一级建造师《公路工程实务》讲义(七)
桥梁上部结构的主要施工技术
1B413015 桥梁上部结构的主要施工技术
(1)逐段悬臂平衡施工
平衡悬臂施工可分为：悬臂浇筑法与悬臂拼装法施工。
(2)逐孔施工
有两种方式：一种是预制拼装法，分为两种方法：1)预制简支梁逐孔拼装；2)预制单悬臂梁逐孔拼装。另一种方式是现浇法。
(3)顶推法施工
按顶推装置和顶推工作可分为单点顶推和多点顶推法，采用多点顶推时，各个顶推装置的顶推力较单点顶的小，桥墩所受水平推力也较小，但各顶推装置应同步运行。
(4)转体施工
按转动方向分为竖向转体施工法和平面转体施工法。竖向转体施工法适用于中小跨径使用；平面转体施工法适用于大中跨径使用。
(5)缆索吊装施工
利用悬挂在塔架上的缆索起吊预制构件，将其运输到吊装部位并加以拼装。缆索吊装设备，按其用途和作用可以分为，主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本组成部分。
例：桥梁上部结构的主要施工技术有( )。
A．逐段悬臂平衡施工
B．连续浇筑法
C．顶推法施工
D．转体施工
E．缆索吊装施工
答案：A C D E
1B413020 掌握常用支架、模板的设计和计算方法
1B413021 常用支架的设计和计算方法
(1)常用支架(拱架)的设计原则
支架整体、杆配件、节点、地基、基础和其他支撑物应进行强度和稳定验算。
(2)常用支架(拱架)的计算方法
考虑设计荷载、预拱度、沉落值等因素。
1)设计荷载
①模板、支架和拱架自重；
②新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力；
③施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载；
④振动混凝土产生的荷载；
⑤其他可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。
2)施工预拱度的计算
支架(拱架)应预留施工拱度，在确定施工拱度值时，应考虑下列因素，
①支架(拱架)承受施工荷载而引起的弹性变形；
②超静定结构由于混凝土收缩、徐变及温度变化引起的挠度；
③承受推力的墩台，由于墩台水平位移所引起的拱圈挠度；
④由结构重力引起梁或拱圈的弹性挠度，以及1／2汽车荷载(不计冲击力)引起的梁或拱圈的弹性挠度；
⑤受载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；
3)施工预留沉落值的计算有三项内容。
接头承受弹性变形、卸落设备的压缩变形、支架基础沉陷。
4)计算支架(拱架)的强度和稳定性时，应考虑作用在支架和拱架上的风力。设于水中的支架，尚应考虑水流的压力、流冰压力和船只漂流物等冲击力荷载。
5)验算支架(拱架)的刚度时，支架、拱架受载后挠曲的杆件(盖梁、纵梁)，其弹性挠度不超过相应结构跨度的1／400；
例：支架或拱架受载后挠曲杆件的弹性挠度不应超过其相应结构跨度的( )。
A．1／300 B．1／400C．1／500 D．1／600
答案：B
1B413022 常用模板的设计和计算方法
(1)常用模板的设计原则
1)宜优先使用胶合板和钢模板。（材料选择方面）
2)在计算荷载作用下，分别验算其强度、刚度及稳定性。（计算内容方面）
3)模板板面之间应平整，接缝严密，不漏浆。（接缝处理方面）
4)结构简单，制作、装拆方便。（施工要求方面）
(2)常用模板的计算方法
需要考虑设计荷载和模板刚度。
1)设计荷载
①模板自重；
②新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力；
③施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载；
④振动混凝土产生的荷载；
⑤新浇筑混凝土对侧面模板的压力；
⑥倾倒混凝土时产生的水平荷载；
⑦其他可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。
