1、第三篇桥梁工程概论第一章 概述第一节 桥梁工程的地位和作用桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科。它与房屋工程一样，也是用石、砖、木、混凝土、钢筋混凝土和各种金属材料建造的结构工程。桥梁工程按其使用功能分为：公路桥梁；铁路桥梁；城市桥梁；水渠桥梁；厂内运输桥梁；管线桥梁等。n桥梁既是一种功能性的结构物，也往往是一座立体的造型艺术工程，是一处景观，具有时代的特征。n大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，对创造良好的投资环境，促进地域性的经济腾飞，起到了关键性作用。n桥梁工程不但在工程规模上约占公路总造价的10%20%，而且往往也是交通运输的咽喉，是保证全线早日通车的关键。第二
2、节古代桥梁简述桥梁是人类在生活和生产活动中，为克服天然障碍而建造的建筑物，也是有史以来人类所建造的最古老、最壮观和最美丽的建筑工程，她体现了一个时代文明与进步。古代桥梁所用材料，多为木、石、藤、竹之类的天然材料。锻铁出现以后，开始建造简单的铁桥。世界上现存最古老的石桥在今希腊的伯罗奔尼撒半岛，是一座用石块干砌的单孔石拱桥（公元前1500年左右）。在古代，罗马人和中国人在建造石拱桥方面具有辉煌的历史。最著名的是今法国南部尼姆城的加尔得石拱桥。该桥建于公元前18年，全长275m，最大跨径24.4m。今意大利威尼斯的利亚托桥是1416世纪文艺复兴时期桥梁的代表作，该桥长48.2m，宽22.5m，跨度
3、27m。全桥用大理石装饰，雕凿精美，线条流畅。我国文化悠久，是世界上文明发达最早的国家之一。就桥梁建筑而言，我们的祖先曾写下了不少光辉篇章。据史料记载，在距今约3000年的周文王时，已在渭河上架过大型浮桥。汉唐以后，浮桥的运用日趋普遍。近代的大跨径吊桥和斜拉桥也是由古代的藤、竹吊桥发展而来的。全世界都承认我国是最早有吊桥的国家，距今约有3000年历史。在唐朝中期，我国已发展到用铁链建造吊桥，而西方在16世纪才开始建造铁链吊桥，比我国晚了近千年。我国保留至今的四川泸定县大渡河铁索桥（1706年）全长100m。n几千年来修建较多的古代桥梁要属石桥。n我国于10531059年在福建泉州建造的万安桥，
4、长达800多米，共47孔，是世界上尚保存着的最长、工程最艰巨的石拱桥。n我国于1240年建造并保存至今的福建漳州虎渡桥，总长约335m，某些石梁长达23.7m，每根宽1.7m，高1.9m，重达200多吨，足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。n举世闻名的河北省赵县的赵州桥（建于公元605年）就是我国古代拱桥的杰出代表。该桥净跨37.02m，宽9m，拱圈两肩各设两个跨度不等的腹拱，既减轻自重，又便于排洪。像这样的敞肩拱桥，欧洲到19世纪中叶才出现，比我国晚了一千二百多年。n我国石拱桥的建造技术在明朝时流传到日本，促进了文化交流，并增进了友谊。第三节 我国近代桥梁建筑的成就解放前，由于封建制度
5、的长期统治，帝国主义列强的侵入和腐朽的社会制度，我国交通事业落后，可供通车的公路、桥梁很少，质量低劣，与当时世界上桥梁建筑技术相比，处于很落后的状态。新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的公路桥梁建设事业，取得了空前的、举世瞩目的成就。已建成了不少结构新颖、技术复杂、规模宏大的大跨径桥梁，已进入世界桥梁工程的先进行列。一、钢桥1959年，第一座长江大桥武汉长江大桥的建成，既结束了我国万里长江无桥的状况，又标志着我国修建大跨度钢桥的技术水平达到了新的起点。1969年又成功建成了南京长江大桥，这是我国自行设计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代大型桥梁。n60年代，在地势险要，山多谷深的成昆铁
6、路线上，修建了各种体系的大跨径钢桥。n在公路上也修建了一些大跨度钢桥，如19661969年在四川省建成钢箱拱桥和钢桁拱桥，主跨径达180m。n1972年建成的山东北镇黄河大桥，主桥采用4112m栓焊连续钢桁梁桥。n迄今，我国长江上已飞架起10余座钢铁长龙。n至90年代初，我国已建成的公路悬索桥已有40余座，其跨径均在200m以上。1995年在广东建成的汕头海湾大桥，跨径为452m，为我国开创了建造现代公路悬索桥的先河。1996年建成的西陵长江大桥，跨径达900m。1997年在广东虎门珠江大桥，跨径达888m。1999年在江苏建成的江阴长江大桥，桥跨度达1385m，排名世界第四。n等等这些，表明
