三、桥梁的技术要求
(1)一般规定
1)桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求,结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。
2)特大、大桥桥位应选择河道顺直稳定、河床地质良好、河槽能通过大部分设计流量的河段,不宜选择在断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质地带。
3)桥梁设计应遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则,并考虑因地制宜、便于施工、就地取材和养护等因素。
4)桥涵的设置应结合农田基本建设考虑排灌的需要。
5)特殊大桥宜进行景观设计;上跨高速公路、一级公路的桥梁应与自然环境和景观相协调。
6)桥梁结构应考虑桥面铺装进行综合设计。桥面铺装应有完善的桥面防水、排水系统。
7)采用标准化跨径的桥涵宜采用装配式结构,机械化和工厂化施工。
(2)桥涵分类规定
注:①单孔跨径系指标准跨径;梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长;拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离;其他形式桥梁为桥面系车道长度;②管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少,均称为涵洞;③标准跨径:梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准;涵洞以净跨径为准。
(3)桥梁全长:有桥台的桥梁应为两岸桥台侧墙或八宇墙尾端间的距离;无桥台的桥梁应为桥面系长度。
桥梁的组成
桥梁由两个主要部分组成:
(一)桥跨结构(或称桥孔结构,上部结构),是在线路遇到障碍而中断时,跨越障碍的主要承重结构。
(二)桥墩、桥台 、墩台基础(统称下部结构),是支承桥跨结构并将恒载和车辆等荷载传至地基的建筑物。
桥台设在桥的两端,桥墩则在两桥台之间。桥台除了支承桥跨结构的作用外,还要防止路堤滑坡,并与路堤衔接。为保护桥头路堤填土,每个桥台两侧常做成石砌的锥体护坡。
墩台基础,是埋入土层之中,并使桥上全部荷载传至地基的结构部分。
在桥跨结构与墩台之间,还需设置支座,它不仅要传递荷载,而且根据结构体系的不同,保证桥跨结构能产生一定的变位。
除上述基本结构外,桥梁还常常建造一些附属结构物,如护坡、护岸、挡土墙、导流结构物、检查设备等。
在桥梁规划和设计中,设计洪水位、计算跨径、标准跨径、桥长、桥梁净跨径、桥梁的建筑高度等均为主要的桥梁技术指标。
净跨径:对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩(桥台)之间的净距,用L0表示;对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
计算跨径:对于具有支座的桥梁,是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离,用 1表示。对于图1所示的拱式桥,是两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离,或拱轴线两端点之间的水平距离。桥跨结构的力学计算是以 1为基准的。总跨径 在多孔桥梁中,各孔净跨径的总和,也称桥梁孔径( ),它反映了桥下宣泄洪水的能力。
标准跨径:对于梁式桥或板式桥是指两相邻桥墩中线之间的距离,或桥墩中心线至桥台台背前缘之间的距离;对于拱桥,则是指净跨径。
桥梁全长:简称桥长,是桥梁两端两个桥台的侧墙或耳墙后端点之间的距离,以L表示。在一条线路中,桥梁和涵洞总长的比重,反映了它们在线路建设中的重要程度。
桥梁高度:简称桥高,是指桥面与低水位之间的高差,或为桥面与桥下线路路面之间的距离,以H1表示。
桥下净空高度:是指设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间距离,以H表示。它应保证排洪和该河流通航所规定的净空高度。
建筑高度: 是指桥上行车路面标高至桥跨结构最下缘之间距离(图1-1中的 )。公路定线中所确定的桥面标高与通航净空顶部标高之差,又称为容许建筑高度。显然,桥梁的建筑高度,不得大于容许建筑高度,否则就不能保证桥下的通航要求。
净矢高:拱式桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离,以 表示。
计算矢高:是指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离以 表示。
