《桥梁工程》第六篇 桥梁施工.ppt
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1、第六篇 桥梁施工,第一章 梁桥施工 第一节 钢筋混凝土简支梁桥的制造工艺 第二节 预应力混凝土简支梁桥的制造工艺 第三节 装配式简支梁桥主梁的运输和安装 第四节 悬臂和连续体系梁桥的施工特点 第二章 拱桥的施工 第一节 有支架施工 第二节 缆索吊装施工 第三节 其它施工方法简介 第三章 混凝土斜拉桥的施工 第一节 主梁施工方法简介 第二节 索塔施工要点 第三节 斜拉索的制作、挂索和张拉 第四节 斜拉桥的施工控制与调整,第一章 梁桥施工,第一节 钢筋混凝土简支梁桥的制造工艺 一、模板和简易支架 模板和支架的使用应进行认真的选择和设计,并符合下列要求: (1)具有足够的强度,刚度和稳定性,能可靠地
2、承受施工过程中的各项荷载; (2)保证结构的设计形状、尺寸及各部分相互位置的准确性; (3)模板接缝严密、平顺,能保证混凝土在浇筑过程中不漏浆,并给成型混凝土令人满意的外观; (4)应便利制作,装拆容易,并尽可能采用组合钢模板和大模板,以便提高其周转使用率和适应性。,(一)模板的分类和构造 1模板的分类 预制梁的模板通常按材料分类,有钢模板、木模板、钢木结合模板、充气橡胶模、土模、土木结合模等。对于在预制工厂生产用的模板和预制梁数量较多的情况,常采用钢模板和钢木结合的模板。 .模板的构造 模板有底模、侧模、端模和内模之分。底模支承在底座上或设置在流水台车上,可用1216mm的钢板制成。 侧模沿
3、梁长置于预制梁的两侧,小跨径梁、板可用整体侧模。侧模组成见图6-1-1、6-2-2。 端模设置在梁的两端,安装时连接在侧模上,用于形成梁端形状(控制预应力梁的孔道位置),一般用48mm钢板加工而成。 内模是空心截面梁、板的预制关键,其结构型式直接影响到制作是否简便、经济、装拆是否方便,周转率是否高的问题。图6-1-3示出目前常用的木制芯模构造。,BACK,BACK,BACK,不管何种模板,为方便脱模,通常均在壳板面上涂隔离剂,如废机油、肥皂水、石灰乳浆等。 (二)简易支架 就地浇筑梁桥时,需在梁下搭设简易支架(或称脚手架)来支承模板及浇筑的钢筋混凝土和其它施工荷载。对于装配式梁桥的施工,有时也
4、要搭简易支架,作为吊装过程中的临时支承和供施工操作之用。 支架按其构造可分为支柱式、梁式和梁柱式,如图6-1-4。,NEXT,BACK,二、钢筋加工 钢筋需经过调直、除锈、切断、弯制、焊接、绑扎等工序形成钢筋骨架后方可用于结构中。 (一)钢筋加工的准备工作 使用前应对钢筋进行抽样试验,质量鉴定合格后才能使用。抽样试验主要做抗拉极限强度、屈服点、冷弯、可焊性试验。 弯折伸长量可按下式计算: 弯成45时,伸长(1/22/3)d; 弯成90时,伸长d; 弯成180时,伸长3d/2 (d为钢筋直径)。,(二)钢筋的弯制成型和接头 钢筋下料后按规定的弯曲内径弯制成型。 焊接接头在构件中的位置应该符合规定
5、:配置在同一截面区段(搭接长度取30d且不小于50cm范围)的受力钢筋,其接头截面积占受力钢筋总截面面积的百分率,在受拉区不得超过50%,在受压区不受限制。绑扎搭接的数量,在搭接长度区段内受力钢筋接头的截面积,在受拉区不得超过钢筋总截面积的25%,受压区不得超过50%。 (三)钢筋骨架的组成与安装 钢筋骨架一般采用双面焊接,操作上采用分层跳焊结,见图6-1-6。 实践表明,装配式简支梁的焊接钢筋骨架在焊接后骨架平面内会发生两端上翘的焊接变形,为此,尚应结合骨架在安装时可能产生的挠度,事先将骨架拼成具有一定的预拱度,再进行施焊。预拱度的数值可由试验来确定,一般也可参照表6-1-1取用。,NEXT
