第 2 章 城市桥梁工程
【考点 1】桥梁基本组成与常用术语
1)基本组成
(1)上部结构(桥跨结构):线路跨越障碍(如江河、山谷或其他线路等)的结构物,是在线路中断时跨越障碍的主要承载结构。
(2)下部结构:包括桥墩、桥台和墩台基础,是支承桥跨结构的结构物。
①桥墩:多跨桥的中间支承桥跨结构的结构物。
②桥台:设在桥的两端,一边与路堤相接,以防止路堤滑塌,另一边则支承桥跨结构的端部。
为保护桥台和路堤填土,桥台两侧常做锥形护坡、挡土墙等防护工程。
③承台:为承受、分布由墩身传递的荷载,在桩基顶部设置的联结各桩顶的钢筋混凝土平台。
④墩台基础:是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。
(3)支座系统:在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。它不仅要传递很大的荷载,并且要保证桥跨结构能产生一定的变位。
(4)附属设施:
①桥面铺装(或称行车道铺装):铺装的平整性、耐磨性、不翘曲与不渗水是保证行车舒适的关键。特别是在钢箱梁上铺设沥青面层时,技术要求甚严。
②排水防水系统:应能迅速排除桥面积水,并使渗水的可能性降至最低限度。城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。
③栏杆(或防撞栏杆):既是保证安全的构造措施,又是有利于观赏的最佳装饰件。
④伸缩缝:是桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙,用以保证结构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、不颠簸,桥面上要设置伸缩缝构造。
⑤灯光照明:现代城市中,大跨径桥梁通常是一个城市的标志性建筑,大多装置了灯光照明系统,构成了城市夜景的重要组成部分。
【考点 2】桥梁的主要类型
1)城市桥梁主要类型有
(1)跨河桥:是为跨越江河水流障碍而修建的桥梁。
(2)跨线桥:是跨越公路、铁路和城市道路等交通线路的桥梁。
(3)高架桥:是指代替高路堤的桥梁,具有疏散交通密度,提高运输效率,节省用地功能,一般出现在城市道路建设中。
(4)互通立交桥:是在城市重要交通交汇点建立的上下分层、多方向行驶、互不相扰的陆地桥;主要作用是使各个方向的车辆免受路口上的红绿灯管制从而快速通过。
(5)人行天桥:又称人行立交桥。一般建造在车流量大、行人稠密的地段,或者交叉口、广场及铁路上面。人行天桥只允许行人通过,用于避免车流和人流平面相交时的冲突,保障人们安全跨越道路的同时提高车速,减少交通事故。
(6)廊桥:廊桥是一种有屋檐的桥,具有遮阳避雨、供人休憩、交流、聚会、看风景等用途,有的廊桥还有供人暂居的房间。
【考点 3】预应力混凝土施工技术
3)预应力筋及管道
d.预应力材料必须保持清洁,在存放和运输时应避免损伤、锈蚀和腐蚀。预应力筋和金属管道在室外存放时,时间不宜超过 6 个月。预应力锚具、夹具和连接器应在仓库内配套保管。
预应力钢丝应在清洁、干燥,且具有防雨防潮条件下分类贮存。无粘结预应力筋在成品堆放期间,应按不同规格分类堆放在通风良好的仓库中;露天堆放时,不应放置在受热影响的场所,不宜直接与地面接触,并应覆盖防雨布;成盘叠加堆放时,最下盘无粘结预应力钢绞线之上堆放的钢绞线不应超过 1000kg。
(2)预应力筋的制作:
①预应力筋下料长度应通过计算确定,计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度、锚(夹)具长度、千斤顶长度、墩头预留量,冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。
