第一讲桥梁发展简介及施工分类课件

大家好大家好桥桥 涵涵 施施 工工 技技 术术第第1讲讲 总论总论1.1 桥桥梁施工技梁施工技术术的的发发展展简简史史1.2 桥桥梁施工与各有关因素的关系梁施工与各有关因素的关系1.3 桥桥梁施工方法概述及施工方法的梁施工方法概述及施工方法的选择选择1.4 桥桥梁施工前的准梁施工前的准备备 1.1 桥桥梁施工技梁施工技术术的的发发展展简简史史 原始桥的踪影：西藏墨脱藤网桥赵州桥：该桥采用纵向并列砌筑，它将大拱圈纵分为28圈，每圈由43块拱石组成，这样每块拱石重在1t左右，用石灰浆砌筑。为了提高拱圈的强度和整体性，在拱石表面凿有斜纹，在拱石的纵向间安放一对腰铁(铁箍)，在主拱跨中拱背上设置5根铁拉杆，并在拱顶石砌筑时采用刹尖方法使拱石挤压紧密。仅从赵州桥的施工技术来分析，也不难看出古代工匠是十分熟悉拱桥的受力特性，其施工技术完全符合理代科学技术的结论，这也是赵州桥能完好保存至今的一个重要原因。位于福建的万安桥为五墩六孔木拱廊屋桥。桥长98.2米、宽4.7米，舟形墩，不等跨，最短拱跨为10.6米，最长拱跨为15.2米。泉州洛阳桥又称万安桥，其石梁共300余根，每根重2030t，这样重的梁在当时采用“激浪以涨舟，悬机以弦牵”的方法架设，据分析就是利用潮汐的涨落控制船只的高低位置，使石梁浮运，起落，并以“悬机”牵引就位。古代工匠仅用人工、简单工具和借助自然力建造大桥，这也是现代浮运架设的原始雏型 颐和园十七孔桥 颐和园玉带桥 主桥采用双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥。主跨跨径423m，一跨过江，通航净空46m。主桥桥面为6车道，桥全长8346m，主桥长846m，浦东引桥长3746m,浦西引桥长3754m。上海南浦大桥 苏通大桥总长8206米，其中主桥采用2088米的七跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥，为世界第一大跨径斜拉桥；专用航道桥为548米的钢连续梁桥，属同类桥梁工程世界第二。苏通长江公路大桥乌巢河大桥位于湖南省凤凰县沱江源头的乌巢河峡谷的县道上全长241m，主跨为120m的双肋石拱桥，腹拱为9孔13m，南岸引桥3孔13m，北岸引桥1孔15m。结构轻盈，造型美观，该桥是目前世界上最大跨径石拱桥记录的保持者。乌 巢 河 桥八一桥建成于1936年，原名中正桥，系木面桥梁。1949年全国解放后，对大桥进行了改建，并更名为“八一桥”。1995年，省委省政府决定重建一座具有时代特征的现代化大桥，以此取代“八一桥”。赣江大桥建于1958年，是铁路、公路两用桥，共分南北两段，其中南段长618米，北段长514米，它是火车来往南昌的一个要道，更是京九铁路来昌的唯一通道，对促进南昌地区及整个江西经济的发展都举足轻重的作用。南昌生米大桥属特大桥，桥长2234米大桥。主桥采用7522828875米中承式钢管砼系杆拱桥型，计算行车速度60公里/小时，桥面净宽以及引道宽度为35米，概算总投资6.04亿元，2008年4月30日通车。大桥由五部分组成，包括：北岸连接线工程、英雄大桥（跨赣江北支大桥，上图）、扬子洲高架桥、洪都大桥（跨赣江南支大桥下图）、南岸连接线工程。大桥主线全长约9.5公里，设计行车速度为每小时60公里，主桥断面设计为双向8车道，主桥两侧加设1.5米的人行道，桥面有效宽35.5米，红线控制宽度70米，总占地约1866亩 。2009年2月28日正式通车。国内外桥梁施工发展概述国内外桥梁施工发展概述 ：随着世界各国技术、经济的进步，交通事业有了很大的发展。由于交通量的猛增和人们物质文化要求的提高，对道路和桥梁的要求也越来越高，就桥梁而言主要表现为：1)对桥梁功能的要求越来越高；如桥梁的跨越能力、通过能力、承载能力等，2)对桥梁造型的艺术要求越来越高。特别是城市桥梁，往往被作为城市的特征，其建筑造型成为重要的评定条件，3)对桥梁的环保要求越来越高：如对行车污染和噪声限制等，4)对桥梁的施工速度、施工质量和管理水平的要求有所提高，施工中普遍采用大型机具设备快速施工。上述要求对不同的国家和地区会提出不同的具体要求，总之桥梁工程应尽量达到经济实效、技术先进、安全舒适、美观实用、快速质好的要求。施工技术放到了相当重要的位置，而“最少用料”的问题已退居为次要的位置。为此，施工技术的发展和进步表现在以下几个方面：1)对于中小跨桥梁构件更多地首先考虑工厂(场)预制，采用装配式结构。