拱形橋如何用鋼管搭建

1. 拱橋的主要施工方法有哪些

按拱圈施工的拱架(支撐方式)可分為支架法、少支架法和無支架法；其中無支架施工包括纜索吊裝、轉體安裝、勁性骨架、懸臂澆築和懸臂安裝以及由以上一種或幾種施工方法的組合。

選用施工方法應根據拱橋的跨度、結構形式、現場施工條件、施工水平等因素，並經方案的技術經濟比較確定合理的施工方法。

中國建造拱橋的歷史要比以造拱橋著稱的古羅馬晚好幾百年，但中國的拱橋卻獨具一格。形式之多，造型之美，世界少有。有駝峰突起的陡拱，有宛如皎月的坦拱，有玉帶浮水的平坦的纖道多孔拱橋，也有長虹卧波、形成自然縱坡的長拱橋。

拱肩上有敞開的（如大拱上加小拱，現稱空腹拱）和不敞開的（現稱實腹拱）。拱形有半圓、多邊形、圓弧、橢圓、拋物線、蛋形、馬蹄形和尖拱形，可說應有盡有。

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拱橋是中國最常用的一種橋梁型式，其式樣之多，數量之大，為各種橋型之冠，特別是公路橋梁，據不完全統計，中國的公路橋中7%為拱橋。由於中國是一個多山的國家，石料資源豐富，因此拱橋以石料為主。

建於公元1990年，跨徑120m的湖南烏巢河大橋，是當今世界跨徑第一的石拱橋。中國建造的鋼筋混凝土拱橋的形式更是繁花似錦，式樣之多當屬世界之最，其中建造得比較多的是箱形拱、雙曲拱、肋拱、桁架拱、剛架拱等，它們大多數是上承式橋梁，橋面寬敞，造價低廉。

