淺議橋梁上部結(jié)構(gòu)施

1、.【劉效堯】淺議橋梁上部結(jié)構(gòu)施工 2011-11-07 中國橋梁網(wǎng)文本摘要：本文對橋梁基本工法進行了歸納分類，以上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的形式分別闡述于下。文中已部分內(nèi)容是在上個世紀初便寫的，至今仍適用；世紀之交橋梁施工技術(shù)突飛猛進，文中著重介紹了一些具有創(chuàng)意的工法，對一般常用工法一言帶過。橋梁局部構(gòu)件的二級工法不在此列，將另文撰述。文章內(nèi)容由作者收集、整理、加工而成，其中的評論系管窺之見，掛一漏萬，歡迎批評。關鍵詞：劉效堯橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法 摘要：本文對橋梁基本工法進行了歸納分類，以上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的形式分別闡述于下。文中已部分內(nèi)容是在上個世紀初便寫的，至今仍適用；世紀之交橋梁施工技術(shù)突飛猛進

2、，文中著重介紹了一些具有創(chuàng)意的工法，對一般常用工法一言帶過。橋梁局部構(gòu)件的二級工法不在此列，將另文撰述。文章內(nèi)容由作者收集、整理、加工而成，其中的評論系管窺之見，掛一漏萬，歡迎批評。1常規(guī)工法1.1.梁橋常規(guī)工法砼橋梁上部結(jié)構(gòu)主要常規(guī)工法列如下表1。附圖清楚明了，不再解釋。表1 砼橋梁上部結(jié)構(gòu)主要常規(guī)工法 1.2.懸臂施工法 在以上所有工法中最重要的是懸臂工法，該工法是1953年德國工程師芬斯特瓦爾德發(fā)明的。在萊茵河上拆去Worms的一座老橋建一座連續(xù)剛構(gòu)新橋時，采用了懸臂工法（見圖1，2008年在此橋側(cè)又建了一座連續(xù)梁橋）。從此以后懸臂工法廣為使用，幾乎是無橋不采用懸臂工法，為梁式橋的修建立

3、下了汗馬功勞，是二戰(zhàn)以后至今最重要、最杰出的工法。圖1 萊茵河Worms橋（1）懸臂拼裝法 懸臂工法中懸臂拼裝法（1）梁段預制可以與下部結(jié)構(gòu)同時施工，節(jié)約總工期；（2）梁段存放時間長，早期收縮徐變基本完成；（3）工廠化水平較高，安裝速度幾乎能達到一天一對；（4）但是需要的預制、運輸、起吊、安裝的設備也較多；（5）長線法在長臺座上連續(xù)澆注，快件拼縫密合，預制場占地較大。短線法工廠化水平高，需要依次將預制好的快件移出臺座，為保證快件密合和線形，制作工藝精度要求較高。蚌埠和鳳臺淮河斜拉橋是領先國內(nèi)從設計到施工完整實現(xiàn)懸臂安裝的兩座斜拉橋，蚌埠橋采用短線法，鳳臺橋采用長線法。圖2 鳳臺淮河斜拉橋的懸臂

4、安裝工法（1985年） 圖3 長線法和短線法預制 圖4 懸臂澆注工法（2）懸臂澆注法 幾乎不需要特殊的施工設備，自誕生以后廣為應用。正常狀態(tài)下，每個節(jié)段施工周期10天比較適中，7天比較緊湊。節(jié)段長度48m比較適中。2特殊工法 在混凝土橋梁中用得比較少的工法有自承鋼筋骨架法、旋轉(zhuǎn)（水平或豎向）法、纜索吊裝法。2.1自承鋼筋骨架工法 自承鋼筋骨架法米蘭工法始于1900年，它是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身的鋼筋骨架作為支架，承受模板、施工荷載和混凝土拌合料的重量。這可能要配置大量的不可回收的施工鋼材，可是在無法搭設支架的場合這也是無奈之舉。2.2豎向轉(zhuǎn)體工法2.2.1單純豎向轉(zhuǎn)體工法此后，摩蘭地改造了米蘭工

5、法，發(fā)明了豎向轉(zhuǎn)體工法。在百米深谷上架設拱橋時，將半拱豎直澆注，待達到強度后再旋轉(zhuǎn)下來合龍（圖5）。圖5 摩蘭地工法2007年9月重慶彭水公路務川自治縣凈跨120米的鋼筋混凝土拱橋珍珠大橋，因架設的拱架垮塌，轉(zhuǎn)而采用了拱體負角度豎轉(zhuǎn)施工法，據(jù)說在國內(nèi)尚屬首次（圖6）。國外豎向轉(zhuǎn)體工法 表2橋名國家修建年跨徑（m）Lussia人行橋意大利195370Storms河橋南非1954100Argentobl橋德國1985145Uchinokure橋日本198837Senpiro橋日本199260Sanganme橋日本199990Koubaru keikoku Ohashi橋日本2002135Nervi

6、on河橋A西班牙200160Nervion河橋B西班牙200360Miraflores高架橋西班牙2005132圖8 重慶珍珠大橋豎向轉(zhuǎn)體工法2.2.2分段豎向轉(zhuǎn)體工法 2006年西班牙在Tagus河上用節(jié)段拼裝豎向轉(zhuǎn)體法施工了一座跨徑220m的鋼拱橋，見圖9。兩組拱肋，每組拱肋分四段。（1）上段吊到橋面上，下段靠在橋臺立柱上（上左）；（2）吊起上段，上下段臨時鉸接（上右）；（3）用千斤頂頂牛腿，調(diào)整拱形，焊接（下左）；（4）合龍（下右）。 圖9 西班牙Alcontar橋節(jié)段拼裝豎向轉(zhuǎn)體法2.2.3提升豎向轉(zhuǎn)體工法平衡提升法 奧地利實踐了一種新工法5，豎直澆注的梁可以根據(jù)地形而，就地面標高澆注

