桥梁工程施工技术讲座(中铁).ppt

单击此处编辑母版标题样式中铁x局集团第x工程有限公司公司副总工程师 xx2012年3月20日前言 桥梁施工技术是随着工业材料及装备技术的提高而不断提高，而大型计算机的应用为复杂的力学计算提供了基础，从而使新型大跨复杂桥梁不断涌现。要做好桥梁施工技术，必须加强理论计算能力，大型临时设施，施工设备的设计，对桥梁设计计算及局部受力计算都要做到精通，才能施工复杂桥梁。这是我们目前最缺乏的技能。一、桥梁的类型及受力特点 1简支梁：受力明确，应用最广。2连续梁：分等截面连续梁和变截面连续梁。属超静定结构，以跨中受正弯距，墩中梁顶受负弯距，应考虑温度对梁受力影响，现浇时应考虑锁定温度。3连续曲线梁：包括平面曲线梁和竖面曲线梁。平面曲线梁以立交桥匝道桥多见，与一般连续梁受力相同以外，尚有偏心力产生的偏心力距及对梁产生的扭转力，该梁支承点必需多于三点以上才能稳定。竖曲线梁以景观桥多见，其梁受力与所选竖曲线有关。单击此处编辑母版标题样式多孔简支梁多孔简支梁连续梁施工连续梁施工世界首座大跨径非对称曲线梁世界首座大跨径非对称曲线梁一、桥梁的类型及受力特点 4框架桥：多用于穿越既有道路通道及流水通道，属超静定结构。5连续刚结构桥：包扩斜腿刚构桥，属于超静定结构，主要特点是无支座，梁与墩共同受力，墩亦参与梁的弯距分配。应考虑浇灌温度与锁定温。6拱桥：分上承式，中承式及下承式。分有铰拱与无铰拱、双曲拱。从拱轴线分为部分圆曲线、抛物线及悬链线。拱受力特点为将外力及自重力转化为拱轴压力，有时也承受少量的弯距。设计及施工应考虑拱脚处的水平推力，目前除靠墩台自身平衡外，尚有采用预应力索张拉平衡。单击此处编辑母版标题样式框架桥框架桥连续刚结构梁连续刚结构梁一、桥梁的类型及受力特点 7钢板梁：以前铁路采用较多，主要解决大与标准混凝土梁的跨度问题，受力简单明确。8钢混梁：是钢梁与混凝土梁实现共同受力，即利用了钢梁的受拉及混凝土梁的受压特性。目前我公司施工过的有工字钢梁与混凝土板梁的组合梁，桁梁与上下弦混凝土组合梁。这类梁要考虑混凝土与钢结构表面不脱离问题，混凝土裂纹问题。考虑混凝土与钢材热胀冷缩系数不同，热传导速率不同所因起温度应力问题。即有混凝土浇筑气温与年平均温相一致，避免产生较大温度应力。单击此处编辑母版标题样式拱桥拱桥上承式钢板梁上承式钢板梁钢混梁钢混梁钢钢桁桁梁梁一、桥梁的类型及受力特点 9钢桁梁：解决跨江河大跨问题，分单孔与多孔连续梁。锚焊梁均为过去建成桥梁，现以淘汰。目前均采用栓焊梁，以工厂加工及试拼，现场拼装及架设。杆件受力为拉压力，节点为高强螺栓连结磨擦传力。10斜拉桥：解决大跨问题，分平行索与辐射索，此外尚有景观桥的半边索。由于斜拉索向上的拉力分担了梁的荷载，与梁形成了共同受力体，所以增大了跨度。但施工中应对工法状态进行计算，随时测量和调整索力，使索受力均匀，防止个别索受力过大而拉断，从而形成各个拉断而导致桥梁垮塌。桥面梁有采用混凝土预应力梁、钢箱梁，梁形以减少风阻力形体为佳。目前为防止索在大风中产生较大摆动，国内已在部分索上安装了由香港大学研制的电磁阻力器改装而成的索阻力器，该阻力器可由电脑控制。