2. 什麼是腹箱（鋼管混凝土）

鋼管混凝土形式中的鋼管拱，橋梁中常見的拱形鋼管混凝土橋梁。整個拱形都為鋼管。整個鋼管拱下方，處在其腹部的灰色箱體，即為腹箱。

3. 求上承式混凝土拱圈施工方案

上承式混凝土拱圈施工方案
1拱圈說明
主拱圈採用等截面懸鏈線無鉸肋板拱,截面等高度0.8 m,矢跨比為1/6,拱軸系數為2.24;腹拱圈為等截面圓弧線肋板拱,截面等高度為0.6 m;拱圈混凝土設計標號為C40,主要工程量有C40砼:5 801.44 m3,鋼筋:1 485 t。
拱圈是拱橋的主要承重結構,是整個拱橋施工的關鍵環節。本工程根據實際情況擬採用滿棠支架法施工。在搭設拱架前平整場地,基底處理,拱架採用碗扣式腳手架搭設,上部採用木拱架調整成拱形。底模、側模及槽形模板採用竹膠板定型製作。鋼筋現場綁扎、焊接。拱圈砼採用商品砼,砼運輸車運輸,砼輸送泵入模。
2具體方案
2.1地基處理
現澆結構支架體系關鍵部位是橋下基礎處理,上部結構全長范圍內地基承載力應滿足所承受的全部荷載,保持支架不產生變形,不發生地基沉陷現象。本橋地基處理具體方法為:回填承台基坑整平壓實後,分層鋪築40 cm厚建築廢渣和20 cm厚砂礫,整平壓實後澆築10 cm～12 cm厚C20砼,砼面設置向右側0.5 %橫坡,以保證隔水、排水及平均分散支架的壓力。本橋第四跨處於瀟河中心,通過對瀟河水位、流量等進行調查,修築了8 m寬的漿砌片石便橋,以保證瀟河的正常水流,便橋上鋪設20 cm×20 cm方木,然後在方木上搭設支架。地基處理時特別注意對邊角薄弱部位的處理。
2.2支架安裝
本合同段支架擬採用碗扣式支架,支架上用木拱架調整拱形。首先根據鋼筋砼的荷載、模板支架的重量、施工荷載(人、料、機等)及其他可能產生的荷載(如保證設施荷載)等情況,對碗扣支架及木拱架的強度、剛度、穩定性及地基承載力進行驗算。支架的布置間距為橫橋向120 cm,縱橋向120 cm,步距為120 cm;木拱架橫橋向間距為120 cm,縱向每跨分9個區(1 m+2 m+3 m+4 m+10 m+4 m+3 m+2 m+1 m)。數量為能滿足橋梁8跨半幅同時施工。
碗扣支架鋼管規格為φ48 mm×3.5 mm,立桿上下均設可調節頂托,頂托上先鋪設15 cm×15 cm方木,方木上搭設木拱架,木拱架由10 cm×10 cm方木製作而成。可調頂托調節高度應滿足底模調整及脫架的凈高要求:托板頂距鋼管頂口距離約為16 cm,且底模調整就位後須保證頂托至少有12 cm的下調絲扣空間。可調頂托安裝前,應用機油清洗並將絲扣整個活動一遍,以保證安裝後的可用性與靈活性。施工時,技術人員應根據各點主拱底面標高值,扣除底模、木拱架尺寸並加上支架本身預拱值,定出支架頂托的標高。在安裝可調頂托過程中,應控制可調頂托伸出鋼管的長度不大於1/3頂托全長。支架底在砼基礎上橫橋向墊2根10 cm×10 cm×400 cm方木,方木要墊平墊實,防止鋼管底部脫空。
由於支架高差變化較大,為加強支架的穩定性,支架縱、橫向設置斜撐,斜桿與水平面夾角宜在45 ～60 之間,水平投影寬度在4 m～8 m之間,斜撐均採用旋轉扣件搭接連接,扣件螺栓應採用專用扳手施擰,斜桿搭接長度不小於0.4 m,搭接採用旋轉扣件至少兩道。木拱架之間採用拉桿、頂桿和斜撐來加強橫向連接。
鋼管及扣件、可調頂托配套且應符合質量標准。鋼管應順直、無裂紋、無損傷、規格統一、初始彎曲不得大於1/1 000;頂托調節絲扣應完好,不得碰傷絲,並須塗黃油保存,不得銹蝕。支架安裝操作及驗收嚴格按操作規程進行。
2.3底模安裝及預壓
2.3.1底模的裝配
施工時,首先由測量人員精確放樣出主拱圈底面控制標高線,即底模頂標高。向下推算頂托高程並掛線調整,頂托上安裝方木和已加工好的木拱架,方木之間、方木與木型拱架之間均以扒釘聯結;在木拱架上沿縱向每隔16 cm鋪設10 cm×10 cm×400 cm方木,然後上鋪底模,底模採用244 cm×122 cm×1.2 cm竹膠板製作,方木及竹膠板用鐵釘固定。竹膠板面板長邊沿縱橋向布置。橫向接縫設在帶木中間,接縫用雙面膠填縫處理;縱向接縫應採用木條鑲邊,以防接縫處漏漿及變形。面板與帶木用鐵釘固定,面板應順著帶木微彎,保證主拱曲線線形。
