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第6章橋梁工程6.1橋梁工程簡介6.1.1橋梁工程概述橋梁工程在學(xué)科上屬于土木工程的分支,在功能上又是交通工程的咽喉,是交通工程的一個重要組成部分,對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。杭州灣大橋矮寨特大懸索橋橋梁工程的概念供公路、城市道路、鐵路、渠道、管線等跨越水體、山谷或彼此間相互跨越的工程構(gòu)筑物,是交通運輸中重要的組成部分。橋梁的原始雛形是堤梁(在淺灘溪澗中筑起一個個石堤,堤間流水,人從石堤上跨越。)、獨木橋、浮橋、石拱。獨木橋石拱橋該橋(太平橋)位于紹興。是一座一孔凈跨10米的石拱橋與九孔凈跨3-4米的高、低石梁橋相結(jié)合的多跨橋梁。全長50米,橋面寬3.4米,拱橋在南,為通航主孔,南端橋階為八字落坡,石梁橋在北。橋建于明天啟二年(1622)。浮橋威廉斯塔德是荷屬西印度群島的庫拉索島的首府1.梁橋梁式橋的力學(xué)特征是以受彎為主,而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抵抗彎拉引起開裂的能力較弱,普通鋼筋混凝土梁式橋的跨徑一直較小。隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟,促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的迅速發(fā)展。廣東番禺洛溪大橋廣東虎門輔航道橋混凝土梁橋的最新排名序號橋名主跨(m)結(jié)構(gòu)形式橋址年份1石板坡長江大橋330連續(xù)剛構(gòu)中國重慶20062斯托爾馬橋(Stolma)301連續(xù)剛構(gòu)挪威19983拉脫圣德橋(Raftsundet)298連續(xù)剛構(gòu)挪威19984亞松森橋(Asuncion)2703跨T構(gòu)巴拉圭19795虎門大橋輔航道橋270連續(xù)剛構(gòu)中國廣東19976蘇通大橋?qū)S煤降罉?68連續(xù)剛構(gòu)中國江蘇20087紅河大橋265連續(xù)剛構(gòu)中國云南20038門道橋(Gateway)260連續(xù)剛構(gòu)澳大利亞19859伐羅德2號橋(Varodd-2)260連續(xù)梁挪威199410斯考頓橋(Schottwien)250連續(xù)鋼構(gòu)奧地利19892.拱橋拱橋造型優(yōu)美,跨越能力大,長期以來一直是大跨橋梁的主要形式之一,20世紀(jì)60年代拱橋無支架施工方法的應(yīng)用與發(fā)展,使混凝土拱橋競爭力大大提高。湖南鳳凰縣烏巢河石拱橋山西晉城晉焦高速公路丹河大橋以鋼管混凝土作為勁性骨架,再外包混凝土形成箱形拱,施工方便,避免了鋼管防護(hù)問題,另外,由于鋼管混凝土最先受力,充分利用了鋼管混凝土承載潛力大的優(yōu)勢??缍葹?20m的重慶萬縣長江大橋為目前世界上已建成的跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋;貴州江界河橋是采用懸臂施工法建成的桁式組合拱橋,跨度達(dá)到330m,居同類橋型的世界之最。重慶萬縣長江大橋貴州江界河橋

混凝土拱橋的最新排名(已建成)序號橋名主跨(m)橋址年份1重慶萬縣長江公路大橋420中國19972克拉克I大橋(KRKI)390克羅地亞19793貴州江界河大橋330中國19954廣西邕寧邕江大橋313中國19985格拉德斯維橋(Gladesville)305澳大利亞19616友誼橋(Amizade)290巴西19617伯羅克橋(Bloukrans)272南非19838亞拉比達(dá)橋(Arrbide)270葡萄牙19639廣西三岸邕江橋270中國199810里斯河大橋(Rance)261法國19903.斜拉橋美國P-K橋日本多多羅大橋斜拉橋又稱斜張橋,是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁,其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。該橋可使梁體內(nèi)彎矩減小,降低建筑高度,減輕了結(jié)構(gòu)重量,節(jié)省了材料。斜拉橋的最新排名序號橋名主跨(m)橋址年份1蘇通大橋1088中國20082昂船州大橋1018中國香港20093湖北鄂東長江大橋926中國在建設(shè)中4多多羅大橋890日本19995諾曼底大橋856法國19956南京長江三橋648中國20087南京長江第二大橋628中國20008武漢白沙洲長江大橋618中國20009福州市青州閩江大橋605中國200110上海楊浦大橋602中國19934.懸索橋紐約布魯克林橋洛杉磯金門大橋懸索橋又稱吊橋,由懸索,橋塔,吊桿,錨錠,加勁梁及橋面系所組成。是由承受拉力的懸索作為主要承重構(gòu)件的橋梁。因為懸索受拉,無彎曲和疲勞引起的應(yīng)力折減,可以采用高強(qiáng)鋼絲制成,故吊橋跨越能力是各橋梁體系中最大的。