从而大大减小了索的摆动，增大了桥梁的安全性。一、桥梁的类型及受力特点 11悬索桥：是所有桥梁中能实现最大跨度的桥梁。目前最大跨度已达三千五百米以上，主缆索的直经已超过一米，国内仅用于公路桥，大跨梁多采用钢梁。主要通过吊杆将梁的荷载传递给主缆索，但该类桥平稳性差，桥梁的固有震动频率计算困难，在大风中有可能发生共震，从而导致桥梁垮塌。12其它组合桥梁及板壳结构桥梁单击此处编辑母版标题样式斜拉桥斜拉桥悬索桥悬索桥二、桥梁基础 u （一）明挖基础 u （二）桩基础 u （三）沉井基础（一）明挖基础 u 1 1、无支护基坑开挖、无支护基坑开挖(放坡开挖放坡开挖)：应根据土层情况，基坑顶有无静载及动载，从1:1.51:0，只有硬岩石时才可采用1:0，土层采用机械开挖，人工配合修整边坡，石方采用机械打眼放炮。u 2 2、带挡板支护开挖、带挡板支护开挖(分为木挡板支护，混凝土护壁支护，喷射混凝分为木挡板支护，混凝土护壁支护，喷射混凝土支护，钢结构支护，钢筋混凝土框架支护土支护，钢结构支护，钢筋混凝土框架支护)：采用带挡板支护，要进行土压力计算，然后进行支护构件或支护结构计算，包括强度及变形、稳定性计算。每次下挖深度及采取的工法(在重要建筑物及既有线上施工时，尤为重要，安全系数要取大值)。（一）明挖基础 u 3 3围堰工程围堰工程(主要用于水中墩修建主要用于水中墩修建)：围堰高度要考虑到施工期间出现的最高水位，包括围堰后上游水位抬高及浪高，实际堰高应比此高50厘米以上)u(1)土石围堰(包扩土围堰，适应水深小于己于1.5米。土袋围堰适应水深小于3米流速小于己于1.5米。木桩竹条围堰适应水深小于7米，流速小于2米。铅丝笼围堰适应河床难以打桩，水深4米以内)u(2)板桩围堰：分钢板桩围堰及钢筋混凝土板桩围堰。适应深水及深基坑，适应范围较广。u(3)双壁围堰：大型河流的深水基础，大型主墩的基础多采用。一般采用桁架支撑(包扩两排围堰壁之间及基坑内支撑)。（一）明挖基础 u 4 4、挖井基础、挖井基础：主要适应地质条件较好，适合于人工配合机械作业。一般采用混凝土护壁支护，机械吊装出碴。u 5 5、排水挖基坑、排水挖基坑：排水方式有坑内抽水，井点降水，人工或机械开挖 u 6 6、不排水挖基坑、不排水挖基坑：一般采用抓土斗水下抓土开挖及高压射水配合空气吸泥机。u 7 7、基底检查、基底检查：如基底承载力符合设计，既立模浇灌混凝土。如不符合设计，则需进行基底处理，常见有基底换填法，基底夯实发，基底桩体挤密法，化学浆液加固法等。u 8 8、水下基础混凝土浇筑方法、水下基础混凝土浇筑方法：一般采用沉箱法。（二）桩基础 l 1 1、沉入打入桩：、沉入打入桩：桩的类型可分为位移桩(指桩沉入地层时造成地层土体位移的桩)和非位移桩(非排土)两大类。lA、位移桩的优点：1.桩身材料在沉入地层之前可以进行检验，能确保桩的质量。2.位移桩多为预制混凝土桩，桩身质量有保证，适应于有侵蚀性的土层和松软及淤泥质粘土层，在松软或淤泥质粘土层中不会产生像钻孔灌注桩一样由于粘土挤压而可能导致的未凝固混凝土变形和缩颈等难以处理的危险。3.