在主拱圈間隔槽范圍內,考慮到間隔槽內鋼筋焊接接頭需要的操作空間,將該范圍內的底模面板做成單獨的、可裝拆的結構,在鋼筋接頭施工時拆除該處底模面板,砼澆注前將底模面板復原。
模板面板採用竹膠板,竹膠板應符合以下質量要求:表面無腐朽、霉斑、鼓泡、脫膠、翹曲、凹陷、污染等現象,板邊平直、無缺損,強度、含水率、吸水率等性能應均符合建築工業行業標准JG/T3026-1995要求。面板的裁切應使用電動密齒鋸,模板製作及安裝的偏差應滿足工藝要求。模板所用帶木、方木應採用優質乾燥的松木。
模板製作與安裝允許偏差應滿足規范JTJ041-2000中的要求控制:拱圈平面中心線與設計中心線偏差不得大於8 mm;拱圈底板、側板、頂板厚度允許誤差:+10 mm、-0 mm;拱圈底面高程允許誤差+20 mm、-10 mm。
2.3.2底模放樣坐標的確定
底模放樣坐標值由設計院圖紙提供的主拱下緣坐標設置預拱度後的放樣坐標值確定,加上由於整個支架本身變形須設置的預拱度值確定。整個支架本身變形的預拱度值採用預壓試驗觀測與計算相結合的方法確定:①直接預壓區以基礎、支架的彈性變形量作為整個支架本身產生的預拱度值(非彈性變形已在壓重中基本消除);②未直接預壓重區域分別根據預壓試驗區域底模、鋼管變形量、填土基礎的沉降量,以及基礎支架總的彈性、非彈性值,綜合考慮各處拱圈自重荷載及鋼管支架高度,通過對變形量的計算與分析,定出各點整個支架本身產生的預拱度值,並以此作為支架本身變形須設置的預拱度值。各跨拱圈均按此預拱度值加設計院圖紙提供的主拱下緣設置預拱度後的放樣坐標值,並形成具體各點的底模放樣坐標值,安裝底模龍骨。
底模模擬荷載壓重方法:在底模帶木安裝完成而面板未鋪設時,選擇一跨全部進行預壓;根據此跨預壓觀測結果、基礎、鋼管支架的高度及各處拱圈截面的差別,在其他跨選擇典型區域預壓。在鋪好的帶木上堆碼砂袋,砂袋上放置鋼筋對支架及基礎進行預壓,壓重荷載按各處拱圈重量的1.2倍確定。在主拱兩拱腳、1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8處各設3個觀測點,共27個測點。認真觀測並作詳細記錄備案。
底模模擬荷載壓重要求:①壓重應至基礎沉降量不再產生明顯的沉降為止(觀測不少於24 h),才開始記錄壓重穩定標高;②壓重時,應根據區域的荷載情況堆碼相應重量的砂袋及鋼筋。總荷載應等於1.2倍設計荷載(誤差要求不超過±1 %),以減小荷載的誤差。2.4側模及槽型內模安裝
側模根據主拱圈各分段長度情況縱向分成2 m～3 m的小段,側模採用δ=12 mm復膜竹膠板面板,配以豎向帶木加勁,側模下端以固定於底模的木條限位及堵漏;頂端在主拱圈砼頂面之上兩側對向拉結;中部則現場根據情況布置鋼拉桿,以橫隔梁通過鋼拉桿與內模對拉。拉桿外套塑料套管,用以回收拉桿及固定模板間距,拉桿側模板端聯結採用可拆的H型螺母,以保證拱圈側面的外觀質量。
槽型內模以δ=12 mm復合竹膠板為面板,以加勁帶木為骨架,內模底板不作,只作側模即可,防止砼上浮擠壓變形。內模與內模、內模與側模間採用鋼拉桿對拉、拉桿外套塑料套管,現場技術人員視情況自定拉桿規格、間距及位置。
內模的安裝應注意內模的固定及內模間的固定,以防止砼澆注中砼上浮力及沖擊對內模影響,造成跑模。對於主拱圈底頂面坡度較大的位置,應在主拱圈底板及頂板砼面上壓蓋木板,以防砼溢出。
側模及內模均可場下加工,現場分塊組拼,可依照主拱曲線線形做成小段的折線形狀,應注意每段折線長度在拱腳區1/3跨徑范圍內不宜大於1.0 m,拱頂區1/3跨徑范圍內不宜大於 1.5 m。拼接中應將模板間縫隙用薄木條嵌縫,防止漏漿。
2.5拱圈鋼筋工程
2.5.1鋼筋基本要求
(1)本工程所用鋼筋應符合規范要求方能考慮進場使用。根據業主要求,全部使用長鋼集團的鋼材。
(2)鋼筋進場前要作相應試驗,合格後報監理工程師審核通過方可使用。
(3)鋼筋的進貨程序應符合瀟河大橋項目部材料進場檢驗程序。
(4)鋼筋進場後必須按規格分批驗收、堆存,不得混雜,應掛有標識。
(5)鋼筋的品種、規格、數量必須准確無誤,鋼筋的代用必須徵得監理工程師的同意方可操作。
2.5.2鋼筋加工