6、,BACK,在钢筋安装工作中,为保证达到设计及构造要求,应注意以下几点: (1)钢筋的接头应按规定要求错开布置; (2)钢筋的交叉点应用铁丝绑扎结实,必要时,亦可用电焊焊接; (3)除设计有特殊规定者外,梁中箍筋应与主筋垂直,箍筋弯钩的叠合处,在梁中应沿纵向置于上面并交错布置; (4)为了保证混凝土保护层的必需厚度,应在钢筋与模板间设置水泥浆垫块、混凝土垫块。垫块应错开设置,不应贯通截面全长; (5)为固定钢筋和保证相互间的横向净距,两排钢筋之间可使用混凝土分隔块,或用短钢筋扎结固定; (6)为保证钢筋骨架有足够的刚度,必要时可以增加加强钢筋。,三、混凝土工作 混凝土工作包括拌制、运输、浇筑、
7、振捣、养护及拆模等工序。 (一)混凝土的拌制,混凝土延续搅拌的最短时间,(二)混凝土的运输 (三)混凝土的浇筑,施工缝接后续混凝土时,必须做到: (1)浇筑前,先凿除原混凝土表层的水泥浆和松弱层。用水凿毛时,原混凝土强度须达到05MPa;用人工凿毛时,须达到25MPa;用风动机凿毛时,须达到10MPa。 (2)经凿毛处理的混凝土表面,应用水冲洗干净,又不得留有积水。在浇筑新混凝土前,垂直缝应刷一层净水泥浆,水平缝应在全部接触面铺一层与混凝土相同而水灰比略小的厚为1020mm的水泥砂浆。 (3)接缝处于重要部位或结构物在地震区,在浇筑时应加锚固钢筋,以防受力时开裂。 (4)斜面接缝应将斜面混凝土
8、凿成台阶。,(四)混凝土的振捣 常用的振捣器有平板式振捣器,附着式振捣器和插入式振捣器等。 混凝土多次振捣的时间要掌握好,振捣时间过短不能达到密实度,振捣的时间过长,反而会引起混凝土的离析现象。一般以振捣至混凝土不再下沉,无显著气泡上升,混凝土表面出现薄层水泥浆,表面平整为适度。当用附着式振捣器时,一般需振两分钟左右,当用插入式振捣器时一般只需1530秒钟,当用平板式振捣器时,每个位置上的振捣时间约为2540秒钟。,(五)混凝土的养护及模板拆除 在常温下养护混凝土的方法,主要用潮湿的草袋、麻袋、稻草等覆盖,并常洒水,以防止日光直射及水分的蒸发,保持一定的湿度。洒水养护的时间与水泥品种和是否掺加
9、塑化剂有关,一般用普通硅酸盐水泥的混凝土不少于7昼夜,用矾土水泥的混凝土,不少于3昼夜,用矿渣水泥、火山灰水泥或在施工中掺用塑化剂的,不少于14昼夜。干燥、炎热天气应适当延长养护时间。当采用塑料薄膜或喷化学浆液等保护层时,可不洒水养护。 经过养护,当混凝土强度达到设计强度的2550%时,即可拆除梁的侧模;达到设计吊装强度,并不低于设计标号的70%时,就可起吊主梁。 为加速模板周转和施工进度,可采用蒸气法养护混凝土。,(六)混凝土的冬季施工要点 当昼夜气温平均低于+5,或最低气温低于-3时,就必须采取冬季施工的技术措施。常用冬季施工措施是: (1)在保证混凝土必要和易性的同时,尽量减少水的用量,
10、采用较小的水灰比; (2)增加拌合时间,使水泥的水化作用加快,并使水泥的发热量增加以加速混凝土凝固,冬季施工混凝土的拌合时间比平时增加50100%; (3)适当采用活性较大,发热量较高的快硬水泥,高标号水泥拌制混凝土; (4)掺用早强剂,加速混凝土强度的发展,并降低混凝土内水溶液的冰点,防止混凝土早期结冰。目前常用的早强剂有含三乙醇胺的硫酸钠复合剂和亚硝酸钠复合剂两种; (5)将拌合水、骨料加热,提高混凝土的初始温度,使混凝土在养护措施开始前不致结冰; (6)采用蒸气养护,电热法养护等提高养护温度。,第二节 预应力混凝土简支梁桥的制造工艺,一、先张法简支梁的制造工艺 先张法制梁工艺是在浇筑混凝
