拱桥是一种能充分发挥圬工及钢筋混凝土材料抗压性能、外型美观、维修管理费用少的合理桥型,因此被广泛采用。拱桥的施工,从方法上大体可分为有支架施工和无支架施工两大类。(4 z( x; ^6 S6 L6 N( d- [
(一)有支架施工
. ^. h9 D H+ G4 G+ r! a7 U6 n: r石拱桥、现浇混凝土拱桥以及混凝土预制块砌筑的拱桥,都采用有支架的施工方法修建,其主要施工工序有材料的准备,拱圈放样(包括石拱桥拱石的放样),拱架制作与安装,拱圈及拱上建筑的砌筑等。本节着重介绍后两个内容。# O8 o! Z- `4 Y4 r" t
1.拱架
2 d. e D5 r6 d5 Q/ V0 m& O砌筑石拱桥(或预制混凝土块拱桥)及就地浇筑混凝土拱圈等时,需搭设拱架,以支承全部或部分拱圈和拱上建筑的重量,并保证拱圈的形状符合设计要求。拱架要有足够的强度、刚度和稳定性。拱架的种类很多,按使用材料的不同可分为木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木拱架及“土牛拱胎”(即先在桥下用土或砂、卵石填筑一个“土胎”,然后在上面砌筑拱圈,砌成之后再将填土清除即可)等型式。& Q% g, \2 ~- z9 e* B0 f& X8 S1 B/ O
目前在修建中、小跨径的圬工拱桥时,仍常采用木拱架,故本节仅对木拱架作扼要的介绍。 X( _5 V+ K) G* v Z4 _% h. e3 Q2 b
木拱架按其构造形式可分为满布式拱架、拱式拱架及混合式拱架等几种。
: {3 \8 `: ?/ v, _; B \9 C& n) s(1)满布式拱架
8 `2 ^7 C; E1 T. f7 X& d6 J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。受洪水威胁大,在水深流急、漂流物较多及要求通航的河流上不能采用。% ]9 b6 P9 J' ] M; J( _# N
满布式拱架通常由拱架上部(拱盔)、卸架设备、拱架下部(支架)等三部分组成。一般常用的型式有:! c# l# s5 x, ]8 B
1)立柱式拱架,上部是由斜梁、立柱、斜撑和拉杆等组成的拱型桁架,下部是由立柱及横向联系(斜夹木和水平夹木)组成的支架,上、下部之间放置卸架设备(木楔或砂筒等)。
! }" O6 I3 d) n! D在斜梁上钉以弧形垫木以适应拱腹的曲线形状,通常将斜梁和弧形垫木合称为弓形木。弓形木支撑在立柱或斜撑上,长度一般为1.5m~2.0m。在弓形木上设置横梁,其间距一般为0.60m~0.70m,上面再纵向铺设0.02m~0.04m厚的模板),就可在上面砌筑拱石(或作现浇混凝土拱的底模板)。当拱架横向的间距较密时,也可不设横梁,而直接在弓形木上面铺设3cm~5cm厚的模板。
2 S) b6 j4 c: v0 H9 x立柱间距按桥梁跨径及承受拱圈重量的不同,一般在1.5m~5.0m之间。拱架在横桥向的间距一般为1.2m~1.7m,为了增强横向稳定性,拱架各片之间应设置横向联系(水平及斜向夹木)。
/ F( o9 F3 {3 A7 s8 Q. w9 F立柱式拱架的构造和制作都很简单,但立柱数目很多,只适用于跨度和高度都不大的拱桥。
6 u& D1 O8 L2 ?' p2)撑架式拱架是用少数框架式支架加斜撑来代替数目众多的立柱。木材用量较立柱式拱架少,构造上也不复杂,而且能在桥孔下留出适当的空间,减小洪水及漂流物的威胁,并在一定程度上满足通航的要求。因此,它是实际中采用较多的一种型式。 % u+ P+ F* {- g) r# }! u
无论是立柱式还是撑架式拱架,都应使构造简单,受力明确,避免采用复杂的节点和接头型式。拱架应具有足够的强度、刚度和整体稳定性。连接处要紧密,以保证拱架在荷载作用下变形最小且变形曲线圆滑。满布式拱架常用的节点构造。 5 e1 }* ?6 W8 E' [7 e* y. `! H
(2)拱式拱架4 b" V0 D/ e7 E9 ~
与满布式拱架相比较,拱式拱架不受洪水、漂流物的影响,在施工期间能维持通航,适用于墩高、水深、流急或要求通航的河流。. P+ N. Z" B/ M+ ^
三铰桁式拱架是拱式木拱架中常用的一种形式,其材料消耗率低,但要求有较高的制作水平和架设能力。三铰木桁拱架的纵、横向稳定应特别注意。除在结构构造上须加强纵横向联系外,还需设抗风缆索,以加强拱架的整体稳定性。在施工中还应注意对称均匀地砌筑,以加强施工观测。
: a1 B+ M1 | u5 x& P8 Q0 [在选择拱架型式后,要对拱架构件的强度进行验算,另外还要对拱架的受弯构件进行挠度验算。) c( b' r! y. F% P$ C7 S8 s
拱架在承受荷载后,将产生弹性变形和非弹性变形。另外当拱圈砌筑完毕,强度达到要求而卸落拱架后,拱圈由于承受自重、温度变化及墩台位移等因素影响,要产生弹性下沉。为了使拱轴线符合设计要求,必须在拱架上预留施工拱度,以便能抵消这些可能发生的垂直变形。6 f2 u- p9 w. W0 L/ n O3 \
