1、第八章 橋梁主梁施工 第四節 拱橋施工方法、程序和施工要點拱橋的概述：拱橋以拱為承重結構的橋梁反力在豎向荷載作用下，拱的兩端支承處除有豎向反力外，還有水平推力受力性能拱主要承受壓力，而彎矩、剪力較小圬工拱橋可以利用抗拉性能較差而抗壓性能較好的圬工材料（石料、混凝土、磚等）來建造拱橋其他材料建造的拱橋鋼筋混凝土拱橋，鋼管混凝土拱橋和鋼拱橋關鍵技術施工(拱架施工法，纜索吊裝施工、無支架施工、轉體施工以及勁性骨架施工等技術)主要優點：拱肋截面受壓，可以充分發揮全截面材料的性能，從而能較大地高跨越能力。相對于梁式和索式結構，拱橋的變形較小，行車條件好。能充分做到就地取材；耐久性好，養護、維修費用??；外

2、形美觀；構造較簡單，有利于廣泛采用。主要缺點：1）是有推力的結構，而且自重較大，因而水平推力也較大，增加了下部結構的工程量，對地基要求也高；2）由于水平推力較大，在連續多孔的大、中橋中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采取較復雜的措施，或設置單向推力墩，增加了造價；3）上承式拱橋的建筑高度較高。拱橋的缺點正在逐步得到改善和克服：200600m范圍內，拱橋仍然是懸索橋和斜拉橋的競爭對手。鋼筋混凝土肋拱橋鋼筋混凝土箱拱橋2000年10月合龍的上海盧浦大橋，為鋼箱作為拱肋的提籃拱橋，跨度550m，為世界第一大拱橋，投資22億，用鋼近4萬噸。德國費馬恩（Femarnsund）橋日本泉大津橋西班牙L

3、a Barouema橋西班牙Bach de Roda-Felipe II橋英國世紀眼（Millennium Eye) 橋位于廣州環城高速公路上 中承式鋼管混凝土系桿拱，主跨360m 轉體施工，2000年完工2001年11月7日，世界鐵路第一高橋、最大跨度的上承式推力轉體鐵路拱橋貴州水（城）柏（果）鐵路北盤江大橋拱上梁架設完工。這標志著這座拱跨236米、高達280米的創世界奇跡的轉體鐵路鋼管拱橋建造成功。 橋跨布置：324m預應力混凝土梁236m提籃上承式鋼管混凝土拱524m預應力混凝土梁。橋長468.20米，橋高280米。每側拱桁管中心高為4.4米，寬為1.5米，由4根100016mm的Q34

4、5d鋼管及H腹桿、腹板以栓焊連接而成；上下游拱肋之間則以80014及60014鋼管組成字型構件，管管相貫焊接；拱肋拱頂中心距6.16米，拱趾中心距19.6米。拱肋鋼管內灌注500#微膨脹混凝土。 大橋施工方案：236米主跨鋼管桁架拱采用工廠內分單元制造，鐵路、公路運輸，在大橋南北兩岸陡峭峽谷的工地支架上進行栓焊連接成兩個半拱，單鉸水平轉體合攏（南岸水平逆轉 180度，北岸水平逆轉 135度），鋼管內混凝土以泵送頂升法施工；拱上結構用吊重60噸、跨度為480米的纜索吊機施工。巫山長江大橋 中承式鋼管混凝土拱橋，主跨460m。目前世界第一大跨度的鋼管混凝土拱橋。貴州江界河橋跨度330米，最大的桁架

5、式混凝土拱橋澳大利亞悉尼港大橋一、拱橋施工概述拱橋的施工方法，大體上可分為有支架施工和無支架施工兩大類。石拱橋和混凝土預制塊拱橋基本上采用有支架施工；其他拱橋則有采用無支架施工。如圖滿膛支架、拱架(圬工拱橋)就地砌筑簡易排架+吊裝設備預制安裝就地澆筑拱架梁式支架(組合體系拱)滿膛支架勁性骨架法有支架施工斜吊式懸澆法勁性骨架與塔架斜拉聯合法懸臂桁架法塔架斜拉索法懸拼法懸澆法懸臂法纜索吊裝法有平衡重無平衡重平轉豎轉豎轉和平轉的組合轉體施工法無支架施工拱橋的施工方法國內早期在拱橋無支架施工中主要采用纜索吊裝法，但纜索吊機的吊裝能力有限。為利用纜索設備實現拱橋跨度的增大，我國在20世紀70年代修建了大