2)验算模板的刚度时，其变形值不得超过下列数值：
①结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1／400；
②结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1／250；
③钢模板的面板变形为1.5mm；
④钢模板的钢棱和柱箍变形为L／500和B／500(其中L为计算跨径，B为柱宽)。
例：基础、墩台等厚大建筑物的侧模板等验算刚度时，考虑（）。
A模板自重
B新浇筑混凝土对侧模板的压力
C倾倒砼时产生的水平荷载
D振捣砼时产生的荷载
答案：B
1B413030 掌握桥梁工程结构的构造特点和受力特点（04年度考试未涉及）
1B413031桥梁工程基础的构造特点和受力特点
(1)桥梁工程基础的构造特点
1)刚性基础：整体性好，但埋置深度小。
2)桩基础：实心或空心断面，埋置深度大，桩群的布置可采用对称形、梅花形或环形。
①就地灌注钢筋混凝土桩的构造
钻(挖)孔桩是采用就地灌注的钢筋混凝土桩，桩身常为实心断面，混凝土强度不低于C20，对仅承受竖直力的基桩可用C15(但水下混凝土仍不应低于C20)。钻孔桩设计直径一般为0.8～
1.5m，挖孔桩的直径或最小边宽度不宜小于1.2m。
②承台的平面尺寸和形状一般采用矩形和圆端形。承台厚度应保证承台有足够的强度和刚度，公路桥梁多采用钢筋混凝土或混凝土刚性承台(承台本身材料的变形远小于其位移)，其厚度不宜小于1.5m。
③桩的中距
摩擦桩
锤击沉桩，在桩尖处的中距不得小于桩径(或边长)的3倍，对于软土地基宜适当增大，振动沉入砂土内的桩，在桩尖处的中距不得小于桩径(或边长)的4倍。桩在承台底面处的中距均不得小于桩
径(或边长)的1.5倍。钻孔桩中距不得小于成孔直径的2.5倍。管柱中距可达管柱外径的2.5～3.0倍。
柱桩
支撑在基岩上的沉桩中距，不宜小于桩径(或边长)的2.5倍；支撑或嵌固在基岩中的钻孔桩中距，不得小于实际桩径的2.0倍。
嵌入基岩中的管柱中距，不得小于管柱外径的2.0倍
(2)刚性基础的受力特点（进行四项计算）
①基底应力计算
②基底合力偏心距及基础稳定性验算
基底合力偏心距验算
墩、台基础的设计计算中在设计时，对非岩石地基以不出现拉应力为原则。根据荷载性质对偏心距的控制有不同的要求：仅受恒载作用时的墩台基础，其偏心距分别不大于基底核心半径R的0．1倍(桥墩)和0.75倍(桥台)；当基础上承受着附加荷载时，由于不是经常使用，因此对偏心距的要求可以放宽，在非岩石地基上只要偏心距不超过核心半径即可；对于修建在岩石地基上的基础；可以允许出现拉应力，最大可为基底核心半径的1.2—1.5倍。
基础倾覆稳定性验算
基础倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合力偏心距愈大，则基础抗倾覆的安全储备愈小。在设计时，可以用限制合力偏心e。来保证基础的倾覆稳定性。
基础稳定性验算
③地基强度验算
④地基的沉降及稳定性验算
地基的沉降计算
地基(基础)的沉降主要由竖直荷载作用下土层的压缩变形引起。对于下列情况，必须验算基础的沉降，使其不大于规定的容许值。
●修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软黏土地基及湿陷性黄土上的基础；
●修建在非岩石地基上超静定结构的基础；
●当相邻基础下地基土强度有显著不同或相邻跨度相差悬殊而必须考虑其沉降差时；
●对于跨线(主要指跨铁路)桥、跨线渡漕要保证桥(或漕)下净空高度时。
(3)桩基础的计算
基桩的计算，可按下列规定进行：
1)承台底面以上的竖直荷载假定全部由基桩承受；
2)桥台土压力可按填土前的原地面起算。
3)在一般情况下，桩基不需进行抗倾覆和抗滑动的验算；
4)在软土层较厚，持力层较好的地基中，桩基计算应考虑路基填土荷载或地下水位下降所引起的负摩阻力的影响。
例：在非岩石地基上，当基础上承受附加荷载时，基底合力偏心距验算对偏心距e0的要求是( )。
