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桥梁施工方法及其选择

2012-08-15袁景富

黑龙江交通科技 2012年3期
关键词:梁桥拱桥预应力

袁景富

(贵州省交通建设咨询监理有限公司)

桥梁的建设一般要经过规划、工程可行性研究、勘察设计和施工等几个阶段。施工是具体实现桥梁设计思想和设计意图的过程,高水平的桥梁设计需要更高水平的施工技术去实现。同时桥梁施工技术的发展,也为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段,为增大桥梁跨度、改善结构性能和线形以及应用新材料提供了充分的条件。

桥梁施工的技术水平是与同时代的生产力发展水平密不可分的。其中典型的桥梁有泉州洛阳桥、漳州虎渡桥等。

漳州虎渡桥总长约335 m,某些石梁长达23.7 m,沿宽度用三根石梁组成,每根宽1.7 m,高1.9 m,重达200 t,如此巨大的石梁在当时足采用何种方法架设安装就位的,至今仍无从考证,足见我国古代桥梁建造技术的高超。

19世纪中期,钢材的出现使钢结构桥梁得到蓬勃发展。荚圈在19世纪50年代从法国引进近代悬索桥技术后,于19世纪70年代发明了“空中纺线法(AS法)”编纺悬索桥主缆。而在现代的悬索桥建造中,则多采用工厂预制的平行钢丝束作为主缆,其架设方法(PWS法)也更简洁、快速。

20世纪前后,钢筋混凝土得到广泛应用,其中钢筋混凝土拱桥无论在跨越能力、结构体系还是主拱圈的截面形式均有很大的发展。随后在1929年法国著名工程师弗莱西奈经过20年的研究使预应力混凝土技术应用于桥梁建设后,各种新颖的桥梁结构不断涌现,相应的施工方法也应运而生。

悬臂施工技术最早是在前联邦德国采用,特别是在1952年采用这种方法成功地建成了莱茵河上的沃伦姆斯T形刚构桥后,这种方法就传播至全世界。悬臂施工方法的出现使大跨度预应力混凝土桥梁得到了迅猛发展。同时,在拱桥施工中引入悬臂施工法,打破了以往由于施工因素而使拱桥发展迟迟不前的状况,为钢筋混凝土拱桥的发展开辟了广阔的前景,并且大大地提高了拱桥的跨越能力。

20世纪50年代末,预应力混凝土梁桥的顶推施工法问世,并于1959年首次在奥地利的阿格尔桥上成功采用。近20年来,顶推施工法由于施工安全、设备简单等优点,在世界上发展较快,从而又促使连续梁桥得到了推广。目前连续梁桥的连续长度已超过千米。

20世纪50年代,世界上出现了第一座现代钢斜拉桥,到20世纪60年代,预应力混凝土斜拉桥已开始大量修建。20世纪60年代后,又创造了逐孔施工法、转体施工法等施工技术。

20世纪80和90年代,世界各国的桥梁建设事业方兴未艾,特别是大跨深水桥梁日益增多。到20世纪末,在世界各国已建成的桥梁中,悬索桥的最大跨径已达1 991 m(日本明石海峡大桥),斜拉桥已达890 m(日本多多罗桥),混凝土拱桥已达420 m(中国万县长江大桥),预应力混凝土梁桥已达301 m(挪威Stolmasundet桥)。预应力混凝土与钢混合梁桥已达到330 m(中国重庆石板坡长江大桥复线桥),通过这些大型桥梁的建造,极大地提高了当今桥梁施工的技术水平。

伴随着跨海工程的建设,以及桥梁施工机具设备向着大功能、高效率和自动控制的方向发展,预制安装施工方法又焕发了活力,沙特阿拉伯一巴林道堤工程,采用14 000 t的浮吊架设60余米长的大型预制构件。加拿大联邦大桥(Confederation bridge)则是将8 700 t的浮吊运用到基础、桥墩和上部结构的构件运输安装施工中。

未来的桥梁建设将更注重新技术、新工艺、新材料、新设备的广泛应用与相关的桥梁施工技术的发展,将在各种施工方法和施工工艺上不断创新,以适应桥梁结构在体系、跨径、材料和结构性能等方面的发展要求。

桥梁基础作为桥梁整体结构的组成部分,其结构的可靠性影响着整体结构的力学性能。基础形式和施工方法的选用要针对桥跨结构的特点和要求,并结合现场地形、地质条件、施工条件、技术设备、工期、季节、水力水文等因素统筹考虑。

桥梁基础工程的形式大致可以归纳为扩大基础、桩和管柱基础、沉井基础、组合基础和地下连续墙基础几大类。

桥梁基础工程由于在地面以下或在水中,涉及水和岩土的问题,从而增加了它的复杂程度,而就基础的施工方法而言,则都是针对具体的结构形式,无统一的模式。

桥梁墩台按建筑材料可分为圬工、钢筋混凝土、预应力混凝土和钢等多种形式,按施工方法可分为石砌墩台、就地浇筑式墩台和预制装配式墩台。

随着预应力混凝土的应用、桥梁类型与跨径幅度增加、构件生产的预制化、结构设计方法的进步、机械设备的发展等,从多方面促进了桥梁上部结构施工方法的进步和发展,形成了多种多样的施工方法。

桥梁施工方法总体上可分为就地浇筑法和预制安装法。具体按照桥梁结构的形成方式可将施工方法划分为以整个桥位为基准的固定支架整体现浇施工法、预制安装法和提升施工法;以桥墩为基准的悬臂施工法和转体施工法;以桥轴端点为基准的逐孔施工法和顶推法施工;以桥横向为基准的横移施工法。针对某一桥梁结构,并不一定严格地按照某一工法和结构形成顺序进行,或许将是多种施工方法的组合。

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