明石海峽大橋目前世界上跨度最大的懸索橋是日本的明石海峽公鐵兩用橋,跨徑1991m(設(shè)計跨徑為1990m,后因阪神地震,地殼移位,才變成目前的跨徑)。

西侯門大橋江陰長江大橋我國的現(xiàn)代懸索橋建設(shè)起步較晚,特別是在特大跨度懸索橋方面。但是在90年代中期以后,這一局面得到了徹底的改變。1995年建成的廣東汕頭海灣大橋,開創(chuàng)了我國現(xiàn)代公路懸索橋的先河。

懸索橋的最新排名序號橋名主跨(m)橋址年份1明石海峽大橋1991日本19982舟山西堠門大橋1650中國20093大海帶橋1624丹麥19984潤揚(yáng)長江公路大橋1490中國20055亨伯橋1410英國19816江陰長江大橋1385中國19987香港青馬大橋1377中國19978費雷澤諾橋1298.5美國19649金門大橋1280美國193710武漢陽邏長江大橋1280中國

20076.1.2橋梁的基本組成橋梁由四個基本部分組成,即上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和附屬設(shè)施?!喜拷Y(jié)構(gòu):是在線路中斷時跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu),是橋梁支座以上(無鉸拱起拱線或剛架主梁底線以上)跨越橋孔的總稱——下部結(jié)構(gòu):包括橋墩、橋臺和基礎(chǔ)。

橋跨結(jié)構(gòu)(橋孔或上部結(jié)構(gòu))包括:橋面板、橋面梁以及支承它們的結(jié)構(gòu)構(gòu)件如大梁、拱、懸索等。作用:承受橋面上各種車輛、行人的荷載。作用:是支承橋跨結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件