7、我国在钢桥设计和施工技术上都接近了世界水平。二、预应力混凝土梁桥n50年代，我国在修建大量小跨径钢筋混凝土梁桥的同时，开始对预应力混凝土桥梁进行了试验研究。于1956年在公路上建成了第一座跨径为20m的预应力混凝土简支梁桥之后，这种桥梁得到广泛推广。n1976年建成洛阳黄河公路大桥，之后又相继建成郑州黄河大桥和开封黄河大桥，跨径达到50m，全长均在3km以上。n目前我国已建成跨径最大的预应力混凝土简支梁桥，是1985年浙江飞云江桥，跨径达62m。n60年代中，我国首次采用平衡悬臂施工法建成一座T型刚构桥。之后于1971年用此法建成了福建乌龙江大桥，为我国修建大跨径预应力桥梁迈出一大步。n目前我
8、国最大跨径的同类桥型是1980年建成的重庆长江大桥，最大跨径174m。n我国修建预应力混凝土连续梁桥的起步较晚，近十多年来，已修建了几十座连续梁桥。n进入80年代，用平衡悬臂法施工的大跨度预应力混凝土箱形连续梁桥也获得了迅速发展。跨径在100m以上的有：1985年建成的湖北沙洋汉江桥，主跨径为63m+6111m+63m，全长1819m，该桥首次采用2000t级盆式橡胶支座；1986年建成的湖南常德沅水大桥，主跨径为84m+3120m+84m，全长1408m；1991年建成的云南省六库怒江大桥，主跨径为85m+154m+85m；1996年通车的广东南海九江公路大桥，主桥跨度为50m+100m+2
9、160m+100m+50m；是目前我国跨度最大的预应力混凝土连续梁桥。n1988年建成的广东番禺洛溪大桥，主桥为4跨（65m+125m+180m+110m），具有双壁墩的不对称连续刚构桥，其最大跨径180m居当时亚洲同类桥梁之冠。n1996年建成的湖北黄石长江大桥，主跨为245m，主桥全长达1060m，连续长度居世界首位；n1997年建成的广东虎门辅航道桥，主跨达到270m，跃居世界同类桥梁的首位。三、斜拉桥n在世界桥梁建筑中，1955年建成了第一座现代钢斜拉桥。n我国从1975年开始修建两座试验桥，此后，修建斜拉桥高潮迭起。n80年代已修建了20余座预应力混凝土斜拉桥，其中跨度超过200m的
10、有8座，如济南黄河公路大桥；天津永定河桥；山东东营黄河桥等；n从90年代起，我国斜拉桥的建设，跨径突破400m，开始进入世界先进行列。n据统计，全球已建成的各类斜拉桥总数达300多座，其中跨径达400m或以上的总计约31座，而我国已有9座，占世界总数的1/4以上。n迄今为止，中国已成为世界上建造斜拉桥最多国家。如19911997年上海相继建成的南浦、杨浦和徐浦三座大桥，主桥主跨跨径分别为423m、602m、590m，其中杨浦大桥主跨径为目前世界同类桥梁之最。另外，南京长江二桥跨径更大，为628m。四、石拱桥和钢筋混凝土拱桥我国修建拱桥历史悠久，在建国初期就修建了大量经济美观的石拱桥。60年代就
11、建成了云南盘江长虹桥，跨径达112.5m。1972年又建成四川丰都县的九溪沟大桥，跨径达116m。1991年在湖南建成乌巢河石拱桥，跨径达120m，是世界上跨径最大的石拱桥。1964年我国创建的双曲拱桥，因其材料省、造价低、施工简便和外形美观等优点，很快在全国公路上得到应用和推广。目前这种双曲拱桥跨径在百米以上的共有16座，最大跨径达150m的是1969年在河南建成的前河大桥。n在拱桥的施工技术方面，除了支架施工外，对于大跨径拱桥，目前已广泛采用无支架施工。n从70年代中期起，随着缆索吊装技术和转体施工方法的发展，为了提高拱桥施工中构件的稳定性和加强主拱的整体性，对于较大跨径的拱桥已采用薄壁箱
12、形拱桥来取代双曲拱桥。n1982年建成了跨度达170m的四川攀枝花市7号桥。n1988年用无平衡重转体法建成了四川涪陵乌江桥，跨度达200m。n1990年成功地用劲性钢骨架代替钢拱架的四川宜宾金沙江桥，跨度150m。n90年代开始兴起的钢管混凝土拱桥，又使大跨径拱桥的建造得到了进一步发展。n1995年用此法建成的广东南海三山西桥，跨径达200m。n1998年用此法修建的广西三岸邕江桥，跨径270m；以及正在设计即将施工的广州高速公路Y髻沙大桥，跨径360m。n以钢管作为劲性骨架，再外包混凝土修建成箱形拱架，可进一步加大拱桥的跨径，并且能免除钢管的防腐养护工作。n1996年，用此法建成的广西邕宁
13、县邕江大桥，跨径312m，为目前世界跨径最大的钢筋混凝土类拱桥；n1997年，用此法建成的四川万县长江大桥跨径420m，其跨径为钢筋混凝土拱桥的世界之最。n我国还成功地用悬臂施工法建成了多座钢筋混凝土桁式组合拱桥，其中跨度达最大的是贵州江界河大桥，跨度330m，居同类桥型的世界之最。n据统计，我国目前已建成单跨在100m以上的拱桥约115座，而单跨在百米以上的所有其他类型桥梁总计也不到90座。n至今为止，国外所有单跨在百米以上的拱桥也不到90座，比中国的还少。n可以说，拱桥在我国建桥史上占有主要地位，从90年代起，我国拱桥已跃居世界先进行列。五、桥梁基础工程我国在深水急流中修建了不少桥梁，以积