2)悬臂施工技术在建造大路径桥梁中应用最多，其施工效率较高，特别是预应力混经土桥梁，由于充分利用了预应力结构的受力特点，而得以迅速发展。3)桥梁机具设备向着大功能、高效率和自动控制的方向发展，尤其是深水基础的施工机具，大型起吊设备长大构件的运输装置，高吨位的预应力设备，大型移动模架绕丝机等等。4)依据桥粱结构的体系、路径、材料和结构的受力状况可以更方便、合理地选取最适合的施工方法。1.2 桥梁施工与各有关因素的关系桥梁施工与各有关因素的关系一、施工与设计的关系一、施工与设计的关系 桥梁施工与设计有着十分密切的关系，特别对于体系复杂的桥梁，往往不能一次按图完成结构施工，如连续梁桥的施工常需要经历若干次结构体系的转换。因此，在考虑设计方案时，要考虑施工的可能性、经济性与合理性，在技术设计中要计算施工各阶段的强度(应力)、变形和稳定性，桥梁设计要同时满足施工阶段与营运阶段各项要求。在施工中，通过各种途径和方式来校核与验证设计的准确性，形成设计与施工互相配合、相互约束、不断发展的关系。桥梁结构的施工应忠实地按设计要求完成。在施工之前，施工人员需要对设计图纸、说明书、工程预算和施工计划，主要施工阶段的强度、应力、挠度等有关文件和图纸进行详细地研究，掌握设计的内容与要求，进行必要的复算，按照设计要求处理施工方法的一些细节，编制施工计划、购置施工设备和材料。而在进行桥梁设计时，必须根据实际情况确定施工方法和步骤。由于设计与施工的不可分割关系，在我国当前的工程招标中，很多部门已经实行设计单位与施工单位结合起来作为一个投标实体，互相合作共同制定投标方案。这样的标书能较全面地反映设计思想，可用性强，工程设计也更有实际意义。二、施工与工程造价的关系二、施工与工程造价的关系 近年来，在国内外的桥梁工程建设中，材料费用占整个工程造价的比例有所下降，而施工费用和劳动力的工资所占的比例在上升，特别对于特大跨径和结构比较复杂的桥梁更是如此。因此，施工费用对工程造价有着举足轻重的影响。影响桥梁施工费用的主要因素是构件制作的费用、架设费用和工期。桥梁工程要将相当数量的钢材和混凝土材料进行运输、制作和组装，要使用大量的劳动力和多种机具设备，并且要长时间在野外条件下进行作业。为了尽量缩短工期，确保经济而又安全地施工，则在桥梁设计中要充分考虑结构是否便于制作和架设，要制定周密的施工计划，以缩短工期减少施工管理费用，降低桥梁造价。我国近年来建造的某些预应力混凝土斜拉桥，按照其跨越能力和材料用量指标是相当经济的，但在相应的施工总造价上要比其他类型桥梁的经济指标高，其原因主要在于施工技术和施工管理方面。当前，缩短工期、尽早通车所带来的经济效益和社会效益越来越受到重视。如广珠公路的四座大桥，是连接着广州市和珠海市的主要通道原四处均为渡口，通车常受阻。广珠公路的全线通车在对外开放，发展经济，方便人民，缩短行路时间等方面带来了很高的社会效益。仅从经济上看，每天即可从公路上回收34万元。所以认真研究施工问题是十分必要的，它愈来愈受到建桥工作者的重视。结合我国当前的施工水平，在桥梁施工中的主要问题有：1)提离施工队伍的素质，要培养一批技术熟练、应变能力强的施工技术专业人员；2)提高施工机械化的程度，做到机具设备配套，达到机具使用的较高效率；3)组织专业化施工，使技术力量、机具设备得到充分的利用；4)加强施工的科学管理，使工程质量、施工期限、工程造价处于最优状态。三、施工与组织管理的关系三、施工与组织管理的关系 工程的施工管理是一门管理科学，要按照社会主义市场经济原则和现代企业制度进行工程管理，目前国家在项目管理上实施了项目法人责任制、招标投标制、工程监理制和合同管理制。管理的目标要求在施工中进行投资控制、质量控制和进度控制。按照合同要求，并以经济合同为纽带，以提高工程管理水平为目标，使建设方、施工方及监理方形成相互制约、相互协作、互相促进的建设项目管理运行体制。桥梁施工主要是指桥梁的施工技术。在进行桥梁初步设计时就应确定工程的基本施工方法；在工程施工中，结合已有的机具设备和施工能力，制定各施工阶段的施工程序和施工文件。组织管理是制定周密的施工计划，确保在规定的工期内优质、安全地完成设计图纸所要求的工程内容。1.3 桥梁施工方法概述及施工方法的选择桥梁施工方法概述及施工方法的选择一、下部结构施工一、下部结构施工扩大基础扩大基础桩和管柱基础桩和管柱基础沉井基础沉井基础地下连续墙基础地下连续墙基础组合基础组合基础二、上部结构的施工二、上部结构的施工1 1、就地浇筑法、就地浇筑法 就地浇筑法是在桥位处搭设支架，在支架上浇筑桥体混凝土，达到强度后拆除模板、支架。