11、土前张拉预应力筋,将其临时锚固在张拉台座上,然后立模浇筑混凝土,待混凝土达到规定强度(不得低于设计强度的70%时),逐渐将预应力筋从台座上放松。 (一)台座 1.墩式台座:,台座承力架可因地制宜采取不同的型式,如: 2.槽式台座,(二)预应力筋的制备 预应力钢筋常采用冷拉IV级钢筋、高强钢丝及钢铰线等。 1.下料 钢筋的下料长度可按下式计算:,(6-1-1),2.对焊 对焊质量应严格控制,IV级钢筋的对焊一般均在对焊机上采用二次闪光对头焊接(即用闪光预热闪光焊工艺)。其轴线偏差不得大于2mm或钢筋直径的1/10。 3.镦粗或轧丝 钢筋端的张拉和锚固,除了焊接螺丝端杆的方法外,也可采用镦头锚具或
12、轧制螺纹锚具(或称轧丝锚具),以简化锚固方法和节约优质钢材。 采用轧制螺纹锚具时,可利用特制的钢模通过压力机进行冷压轧丝。 4.冷拉 为提高钢筋的强度和节约钢材,预应力粗钢筋在使用前一般需要进行冷拉。焊接好的钢筋冷却至常温即可进行冷拉,冷拉时最好采用“双控”(即同时控制应力和冷拉伸长率),并以应力控制为主,延伸率控制为辅。在没有测力设备的情况下,可用延伸率控制。 钢筋经过冷拉后,屈服强度提高但增加了脆性,为此钢筋冷拉后应进行时效。时效的作用是将冷拉后的钢筋置于一定的温度下,经过一段时间使由冷拉引起的钢材晶格的歪曲得到一定程度的恢复。消除钢筋的内应力,使钢筋的屈服强度,拉抗极限强度比冷拉完成时有
13、所提高,弹性模量得到恢复,即谓之冷拉时效。,(三)预应力筋的张拉 1.张拉前的准备工作 千斤顶的控制张拉力N是张拉前需确定的一个重要数据,从理论上可以将油泵表读数C乘以活塞面积A,即:N=CA。千斤顶的实际张拉力值N为:,(6-1-2),(6-1-3),2.张拉工艺 先张法张拉钢筋,可以单根张拉或多根张拉。 先张法采用钢筋的程序为: (四)放松预应力筋 当设计无规定时,一般应在大于混凝土设计标号的70%时进行。放松之后,切断梁外钢筋,即可移位准备再生产。,放松预应力钢筋的方法有:用千斤顶先拉后松、砂筒放松、滑楔放松和螺杆放松等方法。,二、后张法简支梁的制造工艺 后张法制梁的步骤是先制作留有预应
14、力筋孔道的梁体,待其混凝土达到规定强度后,再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固,最后进行孔道压浆并浇灌梁端封头混凝土。 (一)预应力筋的制备 1.粗钢筋的制备;2.碳素钢丝束的制备;3.钢绞线的制备。,(6-1-4),(6-1-5),图6-1-14示出钢丝编束所用梳丝板,图6-1-15、图6-1-16为钢束两种编制方式。,NEXT,BACK,(二)预应力筋孔道成型 梁内预应力孔道形成是在预制梁浇筑混凝土前预先安放制孔器。制孔器可采用铁皮管,铝合金波纹管或橡胶管。图6-1-17为橡胶制孔器的接头。,(三)预应力筋的张拉工艺 后张法梁,当跨径大于或等于25m时,宜采用两端同时张拉。后张法梁的钢束张
15、拉程序依锚具类型与钢束种类不同而异,采用锥形锚具时,张拉的程序为:,(四)孔道压浆 孔道压浆是为了保护预应力筋不致锈蚀,并使力筋与混凝土梁体粘结成整体,从而即能减轻锚具的受力,又能提高梁的耐久性。孔道压浆采用专门的压浆泵进行,压浆要求密实,饱满,并应在张拉后尽早完成。 在压浆操作中应当注意: (1)在冲洗孔道时如发现串孔,则应改成两孔同时压注; (2)每个孔道的压浆作业必须一次完成,不得中途停顿,如因故停顿,时间超过20分钟,则应用清水冲洗已压浆的孔道,重新压注; (3)水泥浆从拌制到压入孔道的间隔时间不得超过40分钟,在此时间内,应不断地搅拌水泥浆。 (4)输浆管的长度最多不得超过40m,当
