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。(
* c9 k% m) s: }1 d; I8 F(一)有支架施工
9 x7 X* U5 `4 f0 x3 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。
0 U. O a, \0 _/ R! C' p6 ?1.拱架) f( E7 x7 h) s* k' x
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。
- R8 z. k0 h2 i1 s. c( ^1 k- s& R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。
* S/ c. o, V) z; t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。7 B! c6 l1 n* F, E
(1)满布式拱架7 l, P5 I2 v. ], U
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。- n+ O0 ^# U+ {0 i( j2 O
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:
) {( q5 f4 l- p* ^9 t/ U" C# D- Y1)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)。; W+ e3 t' `9 O
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 v" P1 @4 }5 e$ 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)。/ U- V- D1 E( R
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。
2 [! v' R: O; h/ 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。 ; u6 F7 W0 @ z3 Y2 x
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。 m" }+ O9 U3 |% C/ @- `
(2)拱式拱架0 B# `/ ^' x8 o7 k+ s
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。/ `1 q I$ Y6 B
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。 S; r3 n, `. K' C
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。
j- N S r2 S' c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。# {* f8 t& S+ O' g. u" ^' O2 c
拱桥的施工
0 z# }! C! M# [5 A+ z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)
+ ]/ w( E1 X* c( `+ |. k(一)有支架施工2 ^5 s% S/ F" L) y# g, u' n7 R( I \
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。
( w9 j0 G v2 T1.拱架' f: l% A! P; J
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。
' `$ v% x; N( N& \4 |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。; w q4 N( b8 t- ~: z: c- r
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。- }2 y5 ~ R; @# X5 p7 q
(1)满布式拱架: P f) c* f; ~( ]
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。8 m) o# F0 A8 o
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:' q' u. P: K0 g9 p% f) q' V5 B* L
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)。
" h! a# N2 N \9 K e1 N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。
# l+ W C& v+ ^& n2 }2 M$ D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)。
, o" I' p3 W7 W* J* [: K4 T+ \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。
5 d% c) Q% b6 p' w5 r2)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。
- C0 }1 |& a+ W- G# C1 W8 W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。 ) F' v0 \" Q' H6 l+ ~+ G
(2)拱式拱架
6 y/ R7 |- z( B) O& \0 Q. X0 |) g+ C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- p6 T2 _1 ^1 C0 I% b; k, _. u4 ^
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。
( ]( H/ J j* Z+ O% k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。5 w$ L0 h5 R5 U9 I; m6 q! D
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。 |