②预应力筋宜使用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。
④预应力筋由多根钢丝或钢绞线组成时,在同束预应力钢筋内,应采用强度相等的预应力钢材。编束时,应逐根梳理直顺不扭转,不得互相缠绕。编束后的钢丝和钢绞线应按编号分类存放。钢丝和钢绞线束移运时支点距离不得大于 3m,端部悬出长度不得大于 1.5m。
(3)管道与孔道:
①后张有粘结预应力混凝土结构中,预应力筋的孔道一般由浇筑在混凝土中的刚性或半刚性管道构成。一般工程可由钢管抽芯、胶管抽芯或金属伸缩套管抽芯预留孔道。浇筑在混凝土中的管道应具有足够强度和刚度,不允许有漏浆现象,且能按要求传递粘结力。
②常用管道为金属螺旋管或塑料(化学建材)波纹管。管道应内壁光滑,可弯曲成适当的形状而不出现卷曲或被压扁。
③管道的检验:
a.管道进场时,应检查出厂合格证和质量保证书,核对其类别、型号、规格及数量,应进行管道外观质量检查、径向刚度和抗渗漏性能检验。检验方法应按有关规范、标准进行。
b.管道按批进行检验。金属螺旋管每批由同一生产厂家,同一批钢带所制作的产品组成,累计半年或 50000m 生产量为一批。塑料管每批由同配方、同工艺、同设备稳定连续生产的产品组成,每批数量不应超过 10000m。
④管(孔)道的其他要求:
a.在桥梁的某些特殊部位,设计无要求时,可采用符合要求的平滑钢管或高密度聚乙烯管,其管壁厚不得小于 2mm。
b.管道的内横截面积至少应是预应力筋净截面积的 2.0 倍。不足这一面积时,应通过试验验证其可否进行正常压浆作业。超长钢束的管道也应通过试验确定其面积比
4)锚具、夹具和连接器
(1)基本要求:
①预应力筋用锚具、夹具、连接器和锚垫板表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹。
②锚具应满足分级张拉、补张拉和放张预应力的要求。锚固多根预应力筋的锚具,除应有整束张拉的性能外,尚宜具有单根张拉的可能性。
(2)验收要求:
①锚具、夹具及连接器进场验收时,应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格、数量,确认无误后进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验。
②验收应分批进行,批次划分时,同一种材料和同一生产工艺条件下生产的产品可列为同一批次。锚具、夹片应以不超过 1000 套为一个验收批。连接器的每个验收批不宜超过 500 套。
③静载锚固性能试验:对用于中小桥梁的锚具(夹片或连接器)进场验收,其静载锚固性能可由锚具生产厂提供试验报告。对大桥、特大桥等重要工程、质量证明资料不齐全、不正确或质量有疑点的锚具,在通过外观和硬度检验的同批中抽取 6 套锚具(夹片或连接器),组成 3 个预应力筋锚具组装件,由具有相应资质的专业检测机构进行静载锚固性能试验予以复检。
3.混凝土施工技术
3)混凝土配合比设计
(3)预应力混凝土中的水泥用量不宜大于 550kg/m3.
(4)预应力混凝土中严禁使用含氯化物的外加剂及引气剂或引气型减水剂。
(5)预应力混凝土从各种材料引入混凝土中的水溶性氯离子最大含量不宜超过胶凝材料用量的 0.06%。
(4)混凝土浇筑:
⑥浇筑混凝土时,对预应力筋锚固区及钢筋密集部位,应加强振捣。
⑦对先张构件应避免振动器碰撞预应力筋,对后张构件应避免振动器碰撞预应力筋的管道。
【考点 4】沉入桩基础
1)沉桩方式及设备选择
(3)在密实的砂土、碎石土、砂砾的土层中用锤击法、振动沉桩法有困难时,可采用射水作为辅助手段进行沉桩施工。在黏性土中应慎用射水沉桩;在重要建筑物附近不宜采用射水沉桩。
