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1K41 城市桥梁结构形式及通用施工技术
1K41 城市桥梁结构组成与类型
一、 桥梁基本组成与常见术语
( 一) 桥梁的定义

( 二) 桥梁的基本组成
桥梁由”五大部件”与”五小部件”组成。
(1)五大部件。
1)桥跨结构: 线路跨越障碍( 如江河、 山谷或其它线路等) 的结构物。
2)支座系统: 在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。它不但要传递
很大的荷载, 而且还要保证桥跨结构能产生一定的变位。
3)桥墩: 是在河中或岸上支承桥跨结构的结构物。
4)桥台: 设在桥的两端; 一边与路堤相接, 以防止路堤滑塌; 另一边则支承桥跨结构的端部。为保护桥台和路堤填土, 桥台两侧常做锥形护坡、 挡土墙等防护工程。

5)墩台基础: 是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。上述前两个部件是桥跨上部结构, 后三个部件是桥跨下部结构。
(2)五小部件是直接与桥梁服务功能有关的部件, 过去总称为桥面构造。
1)桥面铺装( 或称行车道铺装) : 铺装的平整性、 耐磨性、 不翘曲、 不渗水是保证行车舒适的关键。特别是在钢箱梁上铺设沥青路面时, 其技术要求甚严。
2)排水防水系统: 应能迅速排除桥面积水, 并使渗水的可能性降至最小限度。城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。
3)栏杆( 或防撞栏杆) : 既是保证安全的构造措施, 又是有利于观赏的最佳装饰件。
4)伸缩缝: 桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙, 以保证结构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、 不颠簸, 桥面上要设置伸缩缝构造。
5)灯光照明: 现代城市中, 大跨桥梁一般是一个城市的标志性建筑, 大多装置了灯光照明系统, 构成了城市夜景的重要组成部分。
( 三) 相关常见术语

(1)净跨径: 相邻两个桥墩( 或桥台) 之间的净距。对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
(2)计算跨径: 对于具有支座的桥梁, 是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离; 对于拱式桥, 是指两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离, 即拱轴线两端点之间的水平距离。
(3)拱轴线: 拱圈各截面形心点的连线。
(4)桥梁高度: 指桥面与低水位之间的高差, 或指桥面与桥下线路路面之间的距离, 简称桥高。
(5)桥下净空高度: 设计洪水位、 计算通航水位或桥下线路路面至桥跨结构最下缘之间的距离。
(6)建筑高度: 桥上行车路面( 或轨顶) 标高至桥跨结构最下缘之间的距离。
(7)容许建筑高度: 公路或铁路定线中所确定的桥面或轨顶标高, 对通航净空顶部标高之差。
(8)净矢高: 从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。
(9)计算矢高: 从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。
(10)矢跨比: 计算矢高与计算跨径之比, 也称拱矢度, 它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。
(11)涵洞: 用来宣泄路堤下水流的构造物。一般在建造涵洞处路堤不中断。凡是多孔跨径全长不到8m和单孔跨径不到5m的泄水结构物, 均称为涵洞。

二、 桥梁的主要类型
( 一) 按受力特点分
结构工程上的受力构件, 总离不开拉、 压、 弯三种基本受力方式, 南基本构件组成的各种结构物, 在力学上也可归结为梁式、 拱式、 悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合。
1．梁式桥
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力( 恒载和活载) 的作用方向与承重结构的轴线接近垂直, 故与同样跨径的其它结构体系相比, 梁内产生的弯矩最大, 一般需用抗弯能力强的材料( 钢、 木、 钢筋混凝土、 预应力钢筋混凝土等) 来建造。

2．拱式桥
拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下, 桥墩或桥台将承受水平推力, 同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈( 或拱肋) 内的弯矩作用。拱桥的承重结构以受压为主, 一般见抗压能力强的圬工材料( 砖、 石、 混凝土) 和钢筋混凝土等来建造。

3．刚架桥
在竖向荷载作用下, 梁部主要受弯, 而在柱脚处也具有水平反力, 其受力状态介于梁桥和拱桥之间。但刚架桥施工比较困难, 用普通钢筋混凝土修建, 梁柱刚结处易产生裂缝。