就地浇筑施工无需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，梁体的主筋可不中断，桥梁整体性好。它的缺点主要是工期长，施工质量不容易控制；对预应力混凝土梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大；施工中的支架、模板耗用量大，施工费用高；搭设支架影响排洪、通航，施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。2 2、预制安装法、预制安装法 在预制工厂或在运输方便的桥址附近设置预制场进行梁的预制工作，然后采用一定的架设方法进行安装。预制安装法施工一般是指钢筋混疑土或预应力混凝土简支梁的预制安装。预制构件安装的方法很多，各需不同的安装设备，可根据施工的实际情况合理选择。预制安装法施工的主要特点：1)由于是工场生产制作，构件质量好，有利于确保构件的质量和尺寸精度，并尽可能多地采用机械化施工；2)上下部结构可以平行作业，因而可缩短现场工期；3)能有效利用劳动力，并由此而降低了工程造价；4)由于施工速度快，可适用于紧急施工工程；5)将构件预制后由于要存放一段时间，因此在安装时已有徐变引起的变形。3、悬臂施工法、悬臂施工法 悬臂施工法是从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装。前者称悬臂浇筑施工，后者为悬臂拼装施工。悬臂施工的主要特点：1)桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要承受由施工而产生的弯矩，因此悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用，如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等；2)非墩梁固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩、梁临时固结，因而在施工过程中有结构体系的转换；3)采用悬臂施工的机具设各种类很多，就挂篮而言，也有桁架式、斜拉式等多种型式，可根据实际情况选用；4)悬臂浇筑施工简便，结构整体性好，施工中可不断调整位置，常在跨径大于100m的桥梁上选用；悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求比较高，可在跨径100m以下的大桥中选用；5)悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通。4 4、转体施工法、转体施工法转体施工是将桥梁构件先在桥位处岸边(或路边及适当位置)进行预制，待混凝土达到设计强度后旋转构件就位的施工方法。转体施工其静力组合不变，它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴，桥梁完工后，按设计要求改变支承情况。转体施工的主要特点：1)可以利用地形，方便预制构件；2)施工期间不断航，不影响桥下交通，并可在跨越通车线路上进行桥梁施工；3)施工设备少，装置简单，容易制作并便于掌握；4)节省木材，节省施工用料。采用转体施工与缆索无支架施工比较，可节省木材80，省施工用钢60；5)减少高空作业，施工工序简单，施工迅速；当主要结构先期合拢后，给以后施工带来方便；6)转体施工适合于单跨和三跨桥梁，可在深水、峡谷中建桥采用，同时也适应在平原区以及用于城市跨线桥；7)大跨径桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益，转体重量轻型化、多种工艺综合利用，是大跨及特大跨桥施工有力的竞争方案。5 5、顶推法施工、顶推法施工 顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地。之后继续在预制场进行下一节段梁的预制，循环操作直至施工完成。