14、累了丰富的深水基础工程的设计和施工经验。在修建武汉长江大桥时，在世界首次采用了大型管柱基础来取代气压沉箱的施工方法。之后此法得到了推广和发展，管柱直径从1.5m发展到5.8m，水下深度达64m。在沉井施工方面，成功采用先进的触变泥浆套下沉技术，大幅度减少了圬工数量，大大加快了下沉速度。南京长江大桥1号墩基础的沉井在土层中下沉了53.5m。江阴长江大桥，其支撑悬索的北岸锚碇沉井的平面尺寸达69m51m，埋深58m。n大型深水基础施工，成功采用双壁钢围堰内抽水封底、并加管柱钻孔的形式，围堰直径达3040m。n另外，大直径钻孔灌注桩技术已取得一定成果。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和
15、分类 道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其它线路道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其它线路（铁路或公路）等障碍时，为了保持道路的连续（铁路或公路）等障碍时，为了保持道路的连续性，就需要建造专门的人工构造物性，就需要建造专门的人工构造物桥梁来跨桥梁来跨越障碍。越障碍。第一节桥梁的基本组成第一节桥梁的基本组成 路面标高l0l0l0低水位设计水位高水位桥台桥垮结构支座桥墩基础H1Hhhll桥梁由上部结构（或桥垮结构）和下部结构（或桥墩或桥台）组成。l桥垮结构：它是线路中断时跨越障碍的主要承重结构。它不仅需要承受桥梁自身的恒荷载，而且还需要承受很大的车辆荷载。l桥墩和桥台：它是支撑桥垮结构并将恒载和车
16、辆等活载传至地基的建筑物。l通常设置在桥两端的称为桥台，它除起支撑桥垮结构作用外，还起到连结路堤、抵御路堤压力、防止路堤填土滑坡和塌落。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类l在两桥台之间设置的支撑桥垮结构的建筑物即为桥墩l桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，统称为桥基础。它是确保桥梁安全的关键。l下图为一公路桥梁的全貌：路面标高l0l0l0低水位设计水位高水位桥台桥垮结构支座桥墩基础H1Hhhl第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类n支座：桥梁中在桥垮与桥墩或桥台的支撑处所设置的传力装置。主要起传递荷载和允许桥垮结构一定的变形之作用。n锥形护坡：在路堤与
17、桥台衔接处，桥台两侧设置的石砌建筑。用来保证迎水部分路堤边坡的稳定。n低水位：在枯水季节的最低水位。n最高水位：洪峰季节河流中的最高水位。n设计水位：桥梁设计中按规定设计洪水频率计算所得的高水位。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类n净跨径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩或桥台之间的净距，用l0表示；对于拱式桥是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。下图为一拱桥概貌。拱圈（肋）锥形护坡拱轴线拱上结构拱顶拱脚桥墩基础f0fl0l桥台拱桥概貌第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类n总跨径：是指多孔桥梁中各孔净跨径总合，亦称桥梁孔径（l0），它反映桥下泄洪
18、水的能力。n计算跨径：对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，用l表示；对于拱式桥，是指两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。桥垮结构的力学计算是以l为基准。桥梁全长或桥长：是指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，以L表示。桥梁高度或桥高：是指桥面与低水位之间的高差或桥面与桥下线路路面之间的距离，以H1表示。桥下净空高度：是指设计洪水位或计算通航水位至桥垮结构最下缘之间的距离，以H表示。它应保证能安全排洪，并不得小于该河流通航所规定的净空高度。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类n建筑高度：是指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离，