4．悬索桥
悬索桥以悬索为主要承重结构, 结构自重较轻, 构造简单, 受力明确, 能以较小的建筑高度经济合理地修建大跨度桥。由于这种桥的结构自重轻, 刚度差, 在车辆动荷载和风荷载作用下有较大的变形和振动。

5．组合体系桥
组合体系桥南几个不同体系的结构组合而成, 最常见的为连续刚构, 梁、 拱组合等。斜拉桥也是组合体系桥的一种。

( 二) 其它分类方式
11)按桥梁多孔跨径总长或单孔跨径的长度, 可分为特大桥、 大桥、 中桥、 小桥。具体分类见表表1K41 。
桥梁按多孔跨径总长或单子L跨径分类 表1K41
桥 梁 分 类
多孔跨径总长L(m)
单孔跨径L0(m)
特大桥
L>1000
L0>150
大桥
1,000≥L 100
150≥L0≥40
中桥
10C)> L >30
40> L0≥20
小桥
30≥L≥8
202> L0≥5
(2)按用途划分, 有公路桥、 铁路桥、 公铁两用桥、 农用桥、 人行桥、 运水桥( 渡槽) 及其它专用桥梁( 如经过管路、 电缆等) 。
(3)按主要承重结构所用的材料来分, 有圬工桥、 钢筋混凝土桥、 预应力混凝土桥、 钢桥、 钢-混凝士结合梁桥和木桥等。
(4)按跨越障碍的性质来分, 有跨河桥、 跨线桥( 立体交叉桥) 、 高架桥和栈桥。

(5)按上部结构的行车道位置分为上承式( 桥面结构布置在主要承重结构之上) 桥、 下承式桥、 中承式桥。

1K41 模板、 支架的设计、 制作、 安装与拆除
一、 模板、 支架和拱架的设计与验算
(1)模板、 支架和拱架应结构简单、 制造与装拆方便, 应具有足够的承载能力、 刚度和稳定性。施工设计应包括下列内容:
1)工程概况和工程结构简图;
2)结构设计的依据和设计计算书;
3)总装图和细部构造图;
4)制作、 安装的质量及精度要求;
5)安装、 拆除时的安全技术措施及注意事项;
6)材料的性能要求及材料数量表;
7)设计说明书和使用说明书。
(3)设计模板、 支架和拱架时应按表1K41 进行荷载组合。
设计模板、 支架和拱架的荷载组合表 表1K41

荷载组合
模板构件名称
计算强度用
验算刚度用
梁、 板和拱的底模及支承板、 拱架、 支架等

①+②+③+④+⑦+@

①+②+⑦十⑧
缘石、 人行道、 栏杆、 柱、 梁板、 拱等的侧模板

④+⑤

⑤
基础、 墩台等厚大结构物的侧模板
⑤+⑥
⑤
注: 表中代号意思如下:
①模板、 拱架和支架自重;
②新浇筑混凝土、 钢筋混凝土或圬工、 砌体的自重力;
③施工人员及施工材料机具等行走运输或堆放的荷载;
④振捣混凝土时的荷载;
⑤新浇筑混凝土对侧面模板的压力;
⑥倾倒混凝土时产生的水平向冲击荷载;
⑦设于水中的支架所承受的水流压力、 波浪力、 流冰压力、 船只及其它漂浮物的撞击力;
⑧其它可能产生的荷载, 如风雪荷载、 冬期施工保温设施荷载等。
(4)验算模板、 支架和拱架的抗倾覆稳定时, 各施工阶段的稳定系数均不得小于1.30
(5)验算模板、 支架和拱架的刚度时, 其变形值不得超过下列规定:
1)结构表面外露的模板挠度为模板构件跨度的1/400;
2)结构表面隐蔽的模板挠度为模板构件跨度的1/250;
3)拱架和支架受载后挠曲的杆件, 其弹性挠度为相应结构跨度的1/400;
4)钢模板的面板变形值为1. 5mm;
5)钢模板的钢楞、 柱箍变形值为L/500及B/500( L一计算跨度, B一柱宽度) 。
(6)模板、 支架和拱架的设计中应设施工预拱度。施工预拱度应考虑下列因素:
1)设计文件规定的结构预拱度;
2)支架和拱架承受全部施工荷载引起的弹性变形;
3)受载后由于杆件接头处的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形;
4)支架、 拱架基础受载后的沉降。
根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和, 为预拱度的最高值, 应设置在梁的跨径中点。其它各点的预拱度, 应以中间点为最高值, 以梁的两端为零, 按直线或二次抛物线进行分配
(7)设计预应力混凝土结构模板时, 应考虑施加预应力后构件的弹性压缩、 上拱及支座螺栓或预埋件的位移等。
(8)支架立柱在排架平面内应设水平横撑。立柱高度在5m以内时, 水平撑不得少于两道, 立柱高于5m时, 水平撑间距不得大于2m, 并应在两横撑之间加双向剪刀撑。在排架平面外应设斜撑, 斜撑与水平交角宜为450 。