顶推法施工的特点：1)顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁，施工费用低，施工平稳无噪声，可在水深、山谷和高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用；2)主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；由于不需要大型起重设备，所以施工节段的长度一般可取用10m20m；3)桥梁节段固定在一个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业。同时，模板、设备可多次周转使用，在正常情况下，节段的预制周期7d10d。4)顶推施工时，梁的受力状态变化很大，施工阶段梁的受力状态与营运时期的受力状态差别较大，因此在梁截面设计和布索时要同时满足施工与营运的要求，由此而造成用钢量较高；在施工时也可采取加设临时墩、设置前导梁和其他措施，用以减小施工内力；5)顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨经过大时，选用等截面梁会造成材料用量的不经济，也增加施工难度，因此以中等跨径的桥梁为宜，桥梁的总长也以500m600m为宜。6、移动模架逐孔施工法、移动模架逐孔施工法 逐孔施工是中等跨径预应力混凝土连续梁中的一种施工方法，它使用一套设备从桥梁的一端逐孔施工，直到对岸。采用移动摸架逐孔施工的主要特点：1)移动模架法不需设置地面支架，不影响通航和桥下交通，施工安全、可靠；2)有良好的施工环境，保证施工质量，一旁摸架可多次周转使用，具有在预制扬生产的优点；3)机械化、自动化程度高，节省劳力，降低劳动强度，上下部结构可以平行作业，缩短工期；4)通常每一施工梁段的长度取用一孔梁长，接头位置一般可选在桥梁受力较小的部位。5)移动模架设备投资大，施工准备和操作都较复杂，6)移动模架逐孔施工宜在桥梁跨径小于50m的多跨长桥上使用。7、横移法施工、横移法施工 横移施工是在拟待安置结构的位置旁预制该结构物，并横向移运该结构物，将它安置在规定的位置上。横移法施工的主要特点是在整个操作期间与该结构有关的支座位置保持不变，即没有改变梁的结构体系。在横向移动期间，临时支座需要支承该结构的施工重量。横向位移施工多用于正常通车线路上的桥梁工程的换梁。为了尽量减少交通的中断时间，可在原桥位旁预制并横移施工。横移施工也可与其他施工方法配合使用。如一座分离式箱梁桥，可先采用顶推法按单箱完成，再采用横移法就位，之后在原位置上继续进行另一单箱梁顶推施工，这样可以使用一套顶推设备完成全桥的施工。横移施工多采用卷扬机、液压装置并配以千斤顶进行。由于混凝土桥具有较大的自重，横移法施工常在钢桥上使用。8 8、提升与浮运施工、提升与浮运施工这是一种采用竖向运动施工就位的方法。提升施工是在未来安置结构物以下的地面上预制该结构并把它提升就位。浮运施工是将桥梁在岸上预制，通过大型浮船移运至桥位，利用船的上下起落安装就位的方法。采用提升和浮运的方法常选取整体结构，重达数千吨，使用该法的要求是：1)在该结构下面需要有一个适宜的地面；2)被提升结构下的地面要有一定的承载力，3)拥有一台支承在一定基础上的提升设备；4)该结构应该是平衡的，至少在提升操作期间是平衡的5)采用浮运法要有一系列的大型浮运设备。三、施工方法的选择三、施工方法的选择桥梁施工方法的选定，可依据下列条件综合考虑。1、使用条件桥梁的类型、使用跨径、墩高、梁下空间的限制、平面场地限制、桥墩的形状等。2、施工条件工期要求、起重能力和机具设备要求、架设时是否封闭交通、架设时所需的临时设施、材料可供情况、架设施工的经济核算等。3、自然环境条件山区或平原、地质条件及软弱层状况、对河道的影响、运输线路的限制等。4、社会环境影响对施工现场环境的影响，包括公害、景观、污染、架设孔下的障碍、道路交通的阻碍、公共道路的使用及建筑限界等。施工准备施工准备技术准备技术准备物资准备物资准备施工准备施工准备劳动组织准劳动组织准备备1.4 桥梁施工前的准备一、技术准备一、技术准备技术准备熟悉设计文件、研究施工图及现场核对原始资料的进一步调查分析施工前的设计技术交底制订施工方案、进行施工设计编制施工组织设计编制施工预算地质、水文、气象、技术经济条件二、劳动组织准备和物资准备二、劳动组织准备和物资准备 劳动组织准备 建立组织结构 合理设置施工班组 集结施工力量，组织劳动力进场 施工组织设计、施工计划和施工技术的交底 建立健全各项管理制度 物资准备 工程材料的准备 施工设备的准备 其他各种小型生产机具、小型配件等的准备