19、以h或h表示。n容许建筑高度：公路（或铁路）定线中所确定的桥面（或轨顶）标高，对通航净空顶部标高之差。显然，桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。见下图。通航净空顶部容许建筑高度h设计水位桥下净空高度第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类n净矢高：（对于拱式桥）是指拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离，以f0表示。n计算矢高：是指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离，以f表示。n矢跨比：是指拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高f与计算跨径l之比（f/l），亦称拱矢度。n标准跨径：它是指两相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中线至桥
20、台台背前缘之间的距离；对于拱式桥，则是指净跨径，以lb表示。第二节桥梁的主要类型一、桥梁的基本体系n 现代桥梁，从受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等方面来阐述桥梁各种体系的特点。1、梁式桥n梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其它结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需要用抗弯能力强的材料来建造。目前在公路上应用最广的是预制装配式的钢筋混凝土简支梁桥。其优点是结构简单、施工方便、对地基承载力要求不高，但跨径不大。l 公路梁式桥常用的截面形式：实心梁矮肋梁空心梁T形梁上述截面形式常用于仅承受正弯矩的简支梁桥，
21、且跨径不大。公路梁式桥常用的截面形式：多室箱形梁大挑臂箱形梁带横肋的箱梁带金属腹板的组合箱梁上述截面形式常用于需承受正、负弯矩的悬臂式或连续式梁桥。n2、拱式桥拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力，同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。由于拱桥的承重结构以受压为主，因此，常用抗压能力强的圬工材料（砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。为了确保拱桥能安全使用，下部结构和地基必须能经受住很大的水平推力的不利作用。在地基条件不适于修建具有强大推力的拱桥的情况下，可采取两种办法修建
22、拱桥：建造水平推力由钢或预应力筋做成的抗拉系杆来承受的系杆拱桥。做成有绞拱（两绞拱、三绞拱）n按承重方式不同，拱桥可有三种形式：下承式桥梁：车辆主要在承重结构（拱或梁）之下行驶。上承式桥梁：车辆主要在承重结构（拱或梁）之上行驶。中承式桥梁n拱式桥梁常用的拱圈或拱肋横截面形式：板拱圈肋板拱圈双曲拱圈箱形拱圈矩形拱肋n拱式桥梁常用的拱圈或拱肋横截面形式：工字形拱肋箱形拱肋钢管混凝土拱肋n3、刚架桥n刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构。n梁和柱的连接处具有很大的刚性。n在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处具有水平反力，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。n因此，刚架桥跨
23、中的建筑高度可以做得较小。nT型刚构桥：它是修建较大跨径钢筋混凝土桥曾采用的桥型；它是结合了刚架桥和多孔静定悬臂梁桥的特点发展起来的一种多垮结构；对于普钢混T型刚构，由于悬臂根部的负弯矩很大，不仅钢材用量大，而控制混凝土裂缝亦成为关键，跨径亦不能做得太大。n预应力混凝土工艺的发展，使得T型刚构桥和连续刚构桥得到了很大的推广。由于采用用悬臂安装或悬臂浇筑施工，可加速施工速度，克服了在江河或深谷中搭设支架困难。n见右图多跨连续刚桥，属多次超静定结构，在设计中一般应减小墩柱的抗弯刚度，不然的话会在结构内引起较大的附加内力。为了降低附加内力，往往将两侧的边跨设置活动支座。4、吊桥缆索吊杆塔架n传统的吊
24、桥（也称悬索），均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构，在竖向荷载作用下，通过吊杆式缆索承受很大阻力，通常需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。n吊桥是具有水平反力（拉力）的结构。n现代吊桥，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，结构自重轻，能以较小的建筑高度跨越其它任何桥型无与伦比的特大跨度。n吊桥的结构刚度较差，在车辆动荷载和风荷载作用下，桥有较大的变形和振动。n5、斜拉桥n斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。n高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。这样，跨度较大的主梁就像一根多点弹性支撑（吊起）的连