(9)支架的地基与基础设计应符合所在地现行地标的规定, 并应对地基承载力进行计算。

二、 模板、 支架和拱架的制作与安装
(1)支架和拱架搭设之前, 应按《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ/T 194-- 要求, 预压地基合格并形成记录。
(2)支架立柱必须落在有足够承载力的地基上, 立柱底端必须放置垫板或混凝土垫块。支架地基严禁被水浸泡, 冬期施工必须采取防止冻胀的措施。

(3)支架通行孔的两边应加护桩, 夜间应设警示灯。施工中易受漂流物冲撞的河中支架应设牢固的防护设施。
(4)安设支架、 拱架过程中, 应随安装随架设临时支撑。采用多层支架时, 支架的横垫板应水平, 立柱应铅直, 上下层立柱应在同一中心线上。
(5)支架或拱架不得与施工脚手架、 便桥相连。

(6)钢管满堂支架搭设完毕后, 应按《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ/T 194— 要求, 预压支架合格并形成记录。
(7)支架、 拱架安装完毕, 经检验合格后方可安装模板; 安装模板应与钢筋工序配合进行, 妨碍绑扎钢筋的模板, 应待钢筋工序结束后再安装; 安装墩、 台模板时, 其底部应与基础预埋件连接牢固, 上部应采用拉杆固定; 模板在安装过程中, 必须设置防倾覆设施。

(9)当采用充气胶囊作空心构件芯模时, 其安装应符合下列规定:
1)胶囊在使用前应经检查确认无漏气。
2)从浇筑混凝土到胶囊放气止, 应保持气压稳定。
3)使用胶囊内模时, 应采用定位箍筋与模板连接固定, 防止上浮和偏移。
4)胶囊放气时间应经试验确定, 以混凝土强度达到能保持构件不变形为度。

(10)浇筑混凝土和砌筑前, 应对模板、 支架和拱架进行检查和验收, 合格后方可施工．

三、 模板、 支架和拱架的拆除
(1)模板、 支架和拱架拆除应符合下列规定:
1)非承重侧模应在混凝土强度能保证结构棱角不损坏时方可拆除, 混凝土强度宜为2.5MPa及以上。
2)芯模和预留孔道内模应在混凝土抗压强度能保证结构表面不发生塌陷和裂缝时, 方可拔出。
3)钢筋混凝土结构的承重模板、 支架, 应在混凝土强度能承受其自重荷载及其它可能的叠加荷载时, 方可拆除。
(2)浆砌石、 混凝土砌块拱桥拱架的卸落应遵守下列规定:

1)浆砌石、 混凝土砌块拱桥应在砂浆强度达到设计要求强度后卸落拱架, 设计未规定时, 砂浆强度应达到设计标准值的80%以上。
2)跨径小于10m的拱桥宜在拱上结构全部完成后卸落拱架; 中等跨径实腹式拱桥宜在护拱完成后卸落拱架; 大跨径空腹式拱桥宜在腹拱横墙完成( 未砌腹拱圈) 后卸落拱架。

3)在裸拱状态卸落拱架时, 应对主拱进行强度及稳定性验算并采取必要的稳定措施。
(3)模板、 支架和拱架拆除应遵循先支后拆、 后支先拆的原则。支架和拱架应按几个循环卸落, 卸落量宜由小渐大。每一循环中, 在横向应同时卸落、 在纵向应对称均衡卸落。简支梁、 连续梁结构的模板应从跨中向支座方向依次循环卸落; 悬臂梁结构的模板宜从悬臂端开始顺序卸落。
(4)预应力混凝土结构的侧模应在预应力张拉前拆除; 底模应在结构建立预应力后拆除。