矢跨比:是指计算矢高 与计算跨径 之比( / ),也称拱矢度。
涵洞:是来宣泄路堤下水流的构造物。凡是单孔跨径小于5m的泄水结构物,称为涵洞;管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少,均称为涵洞。
桥梁的分类
桥梁有不同的分类方式,每一种分类方式均反映出桥梁在某一方面的特征。但是,桥梁按结构体系的分类,是基本的分类方法,不同的体系对应于不同的力学形式,表现出不尽相同的受力特点。
(一) 桥梁的基本体系
按结构体系及受力特点,桥梁可划分为梁、拱、索三种基本体系,以及由基本体系之间组合而形成的组合体系。
1.梁式桥
梁式桥的特点是其桥跨的承载结构由梁组成。在竖向荷载作用下梁的支承处仅产生竖向反力而无水平反力(推力)。梁的内力以弯矩和剪力为主。
梁式桥可分为简支梁桥,连续梁桥和悬臂梁桥。简支梁桥的跨越能力有限(一般在50m以下),当计算跨径小于25m时,通常采用混凝土材料,而计算跨径大于25m时,更多采用预应力混凝土材料。
2.拱式桥
拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。其特点是结构在竖向荷载作用下,两拱脚处不仅产生竖向反力,还产生水平力(推力),由于水平推力的作用使拱中的弯矩和剪力大大地降低。设计合理的拱主要承受拱轴压力,拱截面内弯矩和剪力均较小,因此可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉能力差的圬工材料。
拱式桥是推力结构,其墩台,基础必须承受强大的拱脚推力。因此拱式桥对地基要求很高,适建于地质和地基条件良好的桥址。拱式桥构造简单,承载能力大,造型美观,是桥梁工程中广泛采用的桥型之一。
3.悬索桥
悬索桥又称吊桥,其特点是桥梁的主要承重结构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索,加劲梁和锚锭结构组成。桥跨上的荷载由加劲梁承受,并通过吊索将其传至缆索。主缆索是主要承重结构,但其仅受拉力。缆索本身是几何可变体,但可通过桥塔,锚锭结构及作用的荷载相组合,在空间形成有一定几何形状的平衡受力结构体系。主缆索的拉力通过对桥塔的压力和锚锭结构的拉力传至基础和地基。这种桥型充分发挥了高强钢缆的抗拉性能,使其结构自重较轻,能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无法比拟的特大跨度。
4.组合体系
组合体系桥是指承重结构采用两种基本结构体系,或一种基本体系与某些构件(塔,柱,索等)组合在一起的桥。代表性的组合体系有以下几种。
(1)刚架桥
刚架桥是梁与立柱(墩柱、竖墙)刚性连接的结构体系。刚架桥的特点是在竖向荷载作用下,柱脚处不仅产生竖向反力,同时产生水平反力,使其基础承受较大推力。结构中梁和柱的截面均作用有弯矩,剪力和轴力。由于梁和柱结点为刚结,梁端部承受负弯矩,使梁跨中弯矩减小,跨中截面尺寸也可相应减小;与一般墩台不同,刚架桥的支柱(墩台)不仅承受压力,还承受较大弯矩,通常采用较小的钢筋混凝土或预应力混凝土构件。由于刚架桥的上述特点,在城市中当遇到线路立体交叉或需要跨越通航江河时,常采用这种桥型以降低线路标高,减少路堤土方量。当桥面标高已确定时,能增加桥下净空。
T型刚构是目前修建较大跨径预应力混凝土桥梁的常用桥型之一,与其他刚架桥的受力特点不同,它属于无推力结构。它是由单独立柱与主梁连接成整体,形成T形,各T形刚架之间以剪力铰或挂梁相连,在竖向荷载作用下,无水平力产生。T形刚架桥的悬臂部分主要承受负弯矩,预应力筋通常布置在桥面,与悬臂施工方法实现高度协调一致。T形刚架桥的悬臂一般为对称布置,使支柱仅在活载作用时才有弯矩作用。
(2)梁、拱组合体系
所示为一种梁和拱的组合体系,此时梁和拱都是主要承重结构两者相互配合共同受力。由于吊杆将梁向上(与荷载作用方向相反)吊住,着就显著减小了梁中弯矩;同时由于拱和梁连接在一起,拱的水平推力就传给梁承受,这样梁除了受弯矩以外尚且受拉。这种组合体系桥能跨越较一般简支梁桥更大的跨度,而墩台没有推力,因此,对地基的要求就与一般简支梁桥一样。拱置于梁的下方,通过立柱对梁起辅助支承作用的组合体系桥。
(3)斜拉桥
斜拉桥是典型的悬索结构和梁式结构组合的结构体系。这一结构体系由主梁,缆索和塔架组成,充分利用了悬索结构和梁结构的特点,其组合相当合理。在结构体系中,梁结构直接承受桥面外荷载引起的弯矩和剪力,桥塔两侧的斜拉索张紧后为梁结构提供弹性支承,同时承受由荷载引起的拉力,其拉力的竖向分量通过桥塔传至基础和地基;斜拉索中荷载引起拉力的水平分量,使桥结构承受轴向压力,相当于对梁结构施加预应力。此外,通过调整斜拉索间距可改变弹性支承的间距,使梁内力分布更加均匀合理,因而减小了主梁的建筑高度,提高了跨越能力。与悬索桥相比,斜拉桥的斜拉索直接作用于主梁结构,使结构体系的抗弯、抗扭的刚度大大增强,抗风稳定性也明显改善。由于斜拉索的拉力的水平分量由梁结构承担,因而也不再需要巨大的锚锭结构。