6、量的雙曲拱橋。20世紀七八十年代，我國修建的拱橋主要是箱拱橋。1979年建成的四川宜賓馬鳴溪大橋，跨徑為150m，采用纜索吊裝施工，吊裝重量達70t，基本上是我國纜索吊裝設備的最大噸位。1980年建成的四川涪陵烏江大橋，采用我國首創的平面轉體施工法，使跨徑躍上200m的大關。平轉法的應用為拱橋無支架施工開辟了新的道路，但當跨徑增大后，轉體重量很大，轉體施工工藝復雜，轉盤圬工量大，因此也無法實現更大跨徑的突破。日本的外津橋（跨徑170m）采用懸臂澆筑法。南非的Bloukrans橋（跨徑272m）采用懸臂扣掛法等。懸臂施工法解決了大跨徑拱橋無支架施工的問題，但由于需要較多的臨時設施，施工費用較高，

7、在我國未能得到推廣應用。勁性骨架施工法是國外早期采用的無支架施工方法之一。勁性骨架具有較大的強度和剛度，在施工中起施工支架的作用，承擔現澆混凝土的自重，但骨架埋設于混凝土之中，施工后不予拆除，國內又稱為埋置拱架法，國外也稱其為米蘭法。拱圈混凝土成為型鋼混凝土結構，或勁性鋼筋混凝土，英文為Steel Reinforced Concrete，簡稱SRC。用勁性骨架建成的跨徑最大的拱橋是西班牙的Esla橋，跨徑達210m。由于勁性骨架方法耗用鋼材多，為此我國探索應用半勁性骨架施工方法。該方法中鋼骨架用鋼量較少，不足以單獨程度主拱圈的混凝土自重，因此施工過程中采用分環澆筑混凝土的方法。1980年遼寧省

8、建成了跨度60m的螞蟻沙橋為首座采用半勁性骨架的施工方法。目前采用此法建成的拱橋有十余座，其中跨徑較大的有遼寧丹東沙河口大橋（跨徑156m）和四川宜賓小南門金沙江大橋（跨徑240m）。隨跨徑增大，半勁性骨架施工難度也越突出。直到采用鋼管作為勁性骨架，才使得這一方法得到真正的發展。1990年以來，鋼管混凝土在拱橋上的應用在我國發展很快。有以下兩大類型： 鋼管外露，鋼管以參與結構受力為主，同時也是施工過程中的支架和澆筑管內混凝土的模板，成橋過程先合龍鋼管骨架，再澆筑管內混凝土形成主拱圈； 鋼管以施工受力為主，當然也參與成橋的受力，成橋過程先合龍鋼管骨架，然后澆筑管內混凝土形成埋置式鋼管混凝土勁性骨

9、架，再澆筑外包混凝土，形成主拱圈。鋼管混凝土拱橋的施工方法本質上是勁性骨架方法，但跨徑增大后，鋼管骨架本身的架設也具有很大難度。對于100以下的跨徑，鋼管骨架一般分為三段，采用浮吊等進行吊裝，邊段用扣索扣住進行合龍，也可采用少支架支撐。當跨徑超過百米后，常用的架設方法，主要是纜索吊裝和轉體施工方法。二、拱橋就地澆筑施工在事先設置的拱架上進行拱體的砌筑、澆注、安裝，最后落架并完成余部分施工。適用情況：磚石、混凝土塊、混凝土拱橋 二、拱橋就地澆筑施工當拱橋的跨徑不大、拱圈凈高較小或孔數不多時，可以采用就地澆筑方法來進行拱圈施工 。拱橋的就地澆筑施工方法的主要施工工序：有：材料的準備、拱圈放樣（包括