橋墩、橋臺(下部結(jié)構(gòu))橋臺設(shè)在橋身兩側(cè)。作用支承橋跨結(jié)構(gòu),還要與路堤銜接并防止路堤滑塌。

墩臺基礎(chǔ)是橋墩、橋臺的埋入土中的擴(kuò)大部分。作用:使橋上全部荷載傳至地基。墩臺基礎(chǔ)是橋梁工程施工較困難的部分,常要在水中作業(yè)。橋墩、墩臺基礎(chǔ)在其下,常要水中作業(yè),是橋梁施工的困難部分。某特大斜拉橋正在施工的情況墩基礎(chǔ)施工情況。該基礎(chǔ)施工采用鋼板樁圍堰。高水位:洪峰季節(jié)河流的最高水位低水位:枯水季節(jié)河流的最低水位與橋梁的基本組成有關(guān)的幾個基本術(shù)語設(shè)計水位:按規(guī)定設(shè)計洪水頻率算得的水位通航水位:能保持船舶正常航行時的水位??缍龋簶蚩缃Y(jié)構(gòu)相鄰兩支座中心的間距梁全長:橋兩端岸邊橋臺側(cè)墻或八字墻后端點間距離橋下凈空高度:設(shè)計水位至結(jié)構(gòu)最下緣間的距離橋梁分類多孔跨徑總長L(m)單孔跨徑Lk(m)特大橋L>1000Lk>150大橋100≤L≤100040≤Lk<150中橋30<L<10020≤Lk<40小橋8≤L≤305≤Lk<20涵洞——Lk<5我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)規(guī)定了特大、大、中、小橋和涵洞,可根據(jù)橋梁按總長和跨徑進(jìn)行劃分上述分類在一定程度上反映了橋梁的建設(shè)規(guī)模,但不反映橋梁的復(fù)雜性。國際上一般認(rèn)為單孔跨徑小于150m的屬于中小橋,大于150m即為大橋,而特大橋的起點跨徑與橋型有關(guān),懸索橋為1000m,斜拉橋和鋼拱橋為500m,其它橋型為300m。6.1.2橋梁的分類按用途分鐵路橋公路橋鐵路公路兩用橋城市道路橋(含立交橋)農(nóng)村道路橋人行橋管線橋渡槽橋鐵路橋公路橋鐵路公路兩用橋城市道路橋農(nóng)村道路橋渡槽橋按橋身結(jié)構(gòu)材料分木橋圬工橋(含磚、石和混凝土砌塊橋)鋼筋混凝土橋預(yù)應(yīng)力混凝土橋鋼橋木橋石橋鑄鐵橋鋼筋混凝土橋悉尼鋼桁橋:遠(yuǎn)眺大橋形似衣架,從而得名“大衣架”(CoatHanger)。悉尼歌劇院位于橋的北端一側(cè)。橋全長1885m,主跨為跨度達(dá)503m的鋼桁架拱。鋼橋按橋跨結(jié)構(gòu)分梁式橋(含簡支梁、連續(xù)梁、伸臂梁式)拱橋懸索橋斜拉橋剛架橋(1)梁式橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)該橋(龍腦橋)位于四川省瀘州,建于明代洪武年間(公元1378~1398年)。橋高5米、長54米,寬1.9米,共13孔,由30塊長3.6米的青石板組成。中間8個橋墩上分別雕有龍、象和麒麟的頭像,石雕藝術(shù)精湛,造型別致,布局奇特。因石雕中有4個龍頭故名龍腦橋。梁式橋龍頭梁式橋現(xiàn)代化的梁式橋洛陽黃河橋(2)拱式橋拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋(拱圈橫截面設(shè)計成分離形式時稱為拱肋)。拱結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下,橋墩和橋臺將承受水平推力。

拱橋箱拱橋(3)剛架橋剛構(gòu)橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁(或板)與立柱(或豎墻)整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu),梁和柱的連結(jié)處具有很大的剛性,以承擔(dān)負(fù)彎矩的作用。剛架橋桁架式T型剛架橋斜拉桁架式剛架橋Y型墩連續(xù)剛架橋斜腿剛構(gòu)橋(4)斜拉橋斜拉橋由塔柱、主梁和斜拉索組成,它的基本受力特點是:受拉的斜索將主梁多點吊起,并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱,再通過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。

斜拉橋南浦大橋(5)懸索橋懸索橋(也稱吊橋)是用懸掛在兩邊塔架上的強(qiáng)大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu),是具有水平反力(拉力)的結(jié)構(gòu)。滬定鐵索橋,跨越大渡河,位于川、藏要道,是鐵索橋中現(xiàn)存制作最精良的一座。橋始建于清康熙四十四年(公元1705年),次年完成。橋凈跨100米,橋?qū)?.8米,上鋪木板,底索9根,每根索長約128米,兩側(cè)各有兩根欄桿索,由四川善于制作鐵索橋的全天州修建。兩岸右砌橋臺,用臺身自重來平衡鐵索的拉力。懸索橋鴨池河橋位于貴州。單孔120米加勁鋼桁架懸索橋,1958年建成。大橋飛跨深谷,兩岸絕壁懸崖,橋面高出河面68米。鋼桁架懸索橋上承式懸?guī)颥F(xiàn)代化大跨徑懸索橋活動橋(6)活動橋橋梁工程的內(nèi)容6.2橋梁結(jié)構(gòu)受力體系6.2.1橋梁的基本受力原理從受力特點上看,混凝土梁式橋分為簡支梁(板)橋,連續(xù)梁(板)橋和懸臂梁(板)橋。簡支梁橋:受力和構(gòu)造最簡單的橋型,應(yīng)用廣泛;連續(xù)梁橋:由于負(fù)彎矩存在減小了跨中的正彎矩,跨越能力大,適用于橋基良好的場合;懸臂梁橋:跨越能力比簡支梁橋大,但遜于連續(xù)梁,并且因行駛狀況不良,目前較少采用。梁式橋的基本體系——