(一)简支梁(板)桥
简支梁(板)桥在小跨径桥梁中广泛采用,其施工主要有支架现浇和预制安装两种方法。
支架现浇法是指在桥跨间设置支架,安装模板、脚扎钢筋、现场浇注混凝土的施工方法。采用这种方法施工时,要特别注意支架的强度、刚度和稳定性(包括局部和整体稳定)要满足要求,支架地基可靠,浇注顺序合理,预应力(如果为预应力混凝土梁板桥)张拉控制有效等技术问题。
预制安装法主要用于预应力混凝土梁(板)桥施工,安装方法较多、根据实际情况可采用自行式吊车安装、跨墩龙门架安装、架桥机安装、扒杆安装、浮吊安装等。这种桥梁施工中关键是控制好预制精度、预应力体系的建立、预拱度的设置,避免梁体在预制时由于张拉不当引起的开裂,对架桥机等安装设备的强度,刚度和稳定予以监控。
(二)等截面连续梁(板)桥
在中小跨径的桥梁(特别是立交桥)中采用等截面连续梁(板)桥较多。其施工方法包括:
1、逐孔现浇法
逐孔现浇法又分为在支架上逐孔现浇和移动模架逐孔现浇两种。这种现浇法与前述简支梁(板)桥现浇不同处仅在于只需在一孔(或二孔)间设置支架。施工中同样要注意支架或模架的强度,刚度与稳定。另外,对不断进行的体系转换(施工接头位于跨间,连续孔数逐渐增多)时的结构受力与变形要特别注意。
2、先简支后连续法
这种施工与简支梁预制安装施工相似,但桥面系施工往往在已成的连续体系上进行,需注意梁体的受力变化。
3、顶推法
顶推法是指在桥台平台上后预制梁体,逐节向前推出。这种桥梁施工的关键包括:梁体预制精度(特别是梁体底面平整度),顶推同步、临时支墩(如果有)的变形、梁体在顶推过程中的内力、挠度变化等。
(三)预应力混凝土变截面连续梁桥
变截面连续梁桥主要用于大中跨径连续梁桥,常用施工方法有:
1、支架现浇法
支架现浇法适用于旱地且跨径不太大的桥梁,施工中支架的安全、变形等是必须引起重视的问题。
2、悬臂施工法
悬臂施工法是大跨径连续梁桥常用的施工方法,属于一种自架设方式,分为悬臂拼装与悬臂浇筑两种。
悬臂拼装指在预制场预制梁节段、然后进行逐节对称拼装,拼装方法主要有扒杆吊装法、缆索吊装法、提升法等。
悬臂浇注法则是利用挂蓝在桥墩两侧对称浇注箱梁节段、待已浇节段混凝土强度达到要求的张拉强度后进行预应力张拉,然后移动挂蓝进行下一节段施工,直至合拢。目前主要采用该法施工。
不论悬拼还是悬浇,都是属于自架设方式施工,且已成结构的状态(包括受力,变形)具有不可调整性,所以,施工成败的关键在于临时锚固的可靠性,施工过程中的应力监测、变形预测与标高调整以及体系转换的实施。
(四)预应力混凝土连续刚构桥
预应力混凝土连续刚构桥通常用在更大跨径的梁式桥梁上,通常也采用悬臂浇筑施工。由于其结构为墩梁固结,避免了墩梁临时固结及解除固结这个复杂过程,所以,其施工看起来比连续梁简单些。而实际上,由于连续刚构桥跨径大,孔数多(可三孔或五孔),在施工中遇到的问题更多。首先,连续刚构桥墩为柔性,主梁相对较纤细,施工过程中桥墩、主梁的受力安全及稳定性都需特别注意;其次是桥梁悬臂施工节段多、工期较长,其纵面高程受多种因素影响,容易出现较大的悬臂标高误差,甚至出现两相对悬臂端标高相对误差太大,使合拢困难的情况。若为保证线形而采取措施强迫合拢,必将在结构中产生不利的附加内力,影响结构受力安全,所以,必须对其标高进行严格控制,确保成桥线形与内力状态符合要求。
(五)钢梁桥
钢梁桥包括简支或连续体系的钢板梁和钢桁梁桥。钢梁桥一般为工厂加工,现场架设施工。
钢梁桥架设方法很多,主要有整孔吊装法,支架拼装法、缆索吊拼装法、转体法、顶推法、拖拉法和悬臂拼装法。拖拉法与悬臂拼装法使用较多。
拖拉法是将钢梁在路堤、支架或已拼好的钢梁上拼装,并在其下设置上滑道,在拼装台顶面和墩台顶面设置下滑道,通过滑车组或铰车等将钢梁拖至预定桥孔就位。由于拖拉时梁体应力大,且与使用阶段应力状态不一致。所以,必须对施工中梁体各杆件的应力、稳定进行控制。
悬臂拼装法是将钢梁杆件在桥跨中依次悬臂拼装至前方墩(台)或合拢。悬臂拼装施工中,首先要控制好钢梁的稳定性;其次是悬拼过程中各杆件应力及局部稳定虽在设计中已有考虑,但由于各种误差影响,施工中很有可能出现杆件应力过高的情况,故需用予监控;三是悬拼时梁的挠度同样需要监测、调控,使其挠度在控制范围内,保证合拢顺利和梁体线形符合要求;四是悬拼过程中的梁体振动也应注意;五是做好合拢控制。
拱式桥梁
拱桥作为一种传统桥型,应用非常广泛。拱桥结构型式很多,各自的施工(架设)方法也不一样。
(一)石拱桥主拱圈施工