(4)静力压桩宜用于软黏土(标准贯入度 N<20)、 淤泥质土。
(5)钻孔埋桩宜用于黏土、砂土、碎石土且河床覆土较厚的情况。
2)准备工作
(3)应根据现场环境状况采取降噪声措施;城区、居民区等人员密集的场所不得进行沉桩施工。
(4)对地质复杂的大桥、特大桥,为检验桩的承载能力和确定沉桩工艺应进行试桩。
(5)贯入度应通过试桩或做沉桩试验后会同监理及设计单位研究确定。
3)施工技术要点
(1)预制桩的接桩可采用焊接、法兰连接或机械连接,接桩材料工艺应符合规范要求。
(2)沉桩时,桩帽或送桩帽与桩周围间隙应为 5~10mm;桩锤、桩帽或送桩帽应和桩身在同一中心线上;桩身垂直度偏差不得超过 0.5%。
(3)沉桩顺序:对于密集桩群,自中间向两个方向或四周对称施打;根据基础的设计高程,宜先深后浅;根据桩的规格,宜先大后小,先长后短。
(4)施工中若锤击有困难时,可在管内助沉。
(5)终止锤击标准:控制桩端设计标高为主、贯入度为辅。
(6)沉桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线等的观测、监护。
(7)在沉桩过程中发现以下情况应暂停施工,并应采取措施进行处理:(理解记忆,切勿口诀)
①贯入度发生剧变。
②桩身发生突然倾斜、位移或有严重回弹。
③桩头或桩身破坏。
④地面隆起。
⑤桩身上浮。
【考点 5】钻孔灌注桩基础
2)成孔方式与设备选择
依据成孔方式可分为泥浆护壁成孔、干作业成孔、沉管成孔灌注桩及爆破成孔。
2)成孔方式与设备选择
泥浆护壁成孔(地下水以下):土→泥浆→混凝土
1)工艺流程
平整场地→桩位放样→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→成孔检查与验收→清孔→安装钢筋笼→安放导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出护筒→成桩检查。
【考点 6】现浇梁盆式橡胶支座安装
①支座安装前检查支座连接状况是否正常,不得松动上下钢板临时连接螺栓。改性聚四氟乙烯板应密封在钢盆内,应排除空气,保持紧密。
②支座的上、下座板可采用锚固螺栓栓接或焊接在梁体底面和垫石顶面的预埋钢板上。采用电焊连接时,预埋钢垫板应锚固可靠、位置准确,焊接应对称、间断进行,应采取措施防止温度过高烧坏改性聚四氟乙烯板、不锈钢冷轧钢板和周边混凝土;采用螺栓连接时,外露螺杆的高度不得大于螺母的厚度,螺栓预留孔尺寸应符合设计要求。锚固螺栓和焊接部位均应做防腐处理。
③墩顶预埋钢板下的混凝土宜分两次浇筑,应从一端灌浆,另一端排气,直至从另一端溢出为止,灌浆应连续进行。预埋钢板不得出现空鼓现象。
④支座安装前,应清除预留锚栓孔中的杂物和积水,待支座安装就位后安装灌浆用模板,确认支座中心位置及标高符合设计要求后,采用重力方式灌浆。
⑤灌浆材料终凝后,拆除模板,检查灌浆是否密实、无漏浆,待箱梁混凝土浇筑完毕后,及时拆除各支座的上下钢板临时连接螺栓。
【考点 7】预制梁盆式橡胶支座安装
①预制梁在生产过程中按照设计位置预先将支座上钢板预埋至梁体内。
②在施工现场吊装前,将支座固定在预埋钢板上并用螺栓拧紧。
③预制梁缓慢吊起,将支座下锚杆对准盖梁上预留孔,缓慢地落梁至临时支撑上,安装支座的同时,盖梁上安装支座灌浆模板,进行支座灌浆作业。
④支座安装结束,检查是否有漏浆处,并拆除各支座上、下连接钢板及螺栓。
【考点 8】现浇预应力(钢筋)混凝土连续梁施工技术 >>>二级建造师题库限时免费领>>>
1.支(模)架法
1)支架法现浇预应力混凝土连续梁
(1)支架的地基承载力应符合要求,必要时,应采取加固处理或其他措施。地基处理后,应做地基承载试验,若沉降量超标,则对地基重新处理,直到满足要求为止。