25、续梁一样工作，从而可使主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，既节省结构材料，又大幅度地增大桥梁的跨越能力。n斜拉桥的结构刚度大，抵抗风振的能力比悬索桥好。n斜索在立面上布置的形式：竖琴形扇形放射形n斜拉桥塔柱的形式（在行车方向）：独柱型双柱型门型H型n斜拉桥塔柱的形式（在行车方向）：A型宝石型倒Y型倒Y型n6、组合体系桥梁n根据结构的受力特点，由几种不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。n其形式主要有：1）、梁和拱的组合体系优点：两者相互配合，共同受力。由于吊杆作用，减小了梁中弯矩。梁拱连结在一起，对桥墩没有推力。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类2）、钢梁与悬吊系统组合
26、3）、钢梁与斜拉系统组合第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类4）、斜拉索与悬索系统组合第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类二、桥梁的其它分类简述1、按用途来划分：公路桥；铁路桥；公路铁路两用桥；农桥；人行桥；运水桥（渡槽）专用桥。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类 2、按桥梁全长分特殊大桥 L500m；大桥 100L500m；中桥 30 L 100m；小桥 5 L 20m。3、按主要承重结构所用材料分圬工桥；钢筋混凝土桥；预应力混凝土桥；钢桥；木桥。第二章桥梁的基本组成和分类第二章桥梁的基本组成和分类 4、按跨越障碍物性质分跨河桥；跨线桥（立交
27、）；高架桥（跨越深谷以代替高路堤）；栈桥（将车道升高至周围地面以上并使其下面的空间可以通行车辆或作其他用途）5、按上部结构的行车道位置分上承式桥；下承式桥；中承式桥。第三章桥梁施工技术概述n为了多快好省地进行桥梁施工，应事先对全桥的工程根据技术状况、水文条件、机械设备能力、劳动力等条件作出全面规划，主要包括：拟定切实可行的施工方案；安排施工进度计划；确定合理的施工场地布置。对于某些复杂工艺，还需在施工前安排适当的科学试验工作。l钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的施工分为现浇现浇和预制安装预制安装两大类。第三章桥梁施工技术概述n预制安装法施工的优点：上下部结构可平行施工，工期短；混凝土收缩徐变的影响
28、小，质量易于控制；有利于组织文明生产。缺点：需设置预制场地；须拥有必要的运输和吊装设备；当预制块件之间的受力钢筋中断时需要作接缝处理。第三章桥梁施工技术概述n现浇法施工的优点：无需预制场地；不需大型吊运设备；梁体的主筋不中断。n缺点：工期长；施工质量不如预制容易控制；对于预应力混凝土梁，由于收敛和徐变引起的预应力损失较大。n近年来，随着吊运设备和预应力工艺的不断提高，预制安装施工方法已在国内外得到普遍推广。第一节钢筋混凝土简支梁的制造工艺n一、钢筋混凝土简支梁的制造工艺（一）模板和简易支架n应符合下列要求：1.具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中可能产生的各项荷载；2.保证工程
29、构造物的设计形状、尺寸及各部分之间位置的正确性；3.构造和制作力求简单，装拆既要方便又要尽量减少构件的损伤；4.模板的接缝务必严实、紧密，以确保新浇筑混凝土在强烈振动下不致漏浆。n桥梁施工常用的模板，按制作材料分：木模板；钢模板；钢木结合模板。n目前我国公路桥梁使用最多的是木模板，但从使用周转次数上、预制质量上看，钢模板将逐步得到推广使用。n支架：现浇梁桥时，在梁下搭设的用来支撑模板、浇筑的钢筋混凝土以及其它施工荷载重量的支架。目前在桥梁施工中采用较多的是木支架，并以立柱式支架居多。近年来，对中、小型公路桥梁已开始采用工具式钢管脚手架。（二）钢筋工作钢筋工作的特点：加工工序多，包括钢筋整直、切
30、断、除锈、下料、弯制、焊接或绑扎成型等。由于钢筋的规格和型号尺寸比较多，且钢筋加工质量在浇筑混凝土后无法检查，因此，须严格控制钢筋工作的施工质量。在钢筋焊接过程中，由于温度变化，钢筋骨架会产生翘曲变形，同时在焊缝内将引起甚至会导致焊缝开裂的收缩应力。为防止或减小这种变形应力，应采取双面焊。n在焊接操作上应采用分层跳焊法，即从骨架中心向两端对称地、错开地焊接。如下图所示1234567891011121314151617181920212223242526272829303132n在同一断面处，如钢筋层次多，各道焊缝应互相交错跳焊。如下图112113221233313123778899128812