16、超过30m时,就要提高压力100200kPa,以补偿输浆过程中的压力损失; (5)压浆工人应戴防护眼镜,以免灰浆喷出时射伤眼睛; (6)压浆完毕后应认真填写压浆记录。 ,(五)封端 孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净,并将端面混凝土凿毛。在绑扎端部钢筋网和安装封端模板时,要妥善固定,以免在灌筑混凝土时因模板走动则影响梁长。封端混凝土的强度应不低于梁体的强度。浇完封端混凝土并静置12小时后,应按一般规定进行浇水养护。,第三节 装配式简支梁桥主梁的运输和安装,一、预制梁的运输 主梁通常在施工现场的预制场内或在桥梁厂内预制。为此就要解决如何将梁运至桥头或桥孔下的问题。 二、预制梁的安装 以下为几种
17、常用架梁方法: (一)陆地架设法(图6-1-19) 1.自行式吊车架梁 其特点是机动性好,不需要动力设备,不需要准备作业,架梁速度快。 2.跨墩门式吊车架梁 3.移动支架架梁,NEXT,BACK,(二)浮吊架设法(图6-1-20),(三)高空架设法 1.闸门式架桥机架桥(图6-1-21) 2.加宽的闸门式架桥机架桥(图6-1-22),3.自行式吊车桥上架梁(图6-1-23),第四节 悬臂和连续体系梁桥的施工特点,一、钢筋混凝土悬臂和连续体系梁桥的施工特点 目前在修建钢筋混凝土悬臂和连续体系梁桥时,主要是采用搭设支架模板就地浇筑的施工方法。图6-1-24示出浇筑次序和工作缝的设置。,钢筋混凝土T
18、型刚构桥的施工特点是摒弃了需要搭设河中支架的现浇方法而利用钢制安装梁进行预制安装施工(图6-1-25a)。 对于T型悬臂不太长的情况,还可直接利用支承在桥墩上的悬出支架浇筑悬臂梁的混凝土(图6-1-25b)。,二、预应力混凝土悬臂和连续体系梁桥的施工特点 (一)悬臂施工法 悬臂施工法是在已建成的桥墩上,沿桥梁跨径方向对称地逐段施工的方法。采用悬臂施工的必要条件是在施工过程中需要墩与梁固结,桥墩要承受施工产生的不对称弯矩。由于在悬臂施工时梁内出现负弯矩,对梁体必须在其的上缘逐段施加预应力,使其与已完成梁段联成整体。 按照梁体的制作方式,悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。 1.悬臂浇筑法
19、对于箱形截面,每浇一个梁段的工艺流程为:移挂篮装底、侧模装底、肋板钢筋和预留管道装内模装顶板钢筋和预留管道浇筑混凝土养生穿预应力筋、张拉和锚固管道压浆。 图6-1-26、 6-1-27示出挂篮结构简图及斜拉式挂篮简图。,NEXT,BACK,悬臂浇筑法施工的主要优点是:不需要占地很大的预制场地;逐段浇筑,易于调整和控制梁段的位置,且整体性好;不需要大型机械设备;主要作业在设有顶棚、养生设备等的挂篮内进行,可以做到施工不受气候条件影响;各段施工属严密的重复作业,需要施工人员少,技术熟练快,工作效率高等。主要缺点是:梁体部分不能与墩柱平行施工,施工周期较长,而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短,混凝土收缩