(2)应有简便可行的落架拆模措施。落架时宜分级循环、对称、有序进行,严控单次卸落量。
(3)各种支架和模板安装后,宜采取预压方法消除拼装间隙和地基沉降等非弹性变形。
(4)安装支架时,应根据梁体和支架的弹性、非弹性变形,设置预拱度。
(5)支架底部应有良好的排水措施,不得被水浸泡。
(6)浇筑混凝土时应采取防止支架不均匀下沉的措施。
(7)支架施工前,应编制专项施工方案,按规定审批程序报批,经批准后方可实施,施工中需修改或补充时,应履行原审批程序。
2)移动模架上浇筑预应力混凝土连续梁
(1)模架长度必须满足施工要求。
(2)模架应利用专用设备组装,在施工时能确保质量和安全。
(3)浇筑分段工作缝,必须设在弯矩零点附近。
(4)箱梁内、外模板在滑动就位时,模板平面尺寸、高程、预拱度的误差必须控制在容许范围内。
(5)混凝土内预应力筋管道、钢筋、预埋件设置应符合规范规定和设计要求。
(6)移动模架首次拼装后,需做预压加载试验,后续使用无须预压试验。
(7)6 级(含)以上大风,禁止移动模架系统。做好移动模架行走状态、立模状态和混凝土浇筑状态应力监控,控制移动模架的变形在合理范围内,确保施工安全和桥梁结构安全。
2.悬臂浇筑法(没有办法搭设支架的部位)
悬臂浇筑的主要设备是一对能行走的挂篮。挂篮在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动。绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、施加预应力都在其上进行。完成本段施工后,挂篮对称向前各移动一节段,进行下一梁段施工,循序前进,直至悬臂梁段浇筑完成。
1)挂篮设计与组装
(1)挂篮结构主要设计参数应符合下列规定:
①挂篮质量与梁段混凝土的质量比值控制在 0.3-0.5.特殊情况下不得超过 0.7.
②允许最大变形(包括吊带变形的总和)为 20mm。
③施工、行走时的抗倾覆安全系数不得小于 2.
④自锚固系统的安全系数不得小于 2.
⑤斜拉水平限位系统和上水平限位安全系数不得小于 2.
(2)挂篮结构设计应符合下列规定:
①在下列任一条件下不得使用精轧螺纹钢筋吊杆连接挂篮上部与底篮:
a.前吊点连接。
b.其他吊点连接:上下钢结构直接连接(未穿过混凝土结构);与底篮连接未采用活动铰;吊杆未设外保护套。
②禁止挂篮后锚处设置配重平衡前方荷载。
(3)挂篮组装后,应全面检查安装质量,并应按设计荷载做载重试验,以消除非弹性变形。获得分级荷载下的弹性变形数据,为箱梁悬浇施工线形控制提供依据。
2)浇筑段落
悬浇梁体一般应分四大部分浇筑:
(1)墩顶梁段(0 号块);
(2)墩顶梁段(0 号块)两侧对称悬浇梁段;
(3)边孔支架现浇梁段;
(4)主梁跨中合龙段。
3)悬浇顺序及要求
(1)顺序:
①在墩顶托架或膺架上浇筑 0 号段并实施墩梁临时固结;
②在 0 号块段上安装悬臂挂篮,向两侧依次对称分段浇筑主梁至合龙前段;
③在支架上浇筑边跨主梁合龙段;
④最后浇筑中跨合龙段形成连续梁体系。
(2)要求:
①托架、膺架应经过设计,计算其弹性及非弹性变形。(也有预压)
②在梁段混凝土浇筑前,应对挂篮(托架或膺架)、模板、预应力筋管道、钢筋、预埋件、混凝土材料、配合比、机械设备、混凝土接缝处理等情况进行全面检查,经有关方签认后方准浇筑。
③悬臂浇筑混凝土时,宜从悬臂前端开始,最后与前段混凝土连接。
④桥墩两侧梁段悬臂施工应对称、平衡,平衡偏差不得大于设计要求。
⑤应控制挂篮轴线两侧的不平衡荷载,防止挂篮偏载过大和内模移位。
⑥悬臂浇筑一般应全断面一次浇筑成型。如箱梁断面较大,需分次浇筑时,除按相关要求处理好施工缝外,还应采取措施消除后浇混凝土重力引起的挂篮变形,避免现浇混凝土开裂。
4)张拉及合龙要求