31、321 （三）混凝土工作 混凝土包括拌制、运输、灌注和振捣、养护以及拆模等工序。1、混凝土的拌制混凝土一般应采用机械搅拌，上料的顺序，一般是先石子，此水泥，后砂子。如需掺加附加剂，应先将附加剂调成溶液（指可溶性附加剂），再加入拌合水中，与其他材料拌匀。目前，为了提高干硬或半干硬性混凝土的和易性、减少混凝土的单位用水量以提高其强度，并且达到节约水泥用量的目的，可在混凝土中掺用减水剂。在整个施工过程中，要注意随时检查和校正混凝土的流动性或塔落度，严格控制水灰比。2、混凝土的运输混凝土应以最少的运转次数、最短的距离迅速从搅拌地点运往灌注位置。混凝土从拌合机内卸出、经运输、灌注直至捣固完毕的时间不能超
32、过规定的时间，否则，应在灌注点检验其稠度，并制作实验快检验其强度。若混凝土自高处倾落时，为防止离析，其自由倾落高度不宜超过2m；超过2m时，应采用溜管、溜槽或串筒输送。倾落高度大于10m时，串筒内应附设减速叶片。n3、混凝土的灌注灌注混凝土前一定要仔细检查模板和钢筋尺寸，预埋件的位置等是否正确，并要检查模板的清洁、润滑和紧密程度。必须根据混凝土的拌制能力、运距与灌注速度、气温及振捣能力等因素，认真制定混凝土的灌注工艺。当构件的高度较大时，应才采用分层浇筑当采用插入式振捣器振捣时，浇注层厚度为振捣器作用部分长度的1.25倍。用平板式振捣器振捣时，浇注厚度不超过20cm。当用侧向附着式振捣器振捣时
33、，浇注层厚度一般为3040cm。第三章桥梁施工技术概述中小跨径的T梁一般均采用水平层浇筑。对于又高又长的梁体，当混凝土的供应量跟不上按水平层浇筑的进度时，可采用斜层浇筑，由梁的一端浇向另一端。水平层浇筑斜层浇筑n浇筑空心梁板，一般先浇筑底板，再立芯模，扎焊顶面钢筋，然后灌注肋板与面板混凝土，待混凝土初凝后，即可抽卸芯模。n分层浇筑时，应在前层混凝土开始凝结之前，就将次层混凝土灌注捣实完毕。一般上下层灌注时间相隔不宜超过1小时（气温在30以上时）或1.5小时（气温在30以下时）。n如果在灌注次层时前层混凝土已经凝结，则要待前层混凝土的强度超过1200kpa时，按结合缝处理后才可灌注次层混凝土。4
34、、混凝土的振捣混凝土拌合料具有受振时产生暂时流动的特性，此时其中的粗骨料靠重力向下沉落并互相滑动挤紧，故料间的空隙被流动性大的水泥砂浆所充满，而空气则形成小气泡浮到混凝土表面被排出，从而达到提高其强度和内实外光的要求。混凝土振捣设备有：插入式振捣器、附着式振捣器、平板式振捣器和振动台。平板式振捣器用于大面积混凝土施工，如桥面、基础等。附着式振捣器是挂在模板外部振捣，借助振动模板来振捣混凝土，对模板要求较高，而振动效果不是太好，常用于薄壁构件，如梁肋等。插入式振捣器，常用的是软管式，只要构件断面有足够的地方插入振捣器，而钢筋又不太密时，其效果比平板式及附着式要好。在选用振捣器时应注意：对于石料粒
35、径较大的混凝土，应选用频率较低，振幅较大的振捣器为好；反之则宜选用频率较高、振幅较小的振捣器。混凝土每次振捣的时间要很好掌握，振捣时间过短或过长均不利，一般以振捣至混凝土不再下沉、无显著气泡上升、混凝土表面出现薄层水泥浆、表面达到平整为适度。5、混凝土的养护及模板拆除混凝土中水泥的水化作用过程，就是混凝土凝固、硬化和强度发育过程。它与周围环境的温度、湿度有着密切的关系。因此，混凝土浇筑后即需要进行适当的养护，以保持混凝土硬化发育所需要的温度和湿度。目前在桥梁施工中，采用最多的是在自然气温条件下（5以上）的自然养护法。为了加速模板周转和施工进度，亦可采用蒸汽法养护混凝土。混凝土经过养护，当强度达
36、到设计强度的2550%时，就可拆除梁的侧模，超过设计强度70%就可吊起主梁。二、预应力混凝土简支梁桥的制造工艺 预应力混凝土简支梁桥按制作工艺分为：先张法和后张法。1、先张法简支梁的制造工艺先张法的制梁工艺是在灌注混凝土前张拉预应力筋，张拉预应力筋，将其临时锚固在张拉台座上，然后立模浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度（不低于标号的 70%）时，逐渐将预应力筋放松，这样就因预应力筋的弹性回缩通过其与混凝土之间的粘结作用，使混凝土获得预应力。先张法一般可采用台座法施工（见下图）n重力式台座构造示意图承力架预应力筋夹具定位钢板横梁台面 （二）后张法简支梁的制造工艺后张法制梁的步骤是：先制作留有预应力筋