拱桥的施工4 n! O# V+ d" j) j
拱桥是一种能充分发挥圬工及钢筋混凝土材料抗压性能、外型美观、维修管理费用少的合理桥型,因此被广泛采用。拱桥的施工,从方法上大体可分为有支架施工和无支架施工两大类。(拱桥的组成)
9 I' }! B+ u% L(一)有支架施工
! h4 ]0 g9 c! V L' Q石拱桥、现浇混凝土拱桥以及混凝土预制块砌筑的拱桥,都采用有支架的施工方法修建,其主要施工工序有材料的准备,拱圈放样(包括石拱桥拱石的放样),拱架制作与安装,拱圈及拱上建筑的砌筑等。本节着重介绍后两个内容。
& a% m9 Q j3 w/ Z3 ^' C; @0 f* c1.拱架. k2 x6 F( A5 y, n8 a/ a% s
砌筑石拱桥(或预制混凝土块拱桥)及就地浇筑混凝土拱圈等时,需搭设拱架,以支承全部或部分拱圈和拱上建筑的重量,并保证拱圈的形状符合设计要求。拱架要有足够的强度、刚度和稳定性。拱架的种类很多,按使用材料的不同可分为木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木拱架及“土牛拱胎”(即先在桥下用土或砂、卵石填筑一个“土胎”,然后在上面砌筑拱圈,砌成之后再将填土清除即可)等型式。+ L8 M) v+ K6 f' S
目前在修建中、小跨径的圬工拱桥时,仍常采用木拱架,故本节仅对木拱架作扼要的介绍。
" Y( b% u6 K" \, k木拱架按其构造形式可分为满布式拱架、拱式拱架及混合式拱架等几种。
$ t3 s$ i g5 D) p3 g. r! {(1)满布式拱架2 u+ ]7 Q' ~/ R# h/ r- |
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。受洪水威胁大,在水深流急、漂流物较多及要求通航的河流上不能采用。
" V/ s2 o- t4 q满布式拱架通常由拱架上部(拱盔)、卸架设备、拱架下部(支架)等三部分组成。一般常用的型式有:
* q8 T& A* ^4 P# l4 Z1)立柱式拱架,上部是由斜梁、立柱、斜撑和拉杆等组成的拱型桁架,下部是由立柱及横向联系(斜夹木和水平夹木)组成的支架,上、下部之间放置卸架设备(木楔或砂筒等)。* u! ~4 ~: N0 C8 U: H
在斜梁上钉以弧形垫木以适应拱腹的曲线形状,通常将斜梁和弧形垫木合称为弓形木。弓形木支撑在立柱或斜撑上,长度一般为1.5m~2.0m。在弓形木上设置横梁,其间距一般为0.60m~0.70m,上面再纵向铺设0.02m~0.04m厚的模板),就可在上面砌筑拱石(或作现浇混凝土拱的底模板)。当拱架横向的间距较密时,也可不设横梁,而直接在弓形木上面铺设3cm~5cm厚的模板。
3 q* p$ Y; m' C7 T# m) B7 r; t' M4 i立柱间距按桥梁跨径及承受拱圈重量的不同,一般在1.5m~5.0m之间。拱架在横桥向的间距一般为1.2m~1.7m,为了增强横向稳定性,拱架各片之间应设置横向联系(水平及斜向夹木)。9 X+ E4 s! E' Y
立柱式拱架的构造和制作都很简单,但立柱数目很多,只适用于跨度和高度都不大的拱桥。, V) p0 u6 r* C. k" O% H
2)撑架式拱架是用少数框架式支架加斜撑来代替数目众多的立柱。木材用量较立柱式拱架少,构造上也不复杂,而且能在桥孔下留出适当的空间,减小洪水及漂流物的威胁,并在一定程度上满足通航的要求。因此,它是实际中采用较多的一种型式。
) B4 X/ j# |& Q2 l# U2 v, e无论是立柱式还是撑架式拱架,都应使构造简单,受力明确,避免采用复杂的节点和接头型式。拱架应具有足够的强度、刚度和整体稳定性。连接处要紧密,以保证拱架在荷载作用下变形最小且变形曲线圆滑。满布式拱架常用的节点构造。
# `* z3 l$ u* e(2)拱式拱架
- [% W3 o( {+ C% N# t与满布式拱架相比较,拱式拱架不受洪水、漂流物的影响,在施工期间能维持通航,适用于墩高、水深、流急或要求通航的河流。/ B- Z8 x2 x! w1 u( H/ x1 g
三铰桁式拱架是拱式木拱架中常用的一种形式,其材料消耗率低,但要求有较高的制作水平和架设能力。三铰木桁拱架的纵、横向稳定应特别注意。除在结构构造上须加强纵横向联系外,还需设抗风缆索,以加强拱架的整体稳定性。在施工中还应注意对称均匀地砌筑,以加强施工观测。
o5 y& O. S7 w0 o5 A0 O1 J* e8 G在选择拱架型式后,要对拱架构件的强度进行验算,另外还要对拱架的受弯构件进行挠度验算。: |2 v9 S9 \4 E9 M& p1 P Y/ r: Y8 x
拱架在承受荷载后,将产生弹性变形和非弹性变形。另外当拱圈砌筑完毕,强度达到要求而卸落拱架后,拱圈由于承受自重、温度变化及墩台位移等因素影响,要产生弹性下沉。为了使拱轴线符合设计要求,必须在拱架上预留施工拱度,以便能抵消这些可能发生的垂直变形。 |