10、石拱橋拱石的放樣）、拱架制作、安裝與試壓、拱圈及拱上建筑的砌筑、拱架卸落等。p396二、拱橋就地澆筑施工當拱橋的跨徑不大、拱圈凈高較小或孔數不多時，可以采用就地澆筑方法來進行拱圈施工 。拱橋的就地澆筑施工方法的主要施工工序：有：材料的準備、拱圈放樣（包括石拱橋拱石的放樣）、拱架制作、安裝與試壓、拱圈及拱上建筑的砌筑、拱架卸落等。p396拱架是有支架施工法中最主要的臨時設施，它要支承全部或部分拱圈和拱上建筑的重量，因此要具備足夠的強度和剛度，同時拱架又是一種施工臨時結構，故要求構造簡單，裝拆方便并能重復使用。多孔連續拱橋施工時，還應考慮相鄰孔間的影響，若橋墩設計容許承受單孔施工盒載，就可以單孔卸

11、架。否則應多孔同時卸落拱架，以避免橋墩不能承受單向推力而產生過大的位移。1.拱架施工1）拱架的形式按使用材料分：木拱架、鋼拱架、扣件式鋼管拱架、斜拉式貝雷平梁拱架、竹拱架、竹木混合拱架、鋼木組合拱架以及土牛胎拱架等多種形式；按照構造分：滿堂式拱架、少支架拱架以及混合拱架等類型（1）滿堂式拱架采用木材或者鋼管腳手架搭設，通常由拱盔、卸落設備和拱架下部組成。適用于跨度不大、高度較小和基礎較好的拱橋。基礎不滿足條件時，均應進行基礎處理。滿堂式拱架的構造（2）少支架拱架（少支架）撐架式拱架的構造（3）拱式拱架臨時的拱圈，多采用三鉸拱。工字梁拱式拱架 桁架拱式拱架2）拱架施工的要點（1）拱架要求：結構簡

12、單，穩定性好，可重復使用。拱架在各種施工荷載作用下，其內力須經計算確定。拱架安裝時，應預先設置預拱度，以抵抗施工過程中的各種變形和下沉。預拱度值采用二次拋物線分配。拱架的卸落時間應嚴格掌握，卸落設備應簡單可靠。支架基礎必須穩固，承重后應能保持均勻沉降且沉降值不得超過預計范圍。 （2）拱架的計算荷載拱圈的圬工重量。不分環澆筑時，按拱圈全部厚度計入。分環砌筑時，按實際作用于拱架的環層計算，一般計入拱圈總重的6075%；對于大跨徑拱橋，分環數多，拱架高，相對剛度較小，應根據施工工序進行整體分析。模板、墊木、拱架與拱圈之間各種材料的重量。拱架自重。排架式木拱架包括鐵件可按6.5kN/m估算。三鉸木拱架

13、可按2.53.5kN/m估算。人員、機具重量。一般可按2.0kN/m2估計。其他可能產生的荷載，如橫向風力、水、雪等。驗算拱架穩定性時應考慮橫向風力。橫向風力可參考公路橋涵設計規范計算，也可假定為1.0kN/m2。（3）預拱度的設置為保證橋梁的成橋立面線形符合設計要求，使上部構造在卸架后能獲得滿意的外形，需要在施工時對結構預設一定的，以克服支架的下沉、梁體自身的撓度等變形。該反向拱度即預拱度。拱圈施工時和卸架后會產生下列彈性撓度及下沉變形：1拱架和支架承受施工荷載引起的彈性變形；2超靜定結構由溫度變化、混凝土的收縮徐變所產生的撓度；3承受推力的墩臺，由于墩臺水平位移產生的拱圈撓度；4由于結構重

14、力產生的拱圈的彈性撓度以及1/2汽車荷載引起的拱圈撓度；5受荷后由于桿件接頭的擠壓和卸拱設備的非彈性壓縮所產生的非彈性下沉；6拱架基礎在受載后的非彈性變形（沉陷）;拱架在拱頂的總預拱度除按上列方法進行計算外，對一般磚石混凝土拱橋并可按經驗取為 進行校核或估算。對于大跨徑拱橋，總預拱度值宜根據施工工序進行整體結構分析后得出。設置預拱度時，應按在拱頂處為全部變形值，在拱腳處為零設置；其余各點可按拱軸縱坐標高度比例或按二次拋物線分配。x距離拱頂的距離L計算跨徑（3）拱架的放樣和制作按照設計的拱軸線加上個點的預拱度值，計算出拱軸線各點的實際高度值，然后找一處開闊的區域，通過相對坐標，算出拱架的軸線，并