37、孔道的梁体；待其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固；最后进行孔道压浆并浇筑梁端封头混凝土。后张法工序较先张法复杂（如需预留孔道、穿筋、灌浆等）、且构件上耗用的锚具和埋设件等增加了用钢量和制作成本。由于后张法不需要强大的张拉台座，便于在现场施工，而且又适于配置曲线形预应力筋的大型和重型构件制作，因此，目前在公路桥梁上得到广泛应用。三、装配式简支梁桥的安装 （一）预制梁的运输装配式简支梁桥的主梁通常在施工现场的预制场或在桥梁厂内预制。从工地预制场至桥头的运输，称厂内运输。通常需铺设钢轨便道，由预制场的龙门吊车或木扒杆将梁装上平车后用绞车牵引运抵桥头。当采用水上浮吊架梁而需要
38、使预制梁上船时，运梁便道应延伸至河边能使驳船靠拢的地方，为此就需要修筑一段装船用的临时栈桥。当预制场距桥工地甚远时，通常可用大型平板车、火车或驳船将梁运至工地存放，或直接运至桥头或桥孔下进行架设。（二）预制梁的安装预制梁的安装是装配式桥梁施工中的关键性工序。应结合施工现场条件、桥梁跨径大小、设备能力等具体情况，从节省造价、加快施工速度和充分保证施工安全等方面来合理选择架梁的方法。简支式梁、板构件的架设，不外乎起吊、纵移、横移、落梁等工序。从架梁的工艺类别可分为：n陆地架设；n浮吊架设；n利用安装导梁或塔架；n缆索的高空架设。一）陆地架设法1、自行式吊车架梁在桥不高，场内又可设置行车便道的情况下
39、，用自行式吊车架设中、小跨径的桥梁十分方便。此法视吊装重量不同，可采用单吊或双吊两种。特点：机动性好，不需要动力设备，不需要准备作业，架梁速度快。一般吊装能力为。国外已达到以上。、跨墩门式吊车架梁对于桥不太高，架桥孔数又多，沿桥墩两侧铺设轨道不困难的情况，可采用一台或两台跨墩门式吊车来架梁。除了吊车行走轨道外，在其内侧还应铺设运梁轨道，或设便道用拖车运梁。梁运到后，就用门式吊车起吊、横移，并安装在预定位置。当一孔架完后，吊车前移，再架设下一孔。在水深不超过，水流平缓、不通航的中小河流上，亦可搭设便桥并铺轨后用门式吊车架设。、摆动排架架梁用木排架或钢排架作为承力的摆动支点，由牵引绞车和制动绞车控
40、制摆动速度。当预制梁就位后，再用千斤顶落梁就位。此法适用于小跨径桥梁木排架制动绞车、移动支架架梁对于高度不大的中、小跨径桥梁，当桥下地基良好，能设置简易轨道时，可采用木制或钢制的移动支架来架梁。随着牵引索前拉，移动支架和梁一起沿轨道前进，到位后再用千斤顶落梁就位。制动绞车二）浮吊架设法、浮吊船架梁在海上和深水大河上修建桥梁时，用可回转的伸臂式浮吊架梁比较方便。这种架梁方法，高空作业较少，施工比较安全，吊装能力大，工效高，但需要大型浮吊。浮吊架梁时需要在岸边设置临时码头来移运预制梁，国外目前采用浮吊的吊装能力已达以上。、固定式悬臂浮吊架梁在缺乏大型伸臂式浮吊时，可采用钢制万能杆件或贝雷钢架拼装固
41、定式的悬臂浮吊进行架梁。用此法架梁时，需要在岸边设置运梁栈桥，以便浮吊从栈桥上起运预制梁。三）高空架设法1、联合架桥机架梁此法适合于架设中、小跨径的多跨简支梁桥，其优点是不受水深和墩高的影响，并且在作业过程中不阻塞通航。联合架桥机由一根两跨长的钢导梁、两套门式吊机和一个托架（又称蝴蝶架）三部分组成。导梁顶面铺设运梁平车和托架行走的轨道。门式吊车顶横梁上设有吊梁用的行走小车。为了不影响架梁的净空位置，其立柱底部还可做成在横向内倾斜的小斜腿，这样的吊车俗称拐脚龙门架。2 21 11122门式吊车托架钢导梁n联合架桥机架梁2 21 11122门式吊车托架钢导梁n架梁操作工序如下：在桥头拼装钢导梁，铺
42、设钢轨，并用绞车纵向拖拉导梁就位；拼装蝴蝶架和门式吊机，用蝴蝶架将两个门式吊机移运至架梁孔的桥墩（台）上；由平车轨道运送预制梁至架梁孔位，将导梁两侧可以安装的预制梁用两个门式吊机起吊，横移落梁就位；将导梁所占位置的预制梁临时安放在已架设的梁上；用绞车纵向拖拉导梁至下一孔位后，将临时安放的梁架设完毕；在已架设的梁上铺接钢轨后，用蝴蝶架顺次将两个门式吊车拖起并运至前一孔的桥墩上。如此反复，直至将各孔梁全部架设好为止。2、闸门式架桥机架梁在桥高水深的情况下，可用闸门式架桥机（或称穿巷式吊机）来架设多孔中、小跨径的装配式梁桥。架桥机主要由两根分离布置的安装梁、两根起重横梁、一套可伸缩的钢支腿三部分组成
43、。安装梁用四片钢桁架或贝雷桁架拼组而成，下设移梁平车，可沿铺在已架设的梁顶面的轨道行走。两根型钢组成的起重横梁支撑在安装梁上的平车上，平车能沿铺在安装梁顶面的轨道上行走，梁上设有带复式滑车的起重小车。安装梁可伸缩支腿起重横梁111-1n其架梁步骤为：将拼装好的安装梁用绞车纵向拖拉就位，使可伸缩支腿支撑在架梁孔的前墩上；前方起重横梁运梁前进，当预制梁尾端进入安装梁巷道时，用后方起重横梁将梁吊起，继续运梁前进至安装位置后，固定起重横梁；借起重小车落梁安放在滑道垫板上，并借墩顶横移将梁（除一片中梁）安装就位；用以上步骤并直接用起重小车架设中梁，整孔梁架完后即铺设移运安装梁的轨道。重复上述工序，直至全