梁橋拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下,兩端支承除了有豎向反力外,還將產(chǎn)生水平推力。正是這個水平推力,使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力,從而大大減小了拱圈的截面彎矩,使之成為偏心受壓構(gòu)件,截面上的應(yīng)力分布與受彎梁的應(yīng)力相比,較為均勻。因此,可以充分利用主拱截面材料強(qiáng)度,使跨越能力增大。拱和梁的應(yīng)力分布——

拱橋斜拉橋主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分組成。由于斜拉索的支承作用,使主梁恒載彎矩顯著減小。此外,斜拉索軸力產(chǎn)生的水平分力對主梁施加預(yù)壓力,從而可以增強(qiáng)主梁的抗裂性能,節(jié)約主梁中預(yù)應(yīng)力鋼材的用量。斜拉橋?qū)俑叽纬o定結(jié)構(gòu),與其它體系橋梁相比,包含著更多的設(shè)計變量,這就使選定橋型方案和尋求合理設(shè)計帶來一定困難。

三跨連續(xù)梁和三跨斜拉橋的恒載內(nèi)力對比——

斜拉橋懸索橋的承重構(gòu)件由以下幾個主要部分組成:①橋塔。其是支承主纜的重要構(gòu)件。②錨碇。它是主纜的錨固體,它將主纜中的拉力傳遞給地基基礎(chǔ)。③主纜,主纜是懸索橋的主要承重構(gòu)件。④吊索。它是將活載和加勁梁的恒載傳遞到主纜的構(gòu)件。⑤加勁梁。提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的局部撓曲和扭曲的部件。⑥鞍座。它是支承主纜的重要構(gòu)件?!?/p>

懸索橋傳統(tǒng)懸索橋的主要構(gòu)造6.2.2橋梁上的作用依據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60-2004),全面采用“作用”代替“荷載”。將作用在公路橋梁、城市橋梁上的各種作用和外力歸納為永久作用、可變作用和偶然作用三類,并根據(jù)可能出現(xiàn)的作用情況,規(guī)定了不同荷載組合。荷載分類荷載名稱永久荷載結(jié)構(gòu)重力(包括結(jié)構(gòu)附加重力);預(yù)加應(yīng)力;土的重力及土側(cè)壓力;混凝土收縮及徐變影響力;基礎(chǔ)變位影響力;水的浮力可變荷載基本可變荷載(活載)汽車荷載;汽車沖擊力;離心力;汽車引起的土側(cè)壓力;人群汽車引起的土側(cè)壓力人群其它可變荷載風(fēng)力;汽車制動力;流水壓力;冰壓力;溫度影響力;支座摩阻力偶然荷載地震力;船只或漂流物撞擊力;汽車撞擊作用公路橋涵結(jié)構(gòu)采用以可靠度理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計。該設(shè)計體系規(guī)定了橋涵結(jié)構(gòu)的兩種極限狀態(tài):承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。

《公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50283-1999)將公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計分為三個安全的等級,不同的橋涵應(yīng)根據(jù)所具有的功能、作用及其重要性將具有不同的重要性系數(shù),以匹配它們規(guī)定的目標(biāo)可靠度指標(biāo)。橋涵結(jié)構(gòu)特大橋、重要大橋大橋、中橋、重要小橋小橋、涵洞設(shè)計安全等級一級二級三級6.3橋梁上部結(jié)構(gòu)類型6.3.1橋梁按受力體系分類(1)梁式橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)(2)拱式橋拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋(拱圈橫截面設(shè)計成分離形式時稱為拱肋)。拱結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下,橋墩和橋臺將承受水平推力。

(3)剛構(gòu)橋剛構(gòu)橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁(或板)與立柱(或豎墻)整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu),梁和柱的連結(jié)處具有很大的剛性,以承擔(dān)負(fù)彎矩的作用。(4)斜拉橋斜拉橋由塔柱、主梁和斜拉索組成,它的基本受力特點是:受拉的斜索將主梁多點吊起,并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱,再通過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。

