【劉效堯】淺議橋梁上部結(jié)構(gòu)施工
2011-11-07 來源:中國橋梁網(wǎng)

摘要:本文對橋梁基本工法進(jìn)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(gè)世紀(jì)初便寫的,至今仍適用;世紀(jì)之交橋梁施工技術(shù)突飛猛進(jìn),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(shí),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(yù)制可以與下部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工,節(jié)約總工期;(2)梁段存放時(shí)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(dá)到一天一對;(4)但是需要的預(yù)制、運(yùn)輸、起吊、安裝的設(shè)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(yù)制場占地較大。短線法工廠化水平高,需要依次將預(yù)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(lǐng)先國內(nèi)從設(shè)計(jì)到施工完整實(shí)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安裝工法(1985年)

        圖3 長線法和短線法預(yù)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(shè)備,自誕生以后廣為應(yīng)用。正常狀態(tài)下,每個(gè)節(jié)段施工周期10天比較適中,7天比較緊湊。節(jié)段長度4~8m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(shè)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法,發(fā)明了豎向轉(zhuǎn)體工法。在百米深谷上架設(shè)拱橋時(shí),將半拱豎直澆注,待達(dá)到強(qiáng)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(wù)川自治縣凈跨120米的鋼筋混凝土拱橋——珍珠大橋,因架設(shè)的拱架垮塌,轉(zhuǎn)而采用了拱體負(fù)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     2< xmlnamespace prefix ="o" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

 

橋名

國家

修建年

跨徑(m

Lussia人行橋

意大利

1953

70

Storms河橋

南非

1954

100

Argentobl

德國

1985

145

Uchinokure

日本

1988

37

Senpiro

日本

1992

60

Sanganme

日本

1999

90

Koubaru keikoku Ohashi

日本

2002

135

Nervion河橋A

西班牙

2001

60

Nervion河橋B

西班牙

2003

60

Miraflores高架橋

西班牙

2005

132

 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(shí)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Alconétar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(shí)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(biāo)高澆注,豎向轉(zhuǎn)體并同時(shí)提升或壓低旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。當(dāng)?shù)孛娓叱梯^低時(shí),旋轉(zhuǎn)加提升;當(dāng)?shù)孛娓叱梯^高時(shí),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1—2倍,特別適合于跨徑50m—250m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(yīng)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(shè)計(jì)為雙向四車道,時(shí)速50公里,T形鋼構(gòu)混凝土橋?yàn)殡p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(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)盤,200噸的液壓千斤頂帶動鋼絞線緩緩旋轉(zhuǎn),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(shí)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451km+800m至452km+000m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(shí)現(xiàn)成功轉(zhuǎn)體。該轉(zhuǎn)體立交橋?yàn)殡p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2×45米,轉(zhuǎn)體橋面總寬28米。是京廣鐵路石家莊以南同時(shí)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(dá)75.74度,兩項(xiàng)指標(biāo)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(shí)針方向轉(zhuǎn)172度,關(guān)嶺岸的轉(zhuǎn)體將按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)102度后才能合龍成拱。歷時(shí)6小時(shí)(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(yùn)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。合龍前是T構(gòu),頂板中配有預(yù)應(yīng)力束。

    

圖14滬杭客運(yùn)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(yīng)用纜索吊裝工法,一般首選懸臂工法;因?yàn)楣氨呈乔€,無法行走設(shè)備,纜索吊裝與斜拉扣索配合適用于拱橋架設(shè)。構(gòu)件可以從河中起吊,不需要纜索運(yùn)輸(圖12、圖17);混凝土料可以從岸邊吊運(yùn),需要纜索運(yùn)輸(圖13)。南京大勝關(guān)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(guān)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(yīng)用纜索吊裝工法逐段安裝,四渡河特大橋?yàn)?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.軌索移梁工法

湖南矮寨橋發(fā)明了軌索移梁工法,解決深谷懸索橋吊裝梁段的難題。首先在主梁上平面位置,用懸索橋的吊桿臨時(shí)懸掛軌索,利用安裝在軌索上的行走小車移動主梁節(jié)段,到位后再用主纜索吊機(jī)安裝主梁節(jié)段就位(圖19)。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19矮寨橋軌索移梁工法(2010年)


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