(1)鋼筋調直和清除污銹
鋼筋的表面應潔凈,使用前應將表面油漬、漆皮等清除干凈。鋼筋應平直、無局部彎折,成盤的鋼筋和彎曲的鋼筋均應調直。
(2)鋼筋的彎制和末端彎鉤應符合設計要求和規范JTJ041-2000中的規定。
(3)主拱縱向主筋加工應預先根據鋼筋接頭形式,滿足規范JTJ041-2000的要求,計算出每節段施工的主筋長度,且在場下先根據計算的長度將鋼筋焊接成為整根。
2.5.3鋼筋現場安裝與連接
(1)縱向主筋接頭位置均設在主拱圈施工間隔槽內。
(2)縱向主筋的現場連接主要採用焊接。焊接時兩鋼筋搭接端部應先折向一側,使兩接合鋼筋軸線一致。接頭雙面焊縫長度不小於5 d,單面雙面焊縫長度不小於10 d(d為鋼筋直徑)。
(3)縱向主筋的焊接接頭在鋼筋安裝時,應該滿足規范JTJ041-2000中的要求,即接頭長度區段內,同一根鋼筋不得有兩個接頭,配置在接頭長度區段內受力鋼筋,其接頭的截面面積,在受拉區不應超過總截面面積的50 %,焊接接頭長度區段指35 d(d為鋼筋直徑)且不小於50 cm。
(4)鋼筋焊接前必須進行試焊,合格後方可正式施焊,焊工必須有上崗證,焊條選擇應符合規范表JTJ041-2000中的規定。如監理工程師有要求,搭接焊接頭可現場取樣試驗。鋼筋接頭的焊接滿足規范JTJ041-2000中的要求。
(5)拱圈底模鋪好後,即測設中線、邊線、標高、標出各分段點及橫隔板的位置,作為安裝其他模板及綁扎鋼筋的依據。拱圈鋼筋安裝採用在橋下加工彎制,運至拱架上就地焊接及綁扎施工。鋼筋焊接綁扎順序按拱腳至拱跨1/4 段,先安箍筋後穿主筋的辦法;拱跨1/4 處至拱頂段先穿主筋後套箍筋,以利施工。主鋼筋接頭、箍筋及橫隔板鋼筋連接採用焊接;間隔槽鋼筋除縱橋向在焊接分段鋼筋時一次成型外,其餘的橫橋向鋼筋和箍筋可在澆築前綁扎。
(6)鋼筋綁扎時,應校核鋼筋網片間距,以保證鋼筋網片的保護層符合要求。
2.5.4鋼筋保護層
為確保砼外觀質量,減少保護層墊塊與模板接觸面積,在鋼筋與模板間設置塑料保護層卡子或墊塊,卡子中設半圓孔,套入外層鋼筋。墊塊不少於4個/m2,呈梅花型布置。
2.5.5預埋鋼筋
(1)拱腳處預埋鋼筋如與墩身鋼筋有沖突,主拱預埋鋼筋位置不動,適當移動墩身鋼筋。預埋鋼筋位置必須准確,固定牢固。
(2)主拱圈上腹拱圈預埋鋼筋及墊石預留鋼筋不得遺漏,腹拱圈預留鋼筋應按考慮腹拱圈設計、施工要求。
2.6主拱圈砼工程
本工程擬採用商品砼,由砼運輸車運至現場,砼輸送泵澆注入模。
2.6.1C40砼材料及砼的質量
(1)砼配合比應按有關規定進行驗證,其強度、和易性、耐久性等指標符合有關規范要求,合格後報監理工程師審核批准後方可使用。
(2)砼的砂率和坍落度應滿足泵送要求,砂率控制在 40 %～50 %,坍落度為13 cm～15 cm。
(3)砼的初凝時間不得小於8 h。採用高效優質減水劑,延長砼的初凝時間,改善和提高砼和易性。
砼的最大水灰比和最小水泥量應符合JTJ041-2000規范規定。
砼的砂、碎石、水泥採用配料機配料,配料機的計量系統應在校核合格期內。
砼的攪拌時間應符合規范JTJ041-2000中表10.4.2規定
砼運輸採用砼運輸車,砼從攪拌機倒出後,用砼運輸車運輸送到施工部位,時間不超過30 min。
2.6.2砼澆注
(1)拱圈砼施工時沿拱跨方向分段對稱澆注,准確控制兩端澆注速度,間隔槽位置設置在四分點和拱腳處,間隔槽寬度為1.6 m,各段接縫面與拱軸線垂直,按對稱原則先從拱腳開始澆注至四分點,再從拱頂向四分點澆注。各分段內砼應一次連續澆注完畢,因故中斷時,應澆注成垂直於拱軸線的施工縫,如已澆注成斜面,應鑿成垂直於拱軸線的平面或台階式結合面。間隔槽砼應待拱圈分段澆注完成後且其強度達到85 %設計強度和結合面施工縫處理後,由拱腳向拱頂對稱進行澆注。兩拱腳間隔槽砼應在最後澆注。每節段砼連續澆注不得中斷,保證在砼初凝時間內澆注完畢。
(2)砼振搗採用插入式振動器,振動器移動距離不得超過其作用半徑的1.5倍;與側模應保持在一定的間距,插入下層砼5 cm～10 cm,每一處振動完畢後應邊振動邊徐徐提出振動棒,應避免振動棒碰撞模板、鋼筋,插棒時布點均勻,對拐角和斜坡死角處應加密布點,不得漏振或過振。砼振搗原則:砼不再下沉、不再冒泡、表面開始泛漿後為止。