A．不大于基底核心半径的0.1倍
B．不大于基底核心半径的0.75倍
C．不大于核心半径
D．为基底半径的1.2～1. 5倍
答案：C
1B413032 桥梁工程下部结构的构造特点和受力特点
(1)下部结构的构造特点
1)重力式桥墩：拱桥重力式桥墩分为普通墩与制动墩，制动墩要能承受单向较大的水平推力，防止出现一侧的拱桥倾坍，因而尺寸较厚实。与梁桥重力式桥墩相比较，具有拱座等构造设施。
2)重力式桥台(U形桥台)：
3)梁桥轻型桥台
钢筋混凝土薄壁桥墩：圬工体积小、结构轻巧。
柱式桥墩：
柔性排架桩墩：其主要特点是，可以通过一些构造措施，将上部结构传来的水平力(制动力、温度影响力等)传递到全桥的各个柔性墩台，或相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩所受到的水平力，从而达到减小桩墩截面的目的。
设有支撑梁的轻型桥台：构成四铰框架。
埋置式桥台：
钢筋混凝土薄壁桥台：
加筋土桥台：
4)拱桥轻型墩台
带三角杆件的单向推力墩：在普通墩的墩柱上，从两侧对称地增设钢筋混凝土斜撑和水平拉杆，用来提高抵抗水平推力的能力。为了提高构件的抗裂性，可以采用预应力混凝土结构。
悬臂式单向推力墩：墩柱顶部向两桥跨处伸出悬臂段，当该墩的一侧桥孔遭到破坏以后，可以通过另一侧拱座上的竖向分力与悬臂长所构成的稳定力矩来平衡由拱的水平推力所导致的倾覆力
矩。
拱桥轻型桥台
●八字形桥台
●U字形桥台
●背撑式桥台
●靠背式框架桥台
(2)下部结构的受力特点
2)重力式桥台的受力特点
计算重力式桥台所考虑的荷载与重力式桥墩计算中基本一样，不同的是，对于桥台尚要考虑车辆荷载引起的土侧压力，而不需计及纵、横向风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物的撞击力等。
例：拱桥的悬臂式单向推力轻型墩的原理是（）（05考题）
A 一侧桥孔破坏后，拱的水平推力所导致的倾覆力矩由悬臂配重平衡
B 一侧桥孔破坏后，悬臂竖向分力所构成可稳定力矩与拱的水平推力所导致的倾覆力矩平衡
C 一侧桥孔破坏后，另一侧拱不会完全倾覆，因为悬臂可以支撑
D 有效减少拱的水平推力
答案：B
1B413033 桥梁工程上部结构的构造特点和受力特点
(1)上部结构的构造特点
1)钢筋混凝土空心板桥：跨径适用范围6—13m，预应力混凝土空心板桥：跨径适用范围10～20m；
2)装配式钢筋混凝土简支T梁
3)预应力混凝土简支T梁构造：
4)连续体系桥梁：
5)斜拉桥
6)悬索桥：
(2)上部结构的受力特点
1)斜交板桥：
●荷载有向两支撑边之间最短距离方向传递的趋势；
●各角点受力情况可用比拟连续梁的工作来描述，钝角处产生较大的负弯矩，反力也较大，锐角点有向上翘起的趋势；
●在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小；
●在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥要小。
4)连续体系桥梁
●由于支点存在负弯矩，使跨中正弯矩显著减少，
●由于是超静定结构，产生附加内力的因素包括预应力、混凝土的收缩徐变、墩台不均匀沉降、截面温度梯度变化等；
●配筋要考虑正负两种弯矩的要求，顶推法施工要考虑截面正负弯矩的交替变化。
5)斜拉桥
●斜拉索相当于增大了偏心距的体外索，
●斜拉索的水平分力相当于混凝土的预压力；
●主梁多点弹性支承，高跨比小，自重轻，提高跨径。
6)悬索桥
●主缆为主要承重结构
●锚的两侧拉索水平推力基本平衡，主要利用自重承受向上的竖向力；
● 主缆的变形非线性，一般采用挠度理论或变形理论。
例：斜拉桥的受力特点有（）
A 斜拉索相当于增大了偏心距的体外索
B 其基本受力方式为受拉
C 斜拉索的水平分力相当于混凝土的预压力
D主梁为多点弹性支承
E斜拉索的垂直分力相当于混凝土的预压力
答案：A C D
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