对于石拱桥这种砌体结构,一般采用拱架法施工。拱架形式有满堂式、撑架式等。在有条件的地方也可采用土牛拱胎。采用拱架施工石拱本身并不复杂,但其施工过程中拱架的安全是必须引起重视的。据统计,拱桥的垮塌事故大多发生在施工中,所以,对石拱桥,特别是大跨径石拱桥施工过程中拱架的受力,变形及稳定必须进行监控。另外,在大跨径拱桥施工中,其拱圈一般系分环、分段逐渐形成的,所以,拱圈内的应力也是逐渐形成的,施工中必须对拱圈应力,特别是先期形成的拱环应力进行全程监控,避免结构在施工过程中出现过大的应力。
(二)普通型钢筋混凝土拱桥施工
1、主拱施工
普通型钢筋混凝土拱桥指除桁架拱桥、刚架拱桥、系杆拱桥以外的所有拱桥,普通型拱桥的共同特点是以主拱圈为主要承重结构,并且有外部水平推力。普通型拱桥中,不论是板拱、箱型拱还是箱助拱,也不论是上承式、中承式还是下承式,在有条件的地方以及采用其他施工方法受限的地方,都可以采用在拱架上浇注、拼装的方法施工主拱圈。拱架形式可以是满堂式、撑架式,也可以是斜拉式、拱式等。
对拱式拱架又分为外置式拱架和埋置式拱架,其中,埋置式拱架又称为劲性骨架,劲性骨架法是特大跨径拱桥的主要施工方法。不论哪种拱架都是非刚性的,施工过程中拱架以及分环分层分段浇注中先期形成的拱环(段)的受力、变形是在不断变化的,为保证施工过程中拱架与拱圈的安全和拱轴线型对称,必须对施工中拱架与拱圈受力、变形、稳定进行监控。对采用劲性骨架浇筑施工时,往往其桥梁跨径特大(如420米的重庆万县长江大桥),要在不太强大的骨架上经过很多工序和较长时间外包混凝土形成拱圈,其施工中的安全更为重要,实施施工控制就显得格外重要。
除上述有支架施工外,天支架缆索吊装施工法应用更为广泛。缆索吊装法是通过设置吊运天线来完成预制拱段(构件)的纵向与竖向运输,从而完成拱圈拼装。缆索吊装也是有支架施工中外置式钢拱架、埋置式拱架(劲性骨架)以及钢管混凝土拱中钢管拱的架设手段。缆索吊装施工的关键在于吊运系统(包括锚碇、塔架、天线)的可靠性以及吊装与扣挂的过程控制。
根据两岸地形情况,在两岸制作半拱,然后绕拱座作水平或竖直转动至合拢成拱的转体施工法也时有采用。转体施工的成败在于转动系统的可靠性和转动过程中悬扣系统、拱圈等的受力、稳定控制,标高监控。
钢筋混凝土拱也可采用悬臂施工法施工。拱的悬臂施工主要有两种方式:一是斜拉扣挂方式,即在拱桥墩台处设立临时塔架,用斜拉索系吊已通过挂蓝浇成的拱圈段,这样,浇一段就系吊一段,直至合拢。二是桁架式,即借用专用挂蓝,结合使用斜吊钢筋将拱圈、拱上立柱和预应力混凝土桥面板齐头并进,边浇注拱圈边构成桁架,直至、合拢。采用前者施工时,需特别注意对斜拉索力、拱圈受力、标高的监测与控制;采用后者施工时,鉴于其属于自架设施工方式,除需注意施工中结构的受力、稳定监控外,特别要加强施工标高的控制。
另外,普通型拱桥中还有一种是钢管混凝土拱。钢管混凝土拱通常是采用缆索吊装法架设钢管拱,然后再灌注管内混凝土,相当于在较柔的钢管拱架上施加非常大的荷载,该施加可以是一次性的,也可以是分步进行的,不论是哪种方式,施工中钢管(或已先期形成的部分管内混凝土)的受力、变形以及稳定系数都是在不断变化的,必须加以监测、调控、以保证施工安全。
2、拱上结构施工
这里所指的拱上结构包括上承式拱桥的拱上建筑、中、下承式拱桥的悬吊结构(桥道梁)。对前者可采用支架现浇,更多的是预制拼(吊)装;对后者既可在支架上现浇或拼装,也可采用吊装。拱桥施工中拱圈安全形成并非全桥就已无问题,若拱上结构施工不当,极易使主拱受力不利,严重者还会导致垮塌,所以,必须对拱上结构施工过程中主拱的受力,变形以及稳定进行监控。
(三)系杆拱桥施工
系杆拱桥属于无外部推力体系,拱圈所产生的推力由系杆承担,而系杆所受拉力是随着拱圈和桥道梁的形成而逐渐形成的,所以,其施工工艺较为复杂。
对钢筋混凝土系杆拱桥,最简便的施工方法是支架法。当采用钢筋混凝土吊杆和系杆时,通常在拱肋混凝土强度达到要求后,先在桥跨上加临时荷载,使吊杆和系杆中的钢筋内产生额外的拉力后再浇注其混凝土,最后在卸去临时荷载后使吊杆、系杆内产生一定预应力,避免混凝土裂缝。当采用预应力系杆时,则需特别控制好预应力施加的时间、大小、使之与拱圈的形成协调,保证拱肋或系杆受力、变形符合要求。必要时也可采用预制拼装,以加快施工进行。
对目前出现的大跨径系杆拱桥大多采用钢筋混凝土结构,除单跨外,更多的识三跨飞燕式。一般先利用缆索吊装或转体(对飞燕式)架设钢管拱圈,此时,对单跨拱由于钢管拱本身产生的推力不大,可利用墩台抵抗或设置临时拉索来平衡推力,对三跨飞燕式则利用中跨半拱和边跨半拱互相平衡。待拱形成后,再浇注管内混凝土和吊装桥道梁,与此同时,同步施加相应的系杆拉力。该类桥梁施工中关键是要控制好系杆拉力的施加和桥道梁的施工加载。
(四)整体型上承式拱桥施工
整体型上承式拱桥包括桁架拱桥、刚架桥。对普通中小跨径桁架拱桥可采用支架安装、无支架吊装、转体和悬臂安装等,对于大跨径桁式组合拱桥,通常采用悬臂安装施工。在无支架吊装中,要特别注意桁架拱片在施工过程中的稳定性,在悬臂施工中则要作好施工过程中各杆件的受力情况观测和节段安装标高控制。