(5)懸索橋懸索橋(也稱吊橋)是用懸掛在兩邊塔架上的強(qiáng)大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu),是具有水平反力(拉力)的結(jié)構(gòu)。6.4橋梁下部結(jié)構(gòu)類型確定橋梁下部結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循滿足交通要求、安全耐久、造價低、維修養(yǎng)護(hù)少、施工方便、工期短、與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)和造型美觀等原則。橋梁下部結(jié)構(gòu)主要由墩(臺)帽、墩(臺)身和基礎(chǔ)三部分組成。橋梁墩臺還要承受施工時的臨時荷載,在某種情況下需要臨時加固和補(bǔ)強(qiáng)。橋梁墩臺的設(shè)計與結(jié)構(gòu)受力、土質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)條件、水文、流速以及河床內(nèi)的埋置深度密切相關(guān)。橋梁常見下部結(jié)構(gòu)

(1)梁橋墩臺梁橋墩臺從總體上可分為兩種。一種是重力式墩、臺。這類墩、臺的主要特點是靠自身重量來平衡外力而保持其穩(wěn)定。(2)拱橋墩臺拱橋墩臺同梁橋墩臺一樣,也分為兩大類型,一類是重力式墩臺,另一類是輕型墩臺,其作用原理與梁橋墩臺大致相同,但是拱橋橋墩必須具備抗推能力。6.5現(xiàn)代橋梁建設(shè)與維護(hù)橋梁工程必須遵照“安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀”的基本原則進(jìn)行設(shè)計,同時應(yīng)充分考慮建造技術(shù)的先進(jìn)性以及環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。在強(qiáng)度方面:足夠的安全儲備;在剛度方面:控制變形穩(wěn)定性方面:保持原形狀和位置的能力。6.5.1橋梁設(shè)計與建設(shè)程序

一座橋梁的規(guī)劃設(shè)計所涉及的因素很多,特別是對于工程比較復(fù)雜的大、中橋梁,是一個綜合性的系統(tǒng)工程。設(shè)計合理與否,將直接影響到區(qū)域的政治、經(jīng)濟(jì)、文化以及人民的生活。因此必須建立一套嚴(yán)格的管理體制和有序的工作程序。

目前,在橋梁初步設(shè)計完成后,即橋型方案、主要初步尺寸和工程投資確定后,進(jìn)入全壽命優(yōu)化設(shè)計階段,引入橋梁劣化模型、維護(hù)策略等因素,在投資、可靠性能、力學(xué)指標(biāo)多重約束作用下對橋梁截面尺寸進(jìn)行重新確定,優(yōu)化結(jié)果將修改初步設(shè)計和工程預(yù)算投資。全壽命優(yōu)化設(shè)計繼承了已有規(guī)范的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),又增加了部分新的設(shè)計內(nèi)容。內(nèi)容設(shè)計基準(zhǔn)期荷載抗力基于現(xiàn)有規(guī)范的設(shè)計100年經(jīng)過100年的隨機(jī)過程分析,按95%的保證率獲取。1.提高混凝土品質(zhì),增大保護(hù)層厚度,提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性;2.沒有涉及橋梁結(jié)構(gòu)的劣化規(guī)律和維護(hù)策略。全壽命優(yōu)化設(shè)計100年適當(dāng)提高保證率以降低橋梁多因素?fù)p傷的風(fēng)險。橋梁具有承擔(dān)突發(fā)荷載的能力1.用定量方法總結(jié)國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)的劣化規(guī)律;2.用定量方法評估橋梁結(jié)構(gòu)全壽命耐久性;3.定量計算橋梁維護(hù)過程中直接維護(hù)成本和間接維護(hù)成本。劣化橋梁全壽命優(yōu)化設(shè)計方法有如下特點:

橋梁工程結(jié)構(gòu)全壽命優(yōu)化設(shè)計中的大量不確定性

橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則的多重性結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的多樣性結(jié)構(gòu)設(shè)計變量的離散性約束條件數(shù)目的龐大性與性質(zhì)的復(fù)雜性橋梁結(jié)構(gòu)的壽命周期分為建造、使用、劣化和報廢四個時期。橋梁結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境下,其承載能力下降,致使承載能力不足,影響橋梁結(jié)構(gòu)性能劣化的主要因素見下表。6.5.2現(xiàn)代橋梁維護(hù)技術(shù)結(jié)構(gòu)性能劣化因素具體原因設(shè)計不當(dāng)設(shè)計經(jīng)驗不足,計算模型有誤,構(gòu)造處理不當(dāng),基礎(chǔ)埋深不夠等。施工不當(dāng)材料使用未達(dá)到要求,結(jié)構(gòu)尺寸有誤,為趕工期基底處理不到位,混凝土低齡期加載等。橋梁超載原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,實際通行了大噸位荷載,或加鋪路面增加了恒載等。維護(hù)不當(dāng)沒有對伸縮縫、支座、排水設(shè)施等作及時維護(hù)和清理,沒有對鋼材或鋼筋局部銹蝕作修補(bǔ)。自然環(huán)境的惡化氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)有害物質(zhì)的侵蝕,比如氯化物侵蝕,下部基礎(chǔ)受沖刷淘空等。材料的腐蝕與老化鋼材腐蝕膨脹,混凝土碳化并對鋼筋失去保護(hù)作用,石料風(fēng)化等。設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的改變公路干線因技術(shù)改造而將荷載標(biāo)準(zhǔn)提高了一級,導(dǎo)致該干線上原有橋梁承載力的不足。在預(yù)測橋梁的壽命性能時考慮各種影響因素的不確定性??傮w上存在三種不確定性:由于內(nèi)在的隨機(jī)性產(chǎn)生的不確定性內(nèi)在的模糊性產(chǎn)生的不確定性知識缺乏或模型的不完善產(chǎn)生的不確定性6.5.2現(xiàn)代橋梁維護(hù)技術(shù)針對橋梁劣化,橋梁工程師在實際工程使用過程中,總結(jié)了如下的維護(hù)方法:灌漿法表面修補(bǔ)法增大截面加固法外層鋼筋采取環(huán)氧涂層防護(hù)法

陰極防護(hù)法粘貼鋼板加固法粘貼碳纖維布加固法改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法體外預(yù)應(yīng)力加固法6.6現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)對于簡支梁橋,當(dāng)橋墩及其基礎(chǔ)施工完畢后,為了將梁體結(jié)構(gòu)落在設(shè)計位置,通常采用兩種主要的施工方法,即就地澆筑法和預(yù)制安裝法。

6.6.1梁橋施工技術(shù)——就地澆注法:是通過直接在橋跨下面搭設(shè)支架,作為工作平臺,然后在其上面立模澆筑梁體結(jié)構(gòu)。這種方法適用于兩岸橋墩不太高的引橋和城市高架橋,或靠岸邊水不太深且無通航要求的中小跨徑橋梁?!A(yù)制安裝法:當(dāng)同類橋梁跨數(shù)較多、橋墩又較高、河水又較深且有通航要求時,通常便將橋跨結(jié)構(gòu)用縱向豎縫劃分成若干個獨立的構(gòu)件,放在橋位附近專門的預(yù)制場地或者工廠進(jìn)行成批制作,然后將這些構(gòu)件適時地運到橋孔處進(jìn)行安裝就位。對于懸臂體系和連續(xù)體系梁橋,其最大特點是,橋跨結(jié)構(gòu)上除了有承受正彎矩的截面以外,還有能承受負(fù)彎矩的支點截面,這也是它們與簡支梁體系的最大差別。因此,它們的施工方式與簡支梁大不相同。目前所用的施工方法大致可分為三類:——逐孔施工法:可分為落地支架施工和移動模架施工兩種。落地支架施工方法與簡支梁橋的就地澆筑法施工基本上相同。移動模架施工法是使用移動式的腳手架和裝配式的模板,在橋上逐孔澆筑施工。它像一座設(shè)在橋孔上的活動預(yù)制場,隨著施工進(jìn)程不斷移動連續(xù)現(xiàn)澆施工。支架法逐孔施工——節(jié)段施工法:節(jié)段施工法是將每一跨結(jié)構(gòu)劃分成若干個節(jié)段,采用懸臂澆筑或者懸臂拼裝(預(yù)制節(jié)段)兩種方法逐段地施工,節(jié)段施工完成后,將懸臂段合攏,然后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。懸臂澆筑法一般采用移動式掛籃作為主要施工設(shè)備,以橋墩為中心,對稱地向兩岸利用掛籃澆筑梁節(jié)段的混凝土,待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后,便張拉預(yù)應(yīng)力束,然后移動掛籃,進(jìn)行下一節(jié)段的施工。