(1)预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工中,顶板、腹板纵向预应力筋的张拉顺序一般为上下、左右对称张拉,设计有要求时按设计要求施作。
(2)预应力混凝土连续梁合龙顺序一般是先边跨、后次跨、最后中跨。
(3)连续梁(T 构)的合龙、体系转换和支座反力调整应符合下列规定:
①合龙段的长度宜为 2m。
②合龙前应观测气温变化与梁端高程及悬臂端间距的关系。
③合龙前应按设计规定,将两悬臂端合龙口予以临时连接,并将合龙跨一侧墩的临时锚固放松或改成活动支座。
④合龙前,在两端悬臂预加压重,并于浇筑混凝土过程中逐步撤除,以使悬臂端挠度保持稳定。
⑤合龙宜在一天中气温最低时进行。
⑥合龙段的混凝土强度宜提高一级,以尽早施加预应力。
⑦连续梁的梁跨体系转换,应在合龙段及全部纵向连续预应力筋张拉、压浆完成,并解除各墩临时固结后进行。
⑧梁跨体系转换时,支座反力的调整应以高程控制为主,反力作为校核。
⑨梁墩临时锚固的放松,应均衡对称进行,逐渐均匀释放。在放松过程中,应注意各梁段的高程变化。
5)高程控制要求
预应力混凝土连续梁,悬臂浇筑段前端底板和桥面标高的确定是连续梁施工的关键问题之一。
确定悬臂浇筑段前端标高时应考虑:
(1)挂篮前端的垂直变形值;
(2)预拱度设置;
(3)施工中已浇段的实际标高;
(4)温度影响。
因此,施工过程中的监测项目为前三项;必要时结构物的变形值、应力也应进行监测,保证结构的强度和稳定。
【考点 9】 钢梁施工技术
1.钢梁制造
(1)钢梁应由具有相应资质的企业制造。
(2)钢梁制作基本要求:
①钢梁制作的工艺流程:包括钢材矫正,放样画线,加工切割,再矫正、制孔,边缘加工、组装、焊接,构件变形矫正,摩擦面加工,试拼装、工厂涂装、发送出厂等。
②钢梁制造焊接环境相对湿度不宜高于 80%。
④主要杆件应在组装后 24h 内焊接。
⑤钢梁出厂前必须进行试拼装,并应按设计和有关规范的要求验收。
(3)钢梁制造企业应向安装企业提供下列文件
①产品合格证;
②钢材和其他材料质量证明书和检验报告;
③施工图,拼装简图;
④工厂高强度螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告;
⑤焊缝无损检验报告和焊缝重大修补记录;
⑥产品试板的试验报告;
⑦工厂试拼装记录;
⑧杆件发运和包装清单。
2.钢梁安装技术要求
1)安装方法选择
(1)城区内常用安装方法:吊机整孔架设法、门架吊机整孔架设法、支架架设法、缆索吊机拼装架设法、悬臂拼装架设法、拖拉架设法等。
(2)钢梁工地安装,应根据跨径大小、河流情况、交通情况和起吊能力等条件选择安装方法。
3)安装要点
(6)吊装杆件时,必须等杆件完全固定后方可摘除吊钩。
(7)钢梁安装过程中,每完成一节段应测量其位置、标高和预拱度,不符合要求应及时校正。
(8)钢梁杆件工地焊缝连接,应按设计的顺序进行。无设计顺序时,焊接顺序宜为纵向从跨中向两端、横向从中线向两侧对称进行。(先中间向四周)
(9)钢梁采用高强螺栓连接前,应复验摩擦面的抗滑移系数。高强螺栓连接前,应按出厂批号,每批抽验不小于 8 套扭矩系数。高强螺栓穿入孔内应顺畅,不得强行敲入。穿入方向应全桥一致。施拧顺序为从板束刚度大、缝隙大处开始,由中央向外拧紧,并应在当天终拧完毕。施拧时,不得采用冲击拧紧和间断拧紧。
(10)高强度螺栓终拧完毕必须当班检查。每栓群应抽查总数的 5%,且不得少于 2 套。抽查合格率不得小于 80%,否则应继续抽查,直至合格率达到 80%以上。对螺栓拧紧度不足者应补拧,对超拧者应更换、重新施拧并检查。
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