缆索承重桥梁
(一)斜拉桥
斜拉桥施工包括墩塔施工、主梁施工、斜拉索制作与安装三大部分。
斜拉桥主梁施工一般可采用支架法、顶推法、转体法、悬臂浇注和悬臂拼装(自架设)方法来进行。在实际工作中,对混凝土斜拉桥则以悬臂浇注法居多,而对结合梁斜拉桥和钢斜拉桥则多采用悬臂拼装法。
悬臂浇注法是在塔柱两侧用挂蓝对称逐段浇注主梁混凝土直至合拢。在施工中,索塔两侧的梁体因自重等荷载不可能绝对平衡,从而将产生一定的倾覆力矩;同时,两侧斜拉索张拉力也不一定对称,从而将产生一定的水平推力。所以,当所施工的桥梁为飘浮体系、半飘浮体系和塔墩分离(塔梁固结)体系时,一般需作塔(墩)梁临时固结处理。
斜拉桥与一般梁桥相比,主梁较柔,抗弯能力差,当采用传统挂蓝进行悬浇施工时,由于挂蓝自重太大,梁塔和拉索设计由施工内力控制,极不经济,所以,施工中应尽量利用斜拉桥结构特点,充分发挥斜拉索的作用,以减轻施工设备重量,因此,目前使用较多的是前支点挂蓝,也称斜索式挂蓝。前支点挂蓝是将挂蓝后端锚固在已浇梁段上,并将待浇段的斜拉索锚在挂蓝前端,由斜拉索已浇梁段来共同承担待浇节段的混凝土重量,相当于将传统挂蓝中的悬臂受力变为简支受力,不足之处是在浇注一个节段混凝土过程中要分阶段调索,工艺复杂。
由于斜拉桥结构较复杂,超静定次数高,塔柱空间位置、斜拉索位置、锚头相对尺寸等务必要精确,否则将引起结构内力的变化;同时,为确保桥梁施工过程中结构安全和成桥线形平顺,施工中必须进行跟踪监控,监控对象主要是主梁标高、斜拉索索力和塔柱变位,考虑混凝土收缩、徐变,温度变化等引起的标高变化;严格控制合拢时间和进行必要的技术处理,保证合拢段工程质量和成桥状态内力符合要求。
悬臂拼装法是利用适宜的起吊设备从塔柱两侧逐节对称拼装梁体直至合拢。与悬臂浇注一样,施工中对非塔、梁、墩固结的斜拉桥也要作临时固结处理。
对于混凝土主梁悬臂拼装,要特别注意块件和相邻已成梁段的相对高差控制,确保主梁线形与设计相符。
对于钢梁悬臂拼装,合拢段施工是另外需要特别注意的。合拢段施工若处理不好,轻则影响结构内力分配以及桥面平顺,重则影响结构安全,根据实际情况,可采用自然或强迫合拢,施工时必须加强合拢控制。
(二)悬索桥
悬索桥施工包括锚碇施工、索塔施工、主缆(吊杆)施工和加劲梁施工几个主要部分。
锚碇分重力式锚和隧道锚两种,锚碇(特别是重力式锚)一般均系大体积混凝土结构,施工按常规的方法进行。施工中除需注意常规的质量、精度要求外,应特别注意混凝土内部的温度监测与控制。
索塔施工与斜拉桥塔柱施工基本相同。混凝土索塔通常采用滑模、爬模、翻模并配以塔吊或泵送浇注;钢索塔一般为吊装施工。同样,索塔施工中要注意加强测量控制,应力监测,对高索塔(特别是钢塔)还需进行必要的震动控制。
主缆架设主要有空中纺丝法(AS法)和预制平行索股法(PPWS法)两种。AS法是指以卷在卷筒上的单根通长钢丝为原料、采用移动纺丝轮在空中来回架设钢丝(纺丝)形成索股,进而形成主缆。
PPWS法是指对主缆中的索股(索股中钢丝根数按设计规定有多有少)进行工厂预制,然后逐根架设索股,不论采用哪种方法架设,其钢丝、或索股、或主缆以及吊索(杆)的线形或拉力等是施工中必须进行监控的。
加劲梁的架设方法因加劲梁的构造型式不同而异。对桁架式加劲梁可采用单根杆件、桁架片或桁架段(节段)架设法;对箱形加劲梁或混凝土箱(板)加劲梁(对小跨悬索桥)则采用节段预制吊装法。加劲梁架设顺序有两种,即从主塔开始向两侧推进和从中跨跨中和边跨桥墩(台)开始向主塔推进。施工中对加劲梁的应力、标高进行监控是必不可少的。
水下混凝土的配制
水下混凝土的强度、等级和材料除应符合设计要求和《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041) 的规定外,并应符合下列要求:
1. 水泥可选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥。水泥的初凝时间不宜早于2.5h;水泥的标号不宜低于42.5;每m3混凝土水泥的用量一般不应少于350kg,掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时,可不少于300kg。配制的混凝土的实际标号应按《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041)有关规定办理。
2. 粗骨料宜优先选用卵石,如选用碎石,宜适当增加含砂率;骨料最大粒径不应大于导管内径的 1/6~1/8 和钢筋最小净距的1/4, 同时不应大于40mm。
3. 细骨料宜采用级配良好的中砂。为使混凝土有较好的和易性,混凝土的含砂率宜采用40%~50%,水灰比宜采用0.5~0.6。有试验根据时,含砂率和水灰比可酌情加大或减小。