——頂推施工法:在橋的一岸或兩岸開辟預(yù)制場地,分節(jié)段的預(yù)制梁身,并用縱向預(yù)應(yīng)力筋將各節(jié)段連成整體,然后應(yīng)用水平液壓千斤頂施力,將梁段向?qū)Π锻七M(jìn)。依頂推施力的方法又可分為單點頂推和多點頂推兩類。

連續(xù)梁頂推法施工混凝土拱橋的施工方法:按其主拱圈成型的方法可以分為以下三大類:就地澆注法、預(yù)制安裝法和轉(zhuǎn)體施工法。按照所使用的設(shè)備來劃分,包括以下兩種:支架施工法和懸臂澆筑法?!Ъ苁┕しǎ汉土菏綐虻挠兄Ъ苁┕は囝愃?,有關(guān)支架的類型、主拱圈混凝土澆筑的技術(shù)要求以及卸架方式等均與梁式橋相同。

5.6.2拱橋施工技術(shù)——懸臂澆筑法:和連續(xù)梁橋的節(jié)段施工法類似,不使用掛籃懸臂澆筑箱形拱:把主拱圈劃分成若干個節(jié)段,并用專門設(shè)計的鋼桁托架結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)澆混凝土的工作平臺。托架的后端鉸接在已完成的懸臂結(jié)構(gòu)上,其前端則用剛性組合斜拉桿經(jīng)過臨時支柱和塔架,再由尾索錨固在岸邊的錨碇上?!A(yù)制安裝法:按主拱圈結(jié)構(gòu)所采用的材料可以分為整體安裝法和節(jié)段懸拼法兩種。整體安裝法適合于鋼管混凝土系桿拱的整片起吊安裝,因為鋼管混凝土拱肋在未灌混凝土之前具有重量輕的優(yōu)點。節(jié)段懸拼法是將主拱圈結(jié)構(gòu)劃分成若干節(jié)段,先放在現(xiàn)場的地面或場外工廠進(jìn)行預(yù)制,然后運送到橋孔的下面,利用起吊設(shè)備提升就位,進(jìn)行拼接,逐漸延長直至成拱。利用伸臂式起重機(jī)在已拼接好了的懸臂端逐次起吊和拼接下一節(jié)段的施工示意圖。每拼接好一個節(jié)段,即用輔助鋼索臨時拉住,每拼完三節(jié),便改用更粗的主鋼索拉住,然后拆除輔助鋼索,供反復(fù)使用。適用于特大跨徑的拱橋施工?!D(zhuǎn)體施工法:將主拱圈從拱頂截面分開,把主拱圈混凝土高空澆筑作業(yè)改為放在橋孔下面或者兩岸進(jìn)行,并預(yù)先設(shè)置好旋轉(zhuǎn)裝置,待主拱圈混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后,再將它就地旋轉(zhuǎn)就位成拱。按照旋轉(zhuǎn)的幾何平面又可分為平面轉(zhuǎn)體施工法、豎向轉(zhuǎn)體施工法和平-豎相結(jié)合轉(zhuǎn)體施工法。主拱圈正處在平面旋轉(zhuǎn)過程中的。平面轉(zhuǎn)體施工法示意圖應(yīng)用扒桿吊裝系統(tǒng)對鋼管拱肋進(jìn)行豎向轉(zhuǎn)體施工的示意圖。它的主要施工過程是,將主拱圈從拱頂分成兩個半拱在地面胎架上完成,經(jīng)過對焊接質(zhì)量、幾何尺寸、拱軸線形等驗收合格后,由豎立在兩個主墩頂部的兩套扒桿分別將其旋轉(zhuǎn)拉起,在空中對接合攏。

斜拉橋主梁的施工方法大體上可以歸納為:①有支架施工法;②懸臂施工法;③頂推施工法和④轉(zhuǎn)體施工法四種。其中懸臂施工也有懸臂拼裝法和懸臂澆筑法兩種。

6.6.3斜拉橋施工技術(shù)——懸臂拼裝法:主要用于鋼主梁(桁架梁或箱形梁)的斜拉橋。優(yōu)點

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