沉管灌注桩内的配筋，不受桩的操作和施工等应力控制，钢管可以收回重复使用，大大节约钢材用量，且其桩长易于调整以适合承载地层标高。4.在地层变化复杂地区，沉入桩在施工时易于控制每根桩的轴力，以减少墩台的不均未沉降。（二）桩基础 l 1 1、沉入打入桩：、沉入打入桩：桩的类型可分为位移桩(指桩沉入地层时造成地层土体位移的桩)和非位移桩(非排土)两大类。lB、位移桩的主要缺点：1沉桩时要引起桩邻近土体的隆起或下沉及侧向位移，可能会影响邻近建筑物的安全，需采取预防措施。锤击或震动沉桩噪声大，影响附近环境。2桩长受运输和桩架高度影响，常需要接桩，增加施工麻烦。3 沉桩设备笨拙，搬运，拆除麻烦，增加施工工作量。4 遇到较大的卵石，漂石时，要阻碍桩的下沉，施工困难。lC、沉入桩按材质分为：木桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钢桩。（二）桩基础 l 1 1、沉入打入桩：、沉入打入桩：桩的类型可分为位移桩(指桩沉入地层时造成地层土体位移的桩)和非位移桩(非排土)两大类。lD、桩锤分为：1坠锤2单动气锤3双动气锤4柴油锤5振动锤6液压锤lE、锤的选择应根据单桩荷及地层情况载通过计算确定。桩帽应根据选用的机械类型进行加工处理。lF、沉桩的承载力根据不同的沉桩进行计算确定（二）桩基础 l 2 2、钻、钻(挖挖)孔桩孔桩：lA、钻孔方法：1螺旋钻孔；2正循环回转钻孔；3反循环回转钻孔；4潜水钻机钻孔；5冲抓钻孔(包括全套管钻机,分摇摆式及悬转式)；6冲击钻孔；7旋挖钻孔；8人工挖孔。lB、各种方法适应的地质条件：1螺悬钻孔适应于土质地层.2正反循环钻、潜水钻及冲抓钻一般适应土层，但正反循环钻也有适应岩石的钻头。3旋挖钻一般适应土层及的强度的风化岩层。4冲击钻适应土层及岩层。5人工挖孔适应土层及岩层，但有几中情况不宜采用人工挖孔。(1)水中墩桩孔；(2)流沙的层；(3)含水量大的沙卵石层；(4)水难以排干的桩孔；(5)呈流塑性的淤泥层。（二）桩基础 l 2 2、钻、钻(挖挖)孔桩孔桩：lC、成孔检查：(1)螺旋钻孔应测孔经、孔深和桩孔水平与垂直偏差，测虚土后度，并通过照明观察孔壁有无坍陷，胀缩等情况。(2)其它成孔检查：检查孔经及孔形，有孔经记录仪，超声波检测孔底沉碴厚度，电子水平仪测桩斜。(3)其成孔均应满足验标要求。常见问题有坍孔，孔偏斜，钻头掉落及卡住钻头，钻杆折断等。根据不同原因制定不同的处理方法。lD、泥浆含沙率、相对密度、粘稠度、胶体率均应满足设计与验标要求。lE、钢筋笼制作加工及安装均应符合要求。lF、灌注水下混凝土应进行首批混凝土数量计算及漏斗高度计算，导管埋深应符合要求，水下混凝土应满足摊落度要求，并宜采用缓凝时间较长的混凝土，灌注中应做到连续不断直止灌完。（二）桩基础 l 3 3、承台施工、承台施工 l先进行承台开挖，破除桩头，检测桩。进行承台基底处理，绑扎钢筋及立模，经检查合格后，进行混凝土浇筑。在水面以下承台浇筑混凝土，可采用沉箱法浇筑。（三）沉井基础 当天然基础和桩基础受水文，地质条件限制施工困难时，可采用沉井基础。沉井基础尤其适用于竖向和横向承载力大的深基础，沉井按形状分为圆形、圆端形及距形。