4. 混凝土拌和物从拌和机卸出到进入导管时的坍落度为18cm~25cm。桩径小、桩身短的取低限;反之取高限。为提高和易性,混凝土中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料,其技术条件及掺用量可参照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041)有关规定办理。首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成时间,当混凝土数量较大,灌注需用时间较长时,可通过试验,在首批混凝土中掺入缓凝剂,以延迟其初凝时间。
5. 混凝土的初凝时间随着水泥品种、外加剂品种和用量、混凝土配合比、环境温度等而变化。混凝土初凝时间与水泥的初凝时间不同,前者虽然受后者的制约,但二者的定义和试验方法不同。后者按照国家标准的标准稠度水泥浆用凝结测定仪测定。标准稠度的水灰比约为0.285,以直径1.1mm、重力3N的试针,从加水起沉入标准稠度水泥浆内39mm~39.5mm的时间为水泥初凝时间;沉入≤1.Omm时为终凝时间。混凝土拌和物的初凝时间试验方法是:以水灰比为0.5~0.6的混凝土拌和物,将其中≥5mm的粗集料筛出后的水泥浆装入试模内,用贯入阻力仪的不同直径的试针插入试件内,其贯入阻力为 3.5MPa 的时间为初凝时间;贯入 阻力为 28MPa 的时间为终凝时间。测定仪器可用水电部《水工试验规程》SD105-82规定的贯入阻力仪。
影响混凝土凝结时间的因素如下:①气温:气温越高,凝结时间越快。②水泥品种:掺有混合料的水泥凝结时间较长,例如矿渣水泥较同标号普通水泥凝结时间长,低标号水泥较高标号水泥凝结时间长。③混凝土标号:其他条件相同时,混凝土凝结时间随着标号的提高而缩短。④水灰比:随着水灰比增高,凝结时间延长。⑤坍落度:一般坍落度增加,凝结时间可以延长。⑥外加剂:掺入少量缓凝剂可以延长混凝土初凝时间和终凝时间。⑦养护环境: 水中混凝土比空气中的凝结时间长。
一般如井孔中水温17℃左右,水下混凝土标号为20号,不掺缓凝剂时,其初凝时间约8h左右。当桩直径较大、桩身较长、所需灌注时间较长、不能在初凝时间灌注完时,可在首批混凝土中掺入缓凝剂。掺入量根据水泥种类、缓凝剂性能,通过试验决定。
6. 在受海水侵蚀地区或对混凝土有特殊要求的地区,应按有关规定或试验选用合适的水泥或掺入防腐蚀剂。
灌注事故的预防及处理
灌注水下混凝土是成桩的关键性工序,灌注过程中应分工明确,密切配合,统一指挥,做到快速、连续施工,灌注成高质量的水下混凝土,防止发生质量事故。
如出现事故时,应分析原因,采取合理的技术措施,及时设法补救。对于确实存在缺点的钻孔桩,应尽可能设法补强,不宜轻易废弃,造成过多的损失。
经过补救、补强的桩须经认真的检验认为合格后方可使用。对于质量极差,确实元法利用的桩,应与设计单位研究采用补桩或其它措施。
(一)导管进水
导管进水主要有以下原因:
1.首批混凝土储量不足,或虽然混凝土储量已够,但导管底口距孔底的间距过大,混凝土下落后不能埋没导管底口,以致泥水从底口进入。
2.导管接头不严,接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开,或焊缝破裂,水从接头或焊缝中流人。
3.导管提升过猛,或测深出错,导管底口超出原混凝土面,底口涌入泥水。
为避免发生导管进水,事前要采取相应措施加以预防。万一发生,要当即查明事故原因,采取以下处理方法:
1.若是上述第一种原因引起的,应立即将导管提出,将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出,或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出,不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土,重新灌注。
2.若是第二、三种原因引起的,应视具体情况,拔换原管重下新管;或用原导管插入续灌,但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管,必须用潜水泵将管内的水抽干,才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻人,导管插入混凝土内应有足够深度,一般宜大于200cm。由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干,续灌的混凝土配合比应增加水泥量,提高稠度后灌入导管内,灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器予以振动片刻,使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。
