预制结构之双曲拱桥

预制结构之双曲拱桥

【写在前面】:预制结构真不是什么新鲜事物,桥梁结构很早就开始预制了,现在抗装配式还是有必要吸取一下老一辈工程师的经验的。今天介绍一种在我国桥梁史上赫赫有名的“双曲拱桥”。

什么是双曲拱桥

拱圈由纵向拱肋和横向拱波组成的拱桥。所谓双曲拱是指桥梁有纵、横两个方向的桥拱。纵向拱的是指桥梁的主拱圈,在外形上与一般拱桥完全一样,为弧度不同的拱圈。横向拱是双曲拱的主要奥秘,它是指在纵向的大拱圈上,并排砌筑几组小拱圈,就像是一排排向上鼓起的瓦垄,由于切面像波浪一样,所以称为拱波。这个波形的展开方向与纵向纵圈相互垂直,使桥梁整体表现为纵横两个方向的曲形,因此叫双曲拱。主拱圈的形式有单波、多波、多波高低肋等。拱肋截面有矩型,倒T形,I形,L形,薄壁箱形等。

双曲拱桥

 

受力特点

双曲拱比单曲拱能承受更大的载荷,主要是因为双曲拱不仅在一个方向上呈拱形,而且在与其垂直的另一方向也呈拱形。自行车的挡泥板就是利用这种双曲拱形增加其刚度的。当它受力时,力使沿着两个拱的方向更均匀地传递;某一局部受力过大时,双曲拱能迅速自行调整平衡,使整个双拱曲不会因局部受力过大而损坏。

 

这种桥型是20世纪60年代我国江苏省无锡县由建桥职工首 创的一种桥型,它充分发挥了预制装配的优点,可以不要拱架施工,节省木料,加快施工进度,而所耗用的工料又不多。下图是河南信阳市关桥加宽的时施工照片。可以看出,拱圈下架体很少,应该是分段预制的(分段之间怎么连接的我还没找到资料),其上直接安装预制的拱波,然后浇一层混凝土结构就成形了,非常像我们现在的叠合楼板,而且是密拼的哟。

河南信阳市关桥施工过程

 

河南信阳市关桥

历史问题

但是,目前双曲拱桥面临的问题更多的是加固,原因本人初步猜测和当时施工条件有限、材料质量不稳定和技术手段落后有很大关系,而不是装配式本身的问题,如果用现在的装配技术去做当前的双曲拱桥应该不会面临现在这么多问题

以下是网上搜集的几点施工问题:

  1. 建筑材料质量缺陷

    桥梁结构各部分的受力不同,设计要求的材料规格也不同,施工时必须按设计要求的规格选用。但在施工过程中,施工的企业往往以次充好,材料质量把关不严,不经同意擅自更换材料规格,致使桥梁结构先天人为地造成了缺陷。部分建筑材料达不到结构要求的性能,只能采用相近的材料,也是缺陷的一个原因。

  2. 构件质量控制不严格

    双曲拱桥施工最大的特点是主拱圈截面按“化整为零”的方式分割成拱肋、拱波、拱板和横系梁等预制构件,然后再以“集等为整”方法把各个预制构件通过现浇混凝土结合为整体。所以施工现场的复杂,工种多,工艺复杂,各工种必须相互协调,稍有不慎就易造成结构缺陷。

    在双曲拱桥施工中,拱肋等大多数构件是预制安装的,且各构件截面尺寸均较小,如果制作、安装有误差,就会造成质量缺陷。

    混凝土是施工中存在问题较多的一个方面。混凝土从原材料、拌和、运输、浇筑、振捣、养生及拆模等各个环节都可能出现质量问题。如混凝土运输速度过慢,造成此层混凝土浇筑时,前层混凝土开始初凝,从而影响混凝土的强度。拆模时间过早,顺序不当都可能造成裂缝。

    钢筋位置摆放不正确,规格型号选用错误都是施工造成的质量事故。地基开挖后,浸泡时间过长,造成地基承载力降低。

  1. 施工组织、安排不当

    双曲拱桥施工,根据实际地形、地质、水文等条件,可采用有支架施工和无支架施工。采用无支架施工,预制构件在空中吊装过程中,若翻身不当造成构件开裂,甚至断裂,安装就位误差过大,拱座与拱肋之间的连接未达到设计要求的固结模式等,都将导致拱桥承载力降低:有支架施工的双曲拱桥,施工时支架基础处理不到位,未按要求进行支架预压,支架拆除过早等,都将导致拱桥的变形,从而引起工程病害。

  2. 施工放样误差

    准确施工放样是确保桥梁达到设计要求的关键工序之一,如放样误差过大,造成结构尺寸与设计不符,严重影响结构的受力。如墩(台)之间的相对位置误差过大,拱桥的实际矢跨比与设计矢跨比不同, 不但影响结构的外形构造,更影响结构的受力。预制构件尺寸过长或过短,拼装困难。

 

其他

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