1 1、一般河滩及浅水筑岛底节沉井通常采用土模、一般河滩及浅水筑岛底节沉井通常采用土模：土模采用夯土经修整而成，外用砂浆摸面，但刃脚处采用厚砂浆(5厘米以上)或混凝土.然后绑扎钢筋，安装内外模，浇筑底节沉井混凝土。混凝土达到拆模强度后，拆除模板，布置测量站点，并进行原始状态观测，等底节混凝土达到设计强度后，挖除沉井内土模，开始沉井下沉工作。一般采取人工挖土，机械吊土,遇到岩石采取打眼爆破方法。大部分沉井均要配备抽水设备，并在下沉过程中根据测量数据随时纠偏，一般采取在高的一侧挖土，使沉井复位。当底节沉井沉止离岛面约50厘米时，停止开挖，安装第二节沉井内模，绑扎钢筋，安设外模并加固，浇筑第二节沉井混凝土。如此循环直止下沉到设计标高。（三）沉井基础 2 2、沉井下沉中遇到的问题、沉井下沉中遇到的问题：a沉井偏斜问题、沉井平面移位问题。b沉井下沉遇到孤石及树木处理。c沉井悬刃脚悬空不下沉问题。d沉井内涌泥及涌沙问题。e沉井排水问题。3 3、处理方法、处理方法：a沉井偏斜要随时纠偏，不可使偏斜过大，尤其在沉井下沉在总量三分之一以内，就应将偏斜度控制在较小值。沉井平面移位,可采取使沉井先偏斜下沉再纠偏，使沉井平面归位。b沉井遇孤石采取人工破除或爆破方法，树木可以砍掉及锯掉方法。c沉井刃脚悬空不沉可采取井口加压，外周灌注泥浆水及爆破震动方法。d沉井内涌泥沙宜采取清除方法，必要时采取暂不排水以减少涌入。e沉井大部分在河滩及水中，所穿越含水地层多，仅靠单井抽水难以做到时，一般采取多井同时抽水下沉。（三）沉井基础 4 4、深水中修建沉井基础、深水中修建沉井基础：一般采取修建钢管桩平台或采取多艘船舶定位。采用岸边加工制做双壳式浮运沉井或装配式钢筋混凝土沉井浮运到桥位，下沉止预定位置，采取水下浇筑混凝土，然后抽水下沉。不排水下沉沉井：a采取抓土斗水下抓土下沉，但深度有限，一搬在水深20米以内。b高压射水配合空气吸泥机进行下沉。5 5、沉井下沉的辅助措施、沉井下沉的辅助措施：泥浆润滑套是在沉井预埋管路通过机械将泥浆压入沉井外壁与土层之间。空气幕同样是通过预埋管路将空气压入沉井外壁与土层之间.均为减少井壁与土层之间的磨擦力，以便沉井顺利下沉。（三）沉井基础 6 6、沉井的水下封底、沉井的水下封底：在沉井底经检查合格后，进行沉井封底前，应进行封底料斗容量的计算，由于沉井的底面积很大，必需保证首盘料达到道管埋深的要求。要求混凝土供应变能力强，并随时测量混凝土面与导管底之间的高差，以防导管提出混凝土面，造成封底失败。在封底混凝土达到强度后，进行抽水检查是否封底成功。7 7、沉井的填充与井盖施工、沉井的填充与井盖施工：根据设计要求，有用土石进行井身填充及混凝土填充，填充完成后施做井盖钢筋混凝土。沉井封底三、墩台施工 普通墩台施工采用加工大块钢模，人工绑扎钢筋，机械吊装模板，螺栓固定。混凝土采用工厂拌制，罐车运输，机械吊灌，泵送混凝土入模或泵车灌注混凝土。在这里不多讲。&A、高墩塔施工：以前采用爬升模板，由于耗钢量大，混凝土表面质量差，现基本被淘汰。目前采取翻模爬架方法，对等截面墩，在墩身安设预埋件，有专用爬升轨道，平台设置吊机。