若混凝土面在水面以下不很深,未初凝时,可于导管底部设置防水塞(应使用混凝土特制),将导管重新插入混凝土内(导管侧面再加重力,以克服水的浮力)。导管内装灌混凝土后稍提导管,利用新混凝土自重将底塞压出,然后继续灌注。
若如前述混凝土面在水面以下不很深,但已初凝,导管不能重新插入混凝土时,可在原护筒内面加设直径稍小的钢护筒,用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度,然后将护筒内的水(泥浆)抽除,并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净,再在护筒内灌注普通混凝土至设计桩顶。新旧护筒的撤除方法和注意事项参见相关资料。
(二)卡管
在灌注过程中,混凝土在导管中下不去,称为卡管。卡管有以下两种情况:
1.初灌时隔水栓卡管;或由于混凝土本身的原因,如坍落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀,以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等,使混凝土中的水泥浆被冲走,粗集料集中而造成导管堵塞。
处理办法可用长杆冲捣管内混凝土,用吊绳抖动导管,或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时,则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔,进行清理修整 (注意切勿使导管内的混凝土落入井孔),然后重新吊装导管,重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔,须按前述第二项处理方法将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。
提管时应注意到导管上重下轻,要采取可靠措施防止翻倒伤人。
2.机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久,或灌注时间持续过长,最初灌注的混凝土已经初凝,增大了导管内混凝土下落的阻力,混凝土堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械,并准备备用机械,发生故障时立即调换备用机械;同时采取措施,加速混凝土灌注速度,必要时,可在首批混凝土中掺入缓凝剂,以延缓混凝土的初凝时间。
当灌注时间已久,孔内首批混凝土已初凝,导管内又堵塞有混凝土,此时应将导管拔出,重新安设钻机,利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出,用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔,待沉实后重新钻孔成桩。
(三)坍孔
在灌注过程中如发现井孔护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,应怀疑是拥孔征象,可用测深仪探头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在混凝土表面上未取出的现被埋不能上提,或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度,相差很多,均可证实发生坍孔。
坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低,或在潮汐河流中涨潮时,孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等,均有可能引起坍孔。
发生坍孔后,应查明原因,采取相应的措施, 如保持或加大水头、移开重物、排除振动等,防止继续坍孔。然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土;如不继续坍孔,可恢复正常灌注。
如坍孔仍不停止,坍塌部位较深,宜将导管拔出,将混凝土钻开抓出,同时将钢筋抓出,只求保存孔位,再以粘土掺砂砾回填,待回填土沉实时机成熟后,重新钻孔成桩。
(四) 埋管
导管无法拔出称为埋管,其原因是:导管埋入混凝土过深,或导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大,或因提管过猛将导管拉断。
预防办法:应按前述要求严格控制埋管深度一般不得超过6m~8m;在导管上端安装附着式振捣器,拔管前或停灌时间较长时,均应适当振捣,使导管周围的混凝土不致过早地初凝;首批混凝土掺入缓凝剂,加速灌注速度;导管接头螺栓事先应检查是否稳妥;提升导管时不可猛拔。