20、和徐变影响较大。 2.悬臂拼装法 悬臂拼装法施工是在工厂或桥位附近将梁体沿轴线划分成适当长度的块件进行预制,然后用船或平车从水上或从已建成部分桥上运至架设地点,并用活动吊机等起吊后向墩柱两侧对称均衡地拼装就位(图6-1-30),张拉预应力筋。重复这些工序,直至拼装完悬臂梁全部块件为止。 图6-1-31示出悬臂-闸门式吊机在施工中的两个主要位置。,NEXT,BACK,BACK,3.临时固结措施 图6-1-32示出施工中一种临时固结措施构造,图6-1-33示出另外几种临时固结的作法。,(二)装配整体施工法 装配整体施工法是中等跨径预应力混凝土连续梁桥较常采用的一种逐孔架设施工方法,它是将整根连续梁
21、按起吊安装设备的能力先分段预制,然后用各种安装方法将预制构件安装至墩、台或轻型的临时支架上,再现浇接头混凝土,最后通过张拉部分预应力筋,使梁体集整成连续体系。用此法施工可以避免整体浇筑中的满堂支架,最大限度地减少在桥上现浇混凝土的数量,并能使上部结构的预制工作和下部结构的施工同时进行,显著缩短工期。在实践中曾采用三种分段施工方式:简支连续,单悬臂连续和双悬臂连续。 图6-1-34表示简支-连续的施工方法。 图6-1-35示出一座三跨连续梁的施工步骤。,NEXT,BACK,BACK,(三)顶推法施工 采用顶推法施工是在桥台后面的引道上或在刚性好的临时支架上设置制梁场,集中制作(现浇或预制装配)一
22、般为等高度的箱形梁段(约1030m一段),待有23段后,在上、下翼板内施加能承受施工中变号内力的预应力,然后用水平千斤顶等顶推设备将支承在氟塑料板与不锈钢板滑道上的箱梁向前推移,推出一段再接长一段,这样周期性地反复操作直至最终位置,进而调整预应力(通常是卸除支点区段底部和跨中区段顶部的部分预应力筋,并且增加和张拉一部分支点区段顶部和跨中区段底部的预应力筋),使满足后加恒载和活载内力的需要,最后,将滑道支承移置成永久支座,至此施工完毕。 顶推法施工又可分单向顶推和双向顶推以及单点顶推和多点顶推等(图6-1-36)。 图6-1-37表示推头式顶推装置。 图6-1-38表示拉杆式顶推装置的布置。 图
23、6-1-39示出顶推法采用的几种滑道装置。,NEXT,BACK,BACK,BACK,(四)移动式模架逐孔施工法 移动式模架逐孔施工法是将机械化的支架和模板支承(或悬吊)在长度稍大于两跨、前端作导梁用的承载梁上,然后在桥跨内进行现浇施工,待混凝土达到一定强度后就脱模,并将整孔模架沿导梁前移至下一浇筑桥孔,如此有节奏地逐孔推进直至全桥施工完毕。 此法适用于跨径为2050m的等跨和等高度连续梁桥施工,平均推进速度约为每昼夜3m。 采用此法施工时,通常将现浇梁段的起迄点设在连续梁弯矩最小的截面处(约为由支点向前56m处),预应力筋锚固在浇筑缝处,当浇筑下一孔梁段前再用连接器将预应力筋接长。 图6-1-
24、40示出支承式移动模架涵孔施工的推进图式和构造简图。,BACK,第二章 拱桥的施工,拱桥的施工,从方法上可归纳为有支架施工和无支架施工两大类。前者常用于石拱桥和混凝土预制块拱桥;后者多用于肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱桥等。 第一节 有支架施工 有支架施工的主要施工工序有材料的准备,拱圈放样,拱架制作与安装,拱圈及拱上建筑的砌筑等。 一、拱架 (一)拱架的型式和构造 拱架的种类很多,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”等型式。,1.满布式拱架 满布式拱架的优点是施工可靠,技术简单,木材和铁件规格要求较低。缺点是木材用量大,木材及铁件的损耗率也较高。该拱架受洪水威肋大,在
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