44、桥架梁完毕。n用此法架梁，由于有两根安装梁承载，起吊能力较大，可以架设跨度较大较重的的构件。n当梁较轻时，用此法可能不经济。安装梁可伸缩支腿起重横梁111-1闸门式架桥机架梁四、悬臂体系和连续体系梁桥的施工特点（一）钢筋混凝土悬臂体系和连续体系梁桥的施工特点普通钢筋混凝土的悬臂体系和连续体系梁桥，由于主梁的长度和重量大，一般很难像简支梁那样将整根梁一次架设。目前在修建钢筋混凝土的此类桥时，主要是采用搭设支架模板就地浇筑的施工方法。由于悬臂梁和连续梁在中墩处是连续的，而桥墩的刚性远比临时支架的刚性大得多，因此，在施工中必须设法消除由于支架沉降不均而导致梁体在支撑处的裂缝。、当不可能在初凝前一次浇
45、完整根梁时，一般就在墩台处留出工作缝。如下图所示1234567若施工支架中采用了跨度较大的梁式构件时，由于支架的挠度线将在梁的支撑处有明显转折，因此在这些部位上也应设置工作缝。工作缝宽度不小于0.81.0m。如下图所示123456789有时为了避免设置工作缝的麻烦，也可采取不设置工作缝的分段浇筑法，如图所示。142534、5段须待1、2、3段强度达到2500kpa后才能浇筑。对长跨径的桥垮结构，从适应施工条件和加少混凝土收缩应力出发，也需要设置适当数量的工作缝。（二）预应力混凝土悬臂体系梁的施工特点n悬臂施工法建造预应力混凝土桥梁时，不需要在河中搭设支架，而直接从已建墩台顶部逐段向跨径方向延伸
46、施工，如下图所示。如果将悬伸的梁体与墩柱做成刚性固结，这样就构成了能最大限度发挥悬臂施工优越性的预应力混凝土T型刚架桥。由于悬臂施工时梁体的受力状态，与桥梁建成后使用荷载下的受力状态基本一致，这就节省了施工中的额外消耗，简化了工序，使得设计和施工达到完美统一。n用悬臂施工法建造悬臂桥梁，要比建造T型刚架桥复杂一些。因为在施工中需要采取临时措施使梁体与墩柱保持固结，而待梁体自身达到稳定状态时，又要恢复梁体与墩柱的铰接性质，对此尚需调整所施加的预应力以适应这种体系的转换。n该法适应强，目前不仅用于悬臂体系桥梁施工，而且还广泛用于大跨径预应力混凝土连续梁桥、混凝土斜拉桥、钢筋混凝土拱桥施工。n按照梁
47、体的制作方法，悬臂法施工可分为：悬臂浇筑；悬臂拼装。n1、悬臂浇筑法悬臂浇筑施工是利用悬吊式的活动脚手架（或挂篮），在墩柱两侧对称的浇筑梁段混凝土（每段长25m），每浇筑完一对梁段待达到规定强度后就张拉预应力筋并锚固，然后向前移动吊篮，进行下一梁段施工，直到悬臂端为止。下图为一挂篮结构简图底模架承重结构锚固系统工作平台行走结构n用挂篮浇筑墩侧第一对梁段时，需将两侧挂篮的承重结构连在一起，待浇筑到一定长度后再将两侧挂篮的承重结分开。n如果墩顶位置过小，开始用挂篮浇筑发生困难，可以设立局部支架来浇筑墩侧的头几段，然后再安装吊篮。n悬臂浇筑一般采用由快凝水泥配制的4060号混凝土。在自然条件下，浇筑
48、后3036小时，混凝土强度可达到标准强度的70%左右。n目前每段施工周期为510天。n工艺流程：移挂篮装底、侧模装底、肋板钢筋和预留孔道装内模装顶板钢筋和预留孔道浇筑混凝土养生穿预应力筋、张拉和锚固孔道压浆。n主要优点：不需占很大预制场地；逐段浇筑，易于调整和控制梁段位置，整体性好。n主要缺点：梁体部分不能与墩柱平行施工，施工周期较长，而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。n最长采用悬臂浇筑法施工的跨径为。、悬臂拼装法悬臂拼装法施工是在工厂或桥位附近将梁体沿轴线划分成适当长度的块件进行预制，然后用船或平车从水上或从已建成部分桥上运至架设地点，并用活动吊机等起吊后向墩柱两侧对
49、称均衡地拼装就位，张拉预应力筋。重复这些工序直至拼装完全部块件为止。n预制块件的长度取决于运输、吊装设备的能力，实践中已采用的块件长度为1.46.0m，块件重量为14至170t。n从桥垮结构和安装设备统一来考虑，块件的最佳尺寸应使重量控制在3560t。n预制块件要求尺寸准确，特别是拼装接缝要密贴，预留孔道的对接要顺畅。n通常，采用间隔法来预制块件，使得先完成块件的端面成为浇筑相邻块件的端模。n在浇筑相邻块件之前，应在先浇块件端面涂刷肥皂水等隔离剂，以便分离出坑。2134567891011块件预制n预制块件的悬臂拼装可根据现场布置和设备条件采用不同的方法来实现。n当靠岸边的桥跨不高且可在陆地或便
50、桥上施工时，可采用自行式 吊车、门式吊车来拼装。n对于河中桥孔，可采用水上浮吊进行安装。n如果桥很高、或水流湍急而不便在陆上、水上施工时，就可利用各种吊机进行高空悬拼施工。n下图表示用沿轨道移动的吊机进行悬臂拼装。n下图表示用拼拆式活动吊机，进行悬拼的示意图。n吊机的承重结构与悬臂浇筑法中挂篮的相仿，不过在吊机就位固定后其中平车可沿承重梁顶面的轨道纵向移动，以便拼装时调整位置。n下图表示用缆索起重机吊运和拼装块件简图。n此法适用于跨度不太大，块件重量也较轻的场合。n在无法用浮运设备运送块件至桥下而需要从桥的一岸出发修建多孔大跨径预应力混凝土桥梁时，可采用特制的自行式的悬臂闸门式吊机进行悬臂拼装