15、根據計算結果，進行拱架制作。（4）拱架的試壓應根據拱圈施工的順序以及施工工藝對結構進行試壓一般采用砂袋進行試壓（5）拱架的卸落和拆除澆筑的混凝土應達到設計強度的75%時，方可卸落拱架為了拱由支承狀態逐漸地轉變為受力狀態，拱架必須逐漸均勻地脫離拱圈。拱圈驟然受力，可能發生裂縫。卸架設備松降時，拱圈將下沉，而拱架因解除荷載恢復彈性變形反而上升；因此：拱頂卸落量等于自身重力引起的拱圈彈性下沉量、墩臺水平位移引起的拱困下沉量和拱架的彈性下沉量之和；拱腳處的卸落量等于拱架的彈性下沉量；其它各點的卸落量按直線比例內插求出。拱架卸落應按設計進行，無設計則應擬定的卸落程序，分幾個循環卸完，卸落量開始宜小，以后

16、逐漸增大。在縱向應對稱均衡卸落，在橫向應同時一起卸落。在卸落前應在卸架設備上畫好每次卸落量的標記；滿布式拱架卸落時，可從拱頂向拱腳依次循環卸落；拱式拱架可在兩支座處同時均勻卸落；多孔拱橋卸架時，若橋墩允許承受單孔施工荷載，可單孔卸落，否則應多孔同時卸落，或各連續孔分階段卸落；卸落拱架時，應設專人用儀器觀測拱圈撓度和墩臺變化情況，并詳細記錄。另設專人觀察是否有裂縫現象。2.拱橋就地澆筑施工1）澆筑順序的選擇拱橋與梁橋的區別？拱架的受力（1）澆筑程序澆筑拱圈及拱上立柱墊墻；拱上立柱、聯結系及橫墻等；橋面系等；（2）澆筑順序要求：對稱平衡；拱架應力、變形最??；橋墩偏心應力最小；盡量減少拱架變形對于拱

17、肋的影響；接縫避開應力集中部位；溫度選擇最低。（3）規范要求連續澆筑：16米跨徑以內砼拱橋，從拱腳至拱頂對稱連續澆筑；分段澆筑：跨徑在16m以上的混凝土拱圈或拱肋，為避免先澆筑的混凝土因拱架下沉而開裂，并為減小混凝土的收縮力，可沿拱跨方向分段澆筑，各段之間留有間隔槽。箱型板拱或肋拱澆筑：大跨徑鋼筋混凝土拱圈，為減輕拱架負荷，通過計算可采用分環澆筑混凝土。即將拱圈高度分成二環或三環，先分段澆筑下環混凝土，分環合攏，再澆筑上環混凝土。分環澆筑的施工時間較長，但下環混凝土在達到設計強度后，與拱架共同承擔上環澆筑混凝土的重量，可節省拱架。分環分段澆筑也可采取先分環分段澆筑，最后一次合攏。（2）勁性骨架

18、澆筑拱圈對于大跨度拱橋的就地澆筑施工方案，一般都遵循分環、分段、均衡對稱加載的總原則進行縱向加載設計。主要有分環多工作面均衡澆筑法、水箱壓載分環澆筑法和斜拉扣掛分環連接澆筑法。嚴格控制先澆筑混凝土以及骨架的變形。3）拱肋系梁及拱上建筑施工鋼筋與模板：拱上結構宜將鋼筋形成骨架，模板形成整體，吊裝到位進行澆筑，簡化拱圈上的作業。混凝土澆筑：必須對稱進行澆筑；二、拱橋裝配式施工拱橋的主要施工方法特點：需要大型專用設備，代表設備纜索吊機主要方法：支架拼裝法、纜索吊裝法、拱上架梁吊機法1.支架拼裝法預制拱段，按照加載順序吊裝拱段于拱架，現澆間隔槽，合龍拱圈。適用于矮小拱橋。2.纜索吊裝施工橋墩兩側安裝索

