张拉完全部预应力筋主要优点可归纳为：充分利用纵梁的刚度，提供适当的桥下通航孔纵梁分段预制（如为箱梁则预制成工字梁或槽形梁，而后联结成箱梁），吊装重量小、便于架设拱肋合拢后即可由纵梁承担水平推力，无需其它施工措施无支架先拱后梁（系杆）施工适用于下承与中承式钢管混凝土拱结构主要施工步骤及内容为：利用桥墩承台浇筑墩顶块、拱座及横梁钢管拱放样焊接、整孔吊装将钢管拱锁定在拱座的临时铰上或拱座横梁上，利用桥台、桥墩承担水平力若桥墩承不能担水平推力，可在钢管拱两端焊上临时锚箱，张拉临时拉索，并在拉索中间设辅助吊杆三跨拱式组合桥，可在完成边跨结构基础上，用浮吊架设钢管拱，通过桥台或临时拉索承担水平推力钢管拱内泵送混凝土安装吊杆、吊装横梁以横梁为支点张拉部分纵向预应力筋（或安装及张拉部分系杆）浇筑纵梁现浇段及桥面板施工最后张拉全部纵向预应力筋（或张拉全部系杆）该施工方法三位主要优点为：不设临时支架、不影响通航，无水中支架费用充分发挥钢管混凝土拱的作用平面平衡转体施工适用于三跨拱梁组合桥避免了河面上高空施工及对航道干扰等问题，充分利用岸上施工便利条件，降低了施工费用；平衡压重少或无需压重，合拢控制方便主要施工步骤及内容为：完成转盘等旋转结构施工沿河岸或浅滩利用支架现浇或预制拼装方法，完成边跨与半跨中跨拱肋，以及纵梁、横梁组成的平面框架，张拉部分纵、横向预应力筋对于下承与中承式结构，安装吊杆并张拉，设置临时斜拉索架并张拉斜索结构平面转体就位，跨中拱肋、纵梁临时支撑固结纵向预应力筋跨中连接，现浇跨中合拢段混凝土，张拉部分纵向预应力筋若采用钢管混凝土拱肋，灌注钢管拱内混凝土对于下承与中承式结构，拆除斜拉索、临时索架桥面板铺设，完成全部预应力筋张拉，封固转盘。