7、，豎向轉(zhuǎn)體并同時提升或壓低旋轉(zhuǎn)點。當?shù)孛娓叱梯^低時，旋轉(zhuǎn)加提升；當?shù)孛娓叱梯^高時，旋轉(zhuǎn)加壓低（圖9.1）。據(jù)稱可以比平衡懸臂法施工節(jié)省20%30%材料，施工速度快12倍，特別適合于跨徑50m250m的高墩橋梁。圖9.1 提升豎向轉(zhuǎn)體工法2.3水平轉(zhuǎn)體工法（1）梁橋水平轉(zhuǎn)體水平旋轉(zhuǎn)工法在梁橋、拱橋、斜拉橋中都有應用，近代開始用四氟乙烯作為旋轉(zhuǎn)軌道其摩阻系數(shù)只有50/00，阻力很小。通（州）張（家灣）鐵路跨線橋，設計為雙向四車道，時速50公里，T形鋼構(gòu)混凝土橋為雙幅結(jié)構(gòu)，全長725米、寬24.5米，原來呈東西向，與張家灣鐵路專用線平行。旋轉(zhuǎn)基坑內(nèi)設有一個轉(zhuǎn)盤，200噸的液壓千斤頂帶動鋼絞線緩緩旋轉(zhuǎn)

8、，橋梁轉(zhuǎn)體51度后將與南北走向的東六環(huán)西輔路對接。旋轉(zhuǎn)歷時57分鐘。圖10 通（州）張（家灣）鐵路跨線橋轉(zhuǎn)體工法（2006年)圖11青蘭高速公路分離式立交橋轉(zhuǎn)體工法（2）斜拉橋水平轉(zhuǎn)體圖8，2009年8月6日，橫跨京廣鐵路線馬頭-磁縣間451km800m至452km000m處青蘭高速公路分離式立交橋，經(jīng)過40分鐘的牽引轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)成功轉(zhuǎn)體。該轉(zhuǎn)體立交橋為雙幅平面同步轉(zhuǎn)體立交橋，單幅轉(zhuǎn)體重量3706噸，轉(zhuǎn)體角度71.8度，轉(zhuǎn)體部分跨度為245米，轉(zhuǎn)體橋面總寬28米。是京廣鐵路石家莊以南同時跨京廣鐵路和107國道的轉(zhuǎn)體橋。石家莊環(huán)城公路斜拉橋轉(zhuǎn)體工法，轉(zhuǎn)體重量16500噸、轉(zhuǎn)體角度達75.74度，兩

9、項指標均居世界同類橋梁之最（圖12）。 圖12石家莊市環(huán)城公路跨石太鐵路斜拉橋轉(zhuǎn)體工法（2008年）（3）拱橋水平轉(zhuǎn)體(I)不對稱轉(zhuǎn)體2009年8月20日，貴州省主跨度為140米的花江大橋主橋拱圈順利轉(zhuǎn)體并成功合龍，該橋創(chuàng)下了目前國內(nèi)同類型橋梁轉(zhuǎn)體施工跨度之最。每岸轉(zhuǎn)體重量約為3800噸，貞豐岸的轉(zhuǎn)體將按順時針方向轉(zhuǎn)172度，關嶺岸的轉(zhuǎn)體將按逆時針方向轉(zhuǎn)102度后才能合龍成拱。歷時6小時（圖13）。不對稱轉(zhuǎn)體需要用墩柱作為平衡重。圖13 貴州花江大橋轉(zhuǎn)體工法 (II)對稱轉(zhuǎn)體2010年5月17日，主跨160米、單邊轉(zhuǎn)體1.68萬噸的滬杭客運專線跨越滬杭高速公路自錨上承式混凝土轉(zhuǎn)體拱橋合龍。合龍

10、前是T構(gòu)，頂板中配有預應力束。圖14滬杭客運專線體轉(zhuǎn)體拱橋合龍2.4纜索和斜拉扣索吊裝工法梁橋很少應用纜索吊裝工法，一般首選懸臂工法；因為拱背是曲線，無法行走設備，纜索吊裝與斜拉扣索配合適用于拱橋架設。構(gòu)件可以從河中起吊，不需要纜索運輸(圖12、圖17)；混凝土料可以從岸邊吊運，需要纜索運輸(圖13)。南京大勝關橋把扣索工藝發(fā)展到自平衡狀態(tài)，適用于多跨拱橋自平衡拼裝（圖15）。圖15南京大勝關橋自平衡扣索工法 圖16 Hoover壩新通道橋扣索現(xiàn)澆工法深谷懸索橋主梁無法從谷底吊起，如果是桁式主梁可以從兩岸開始逐桿安裝；也有應用纜索吊裝工法逐段安裝，四渡河特大橋為 最近一例；圖15最上面是吊裝纜索，吊裝纜索下面是懸索橋主纜，主纜下面是已安裝的部分主梁。用懸索吊上的行走小車移動主梁節(jié)段，到位后安裝主梁節(jié)段就位。首先安裝跨中節(jié)段，依次向兩端接長，最終至橋塔處。節(jié)段在橋塔處組拼，不需要從谷底起吊。圖17朝天門大橋扣索拼裝工法（2008）圖18四渡河特大橋900m單跨雙鉸加勁鋼桁梁懸索橋纜索吊裝工法（2008年）2.5軌索