19、塔，拱橋構件通過主索起重設備吊裝、運輸，依次拼裝，利用扣索斜拉構件，直至合龍。1）拱箱(肋)的預制 構件的預制方法按構件預制時所處的狀態分立式預制和臥式預制兩種。 拱箱的預制一般多采用立式預制；而桁架拱橋的桁架預制段或肋拱橋的拱肋這種面積大、寬度小的構件，必須采用臥式預制。2）纜索吊裝設備 纜索吊裝設備，按其用途和作用可以分為：主索道、主塔架、扣掛系統、風纜索系統、工作索、和錨固裝置等四個基本組成部分。主要包括主索、起重索、牽引索、結索、扣索、纜風索、塔架(包括索鞍)、地錨、滑車(輪)、電動卷揚機或手搖絞漫備和機具。纜索吊裝布置示例(1-主索張緊繩；2-2號起重索；3-后浪風；4-塔架；5-I

20、號起重索；6-扣索；7-平滾；8-主索；9-塔頂索鞍；10-塔頂索鞍；11-地壟；12-手搖絞車；13-扣塔；14-待吊肋段；15-單排立柱浪風；16-法蘭螺絲；17-牽引索；18-側向浪風；19-浪風)（1）主索 主索亦稱為承重索或運輸天線。它橫跨橋墩，支承在兩側塔架的索鞍上，兩端錨固于地錨。吊運構件的行車支承于主索上。（2）起重索 主要用于控制吊物的升降(即垂直運輸)，一端與卷揚機滾筒相連，另一端固定于對岸的地錨上。（3）牽引索 用于拉動行車沿橋跨方向在主索上移動(即水平運輸)，故需一對牽引索。既可分別連接在兩臺卷揚機上，也可合栓在一臺雙滾筒卷揚機上，便于操作。（4）扣索 當拱箱(肋)分段

21、吊裝時，需用扣索懸掛端段箱(肋)及中段箱(肋)，并可利用扣索調整端、中段箱(肋)接頭處標高?？鬯鞯囊欢讼翟诠跋?肋)接頭附近的扣環上，另一端通過扣索排架或塔架固定于地錨上。（5）纜風索 亦稱浪風索。用來保證塔架的縱橫向穩定及拱肋安裝就位后的橫向穩定（6）塔架及索鞍 塔架是用來提高主索的臨空高度及支承各種受力鋼索的結構物。塔架的形式是多種多樣的，按材料可分為木塔架和鋼塔架兩類。起重索的布置圖1-卷揚機滾筒;2-轉向滑輪組;3-起重索;4-行車;5-主索;6-滑輪組;7-地錨;8-吊重扣索的布置圖1-拱肋;2-扣索;3-扣索排架;4-張緊索;5-絞車;6-地錨索鞍構造圖1-主索；2-滑輪；3-墊板

22、；4-聯結螺栓（固定于塔架上）；5-支撐板3）纜索吊裝施工工藝（1）準備工作 無支架施工，在吊裝前應對構件、墩臺拱座進行全面質量檢查和對起吊設備系統的試吊工作。對纜索設備的檢查主要包括地錨試拉、扣索對拉、主索系統試吊(分行車空載運行、靜載試吊和吊重運行三個步驟)等工作。（2）吊裝方法 采用纜索吊裝施工的拱橋，其吊裝方法應根據橋的跨徑、橋的總長及橋的寬度等情況而定。 合龍的方式有單肋合龍及雙肋合龍。 單肋合龍是一片中段拱肋與已安裝就位的兩邊段拱肋在中部合龍，其橫向穩定主要依靠拱肋接頭處設置的纜風索來加強。無支架施工中的單肋合攏與雙肋合攏1-纜風索；2-橫夾木每片拱箱吊裝順序1-端段；2-中段；3