爬升采用千斤顶顶升。人员上下采用施工电梯，混凝土浇筑泵送或泵车，模板及钢筋吊装采用平台吊机。该方法优点是墩顶混凝土浇筑完成后，拆除模板后，整个平台系统落回地面进行拆卸。三、墩台施工&B、另一种是在模板外设置轨道，先施工最下面23节混凝土，拼装平台及吊机，由吊机安装上面一节模板，浇筑混凝土后，平台及吊机被顶升上爬，固顶后即可拆底节模板，吊上安装，实现循环。&C、空心高墩采取内置爬升平台及双臂掉机，该吊机可以旋转，在空心墩内采取内外架交替顶升，同样墩内有预埋件，顶升力作用在预埋件上，将力传于墩壁上。双臂吊机主要吊装钢筋及模板，浇筑混凝土采取泵送或泵车。翻模施工翻模施工四、桥梁上部施工|A、预制梁：分先张梁及后张梁，先张梁要做好制梁台座的设计计算，余按工厂化施做。后张梁已普遍应用，这里不讲了。|B、墩位现浇梁F1 1满堂支架法满堂支架法：应根据梁部荷载，计算支架间距及部距，计算模板及纵横梁尺寸间距，计算地基承载力及沉降。地基实际承载力的实测，在施工中应设纵横剪刀撑，并检查立杆两个方向是否垂直，顶托是否松紧一致。并进行加载试验，加载一般采用1.2倍荷载。预制梁预制梁现浇梁现浇梁四、桥梁上部施工|B、墩位现浇梁F2 2贝雷梁及其它梁支承现浇贝雷梁及其它梁支承现浇：均应进行计算，包括强度，刚度及稳定性，墩及地基。同样按1.2倍荷载进行试验。F3 3移动模架浇筑梁移动模架浇筑梁：移动模架设计必须有设计资质单位设计，并经评审通过才可投入使用。同样要按1.2倍荷载进行试验。F4 4挂篮悬灌法挂篮悬灌法：一般在零号块浇筑后，安装挂篮向两侧对称浇筑。挂篮有三角挂篮、菱形挂篮及导梁式挂篮。挂篮必须由有设计资质单位设计，并经评审通过，方可投入使用。四、桥梁上部施工|C、拱圈的就地预制 F1满堂支架法；2支墩与梁组合现浇法；3拱架现浇法(包括有铰与无铰钢拱架)。|D、拱圈异位预制 F1分段预制架设现场浇筑湿接头(有采取背索固定，有安放在支架上)。F2垂直方向预制，水平旋转架设法。四、桥梁上部施工|E、斜拉桥混凝土梁现浇施工 F通常采用挂篮施工。分为普通挂篮，适应箱形断面(要求有较大的刚度)；劲性骨架挂篮，适应各种形式断面(用钢量大)；前支点挂篮，适应各种形式断面(分阶段调索，工艺较复杂，挂篮及斜拉索套管定位难度大)。一个节段长度一般采用一个索距或半个索距，也有一个节段长度采用二个节段长素的)。无索区主梁一般需在支架或托架上进行施工，预压后浇筑混凝土达强并张拉后，进行挂篮悬浇施工。|F、梁的架设 F1架桥机架梁及导梁架梁；2连续梁的拖拉架设及顶推架设；3钢梁的现场拼装架设(包扩杆件拼装法，分块吊装拼装及支架鹰架法)。四、桥梁上部施工|G、斜拉桥斜拉索的安装 F一般采用钢丝绳牵拉法，锚固分为交叉锚固法、钢梁锚固法、预应力箱梁锚固法，固定锚固与铸钢索鞍锚固很少采用。悬索桥主缆安装一般采取小绳牵大绳的方法，架设先导索及牵引索，牵引索架设在塔顶临时滚筒上(与缆索吊相类似)。利用安装好的托架托主主缆，然后再利用牵引索的拽拉器拉着主缆过塔顶索鞍，在地锚内张拉主缆索。梁部一般均采用钢梁或桁梁，采取分段吊装进行安装。单击此处编辑母版标题样式