(3)主拱合攏段(1/4處)砼澆注時段應選擇在一天中溫度相對較低且處於溫度即將上升的凌晨,合攏溫度大約為8 ℃。
本工程為四跨一聯,先澆注第一至四跨右幅,第一至四跨右幅澆注完成後及時澆注第五至八跨右幅,八跨右幅澆注完成並達到設計強度85 %後方可卸架。澆注時盡量保證四跨同步澆注,同時合攏,選擇兩台泵車和能滿足連續澆注的一定數量的砼運輸車。
2.6.3砼養護及拆模
(1)砼澆注完成並初凝後,立即鋪土工布覆蓋灑水養護,養護時間不低於7 d,在砼初凝前不得受水沖蝕。
(2)養護期間溫度低於5 ℃時,應覆蓋保溫,不得向砼面上灑水。
(3)每節段砼澆注完畢後,接縫面開始泛白,強度約 2.5 MPa左右即進行鑿毛,處理後表面要不見白漿,可見毛糙的砼新鮮面為止。徹底清洗干凈鑿毛面。
(4)主拱圈須等養護試件強度達到設計強度的70 %,方可拆模。
2.7主拱圈支架落架
主拱圈混凝土最低強度達到設計的85 %後,即進行主拱圈卸架。卸架原則為少量、多次、均勻、對稱。支架卸落在橫橋向必須同時均勻卸落,在縱橋向從拱頂向拱腳逐排卸落,並保持左右兩側同步對稱進行。卸落設備應放在支架樑柱處,支架卸落時從跨中向兩端進行,模板卸落分階段進行,當達到一定的卸落量時,支架才能脫離梁體。施工中進行嚴密觀測,達到最佳卸架要求。
3各工序施工中必須達到的技術參數
3.1模板製作與安裝允許偏差
模板製作與安裝允許偏差除應滿足規范JTJ041-2000中表8.6.1及表8.6.2要求外,尚應滿足如下要求:拱圈平面中心線與設計中心線偏差不得大於30 mm;拱圈底板、腹板、頂板厚度允許誤差+10 mm、-5 mm;拱圈底面高程允許誤差+20 mm、-10 mm。
3.2鋼筋加工允許偏差
(1)受力鋼筋順長度方向加工後的全長 +5 mm,-10 mm
(2)彎起筋各部分尺寸±20 mm
(3)箍筋各部分尺寸±5 mm
3.3鋼筋安裝允許偏差
(1)同排受力鋼筋±20 mm
(2)兩排以上鋼筋的排距±5 mm
(3)鋼筋彎起點位置±20 mm
(4)箍筋、橫向分布筋間距±20 mm
(5)保護層厚度±10 mm
4其他注意事項
(1)主拱施工應嚴格按照各項施工安全操作規程進行。
(2)應做好河床支架基礎的防護工作,防止支架及基礎受到沖刷,同時應在橋位上游側施工便道上設置子堤,防止因偶然的河流高水位對支架的沖擊破壞。
(3)砼施工過程中嚴格保證質量,砼澆注完畢應立即進行養護,砼養護對砼質量保證至關重要,應嚴格按照有關工藝進行。
(4)主拱施工中的預埋鋼筋、泄水管及其他預埋件不得遺漏。
(5)電焊作業應符合電焊有關安全規定,避免燒傷、燙傷。立模後若需電焊,應注意保護模板不被燒傷。
(6)施工操作中應注意保護主拱圈施工監測的預埋設備。
(7)未盡事宜按《公路工程施工安全技術規程》(TJT076-95)及其他其關規程、規定辦理。
(8)拱橋是一種有推力的結構。橋台的質量對整個拱橋的安全性影響很大。砼澆築前必須將台後片石擋塊施工完畢。施工中也要注意及時進行台後填土並分層夯實。
(9)拱橋各階段施工均注意對稱均衡施工,以免拱軸線發生不正常變形,導致發生安全和質量事故。
(10)施工每階段均要進行施工觀測,控制主拱圈的變形。為了避免單向推力帶來的不利影響,施工時及早架設相鄰孔上部構造。
(11)主拱圈混凝土的內在質量和外在質量均嚴格控制。混凝土澆築時保證澆築進度和振搗密實,所有工作縫認真鑿毛清潔,確保新老混凝土的結合強度,並注意混凝土養生,所有主拱圈外表面均達到平整、光潔和全橋混凝土顏色一致。
(12)嚴格控制主拱圈的輪廓尺寸,施工誤差限制在施工規范允許范圍之內,防止主拱圈混凝土開裂和棱邊碰損,待混凝土強度達到有關要求後方可拆模。

4. 拱形橋是如何建造起來的

施工過程很繁瑣！~基本的，先是勘察設計院，勘察圖紙等基本內條件，承載力等。設計容院出圖，施工單位負責施工。具體要用從拱腳開始施工，中間合攏，過去石頭砌築，拱腳都是先固定好，兩邊對稱施工，現在都是用弧形模板，鋼管支架，混凝土施工。具體要看拱橋施工類別 ，是鋼筋混凝土拱橋還是圬工砌築，還是鋼結構等。具體的施工機械就不多說了。