23、-中間段；4-中墩；5-運輸天線（3）加強穩定性的措施橫向穩定纜風索（1 2） 拱肋穩定纜風索在吊裝過程的不同施工階段具有不同的作用。在邊段拱肋就位時，用以調整和控制拱肋中線；在拱肋合龍時，可以約束接頭的橫向偏移；在拱肋成拱以后，相當于一個彈性支承，從而減少拱肋自由長度，增大拱肋的橫向穩定；在拱肋受外力作用時，約束拱肋的位移。拱肋縱向穩定措施 當拱肋接頭處可能發生上冒變形時，可在其位置下方設置下拉索來控制變形，下拉索一般對稱布置。錨固在兩岸的拱肋風纜a）多孔橋；b）單孔橋拱肋設置下拉索（4）拱肋橫向聯系 在吊裝過程中。為了減少拱肋的自由長度和增強拱肋的橫向整體性，拱肋之間的橫向聯系是一項必不可

24、少的施工措施。一般采用的橫向聯系有木夾板、木剪刀撐、鋼筋拉桿、鋼橫梁和鋼筋混凝土橫系梁等形式。岷江大橋岷江大橋纜索吊裝施工 示意圖吊裝另一根拱肋，合攏橫撐吊裝混凝土澆筑橋面施工拱橋初成3.拱上吊機拼裝法三、 拱橋的其他施工方法簡介1. 支架橫移法2.轉體施工法1）概述 拱橋轉體施工方法，是將拱圈分成兩個半跨，分別在兩岸利用地形作簡單支架(或土牛拱胎)將半拱預制完成之后以橋梁結構本身為轉動體，使用一些機具設備，分別將兩個半拱轉體到橋位軸線位置合龍成拱。轉體施工一般適用于單孔或三孔的橋梁。 轉體的方法可以采用平面轉體、豎向轉體或平、豎結合轉體。用轉體施工建造大跨度拱橋，可節省支架費用、減少安裝工序

25、，把復雜的高空作業和水上作業變為岸邊的陸上作業。可不中斷河道通航或立交橋的交通，具有良好的技術經濟效益和社會效益。巫山龍門大橋拱肋正在轉體即將合攏 2）平面轉體 按照橋梁的設計標高先在兩岸邊預制半跨，當預制件達到設計強度后，借助轉動設備在水平面內轉動至橋位中線處合龍成橋。 平面轉體可分為有平衡重轉體和無平衡重轉體。 有平衡重轉體一般以橋臺背墻作為平衡重，并作為橋體上部結構轉體用拉桿(或拉索)的錨錠反力墻，用以穩定轉動體系和調整重心位置。為此，平衡重部分不僅在橋體轉動時作為平衡重量，而且也要承受橋梁轉體重量的錨固力。 有平衡重轉體施工受到轉動體系重量的限制。過大的平衡重增大了轉動的難度且不經濟，

26、一般適用于跨徑l00m以內的拱橋。 有平衡重平面轉體一般構造1-尾鉸；2-平衡重； 3-軸心；4-錨梁；5-絞車；6-滑輪組； 7-支點2；8-扣索； 9-支點1；10-拱肋； 11-上盤；12-上下環道； 13-底盤；14-背墻； 15-平衡重；16-球面鉸軸心； 17-豎向預應力筋；18-舡槽梁；19-拉桿；20-斜腿；21-滾輪；22-軌道板 無平衡重轉體施工是把有平衡重轉體施工中的拱圈扣索拉力錨在兩岸巖體中，由此來錨固半跨橋梁懸臂狀態時產生的拉力，并在立柱的上端設轉軸，下端設轉盤，通過轉動體系進行平面轉體。由于節省了龐大的平衡重，減輕轉動體系的重量。故可用在大跨度橋梁中。無平衡重轉體施工需要有一個強大牢固的錨錠，因此宜在山區地質條件好或跨越深谷急流處建造大跨橋梁時選用。無平衡重轉體施工示例： 涪陵烏江大橋（圖1 2）位于當時的四川省涪陵市。橋址為V型河谷，水深流急，大橋全長351.83m，橋高84m，主跨為1跨200m鋼筋混凝土箱形拱（此跨度為當時國內拱橋跨度的第一），矢跨