若埋管事故已发生,初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出,凡属并非因混凝土初凝流动性损失过大的情况,可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中,用吸泥机吸出混凝土表面泥渣;派潜水工下至混凝土表面,在水下将导管齐混凝土面切断;拔出小护筒,重新下导管灌注。此桩灌注完成后,上下断层间,应照下面所述方法予以补强。
(五)钢筋笼上升
钢筋笼上升,除了一些显而易见的原因是由于全套管上拔、导管提升钩挂所致外,主要的原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口,导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时,混凝土灌注的速度(m3/min)过快,使混凝土下落冲出导管底口向上反冲,其顶托力大于钢筋笼的重力时所致。
为了防止钢筋笼上升,当导管底口低于钢筋笼底部3m至高于钢筋笼底1m之间,且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时,应放慢混凝土灌注速度,允许的最大灌注速度与桩径有关,当桩长为5Om以内时可参考表9办理。
灌注桩的混凝土襄面靠近钢筋笼底部时允许最大灌注速度 表9
注:本表根据京津塘高速公路宜兴埠桥测试结果推算得出,数据不多,供参考使用。
克服钢筋笼上升,除了主要从上述改善混凝土流动性能、初凝时间及灌注工艺等方面着眼外,还应从钢筋笼自身的结构及定位方式上加以考虑,具体措施为:①适当减少钢筋笼下端的箍筋数量,可以减少混凝土向上的顶托力;②钢筋笼上端焊固在护筒上;可以承受部分顶托力,具有防止其上升的作用;③在孔底设置直径不小于主筋的1~2道加强环形筋,并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部,实践证明对于克服钢筋笼上升是行之有效的。
(六)灌短桩头
灌短桩头亦称短桩。产生原因:灌注将近结束时,浆渣过稠,用测深锤探测难于判断浆渣或混凝土面,或由于测深锤太轻,沉不到混凝土表面,发生误测,以致拔出导管终止灌注而造成短桩头事故。还有些是灌注混凝土时,发生孔壁坍方,未被发觉,测深锤或测深仪探头达不到混凝土表面,这种情况最危险,有时会灌短数米。
预防办法是:
1.在灌注过程中必须注意是否发生坍孔的征象,如有坍孔,应按前述办法处理后再续灌。
2.测深锤不得低于规范规定的重力及形状,如系泥浆相对密度较大的灌注桩必须取测深锤重力规定值。重锤即使在混凝土坍落度尚大时也可能沉入混凝土数十厘米,测深错误造成的后果只是导管埋入混凝土面的深度较实际的多数十厘米;而首批混凝土的拥落度到灌注后期会越来越小,重锤沉入混凝土的深度也会越来越小,测深还是能够准确的。
3.灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀土。
4.采用热敏电阻仪或感应探头测深仪。
5.采用铁盒取样器插入可疑层位取样判别。
处理办法可按具体情况参照前述接长护筒;或在原护筒里面或外面加设护筒,压入已灌注的混凝土内,然后抽水、除渣,接浇普通混凝土;或用高压水将泥渣和松软层冲松,再用吸泥机将混凝土表面上的泥浆沉渣吸除干净,重新下导管灌注水下混凝土。
(七)桩身夹泥断桩
大都是以上各种事故引起的次生结果。此外,由于清孔不彻底,或灌注时间过长,首批混凝土已初凝,流动性降低,而续灌的混凝土冲破顶层而上升,因而也会在两层混凝土中夹有泥浆渣土,甚至全桩夹有泥浆渣土形成断桩。
对已发生或估计可能发生夹泥断桩的桩,应采用地质钻机,钻芯取样,作深入的探查,判明情况。有下述情况之一时,应采取压浆补强方法处理。
1.对于柱桩,桩底与基岩之间的夹泥大于设计规定值。
2.桩身混凝土有夹泥断桩或局部混凝土松散。
3.取芯率小于95%,并有蜂窝、松散、裹浆等情况。用地质钻机钻芯取样检验钻孔桩质量方法,费时多,有时钻孔歪斜,偏出桩外,不能查得结果。目前国内外有多种非破损检验混凝土桩(包括预制桩和灌注桩)质量的方法。
(八)灌注桩补强方法
灌注桩的各种质量事故,其后果均会导致桩身强度的降低,不能满足设计的受力要求,因此需要作补强处理。事前,应会同主管部门、设计单位、工程监理以及施工单位的上级领导单位,共同研究,提出切实可行的处理办法。据以往的经验,一般采用压入水泥浆补强的方法,其施工要点如下:
1.对需补强的桩,除用地质钻机已钻一个取芯孔外(用无破损深测法探测的桩要钻两个孔),应再钻一个孔。一个用做进浆孔,另一个用作出浆孔。孔深要求达到补强位置以下 1m,柱桩则应达到基岩。
2.用高压水泵向一个孔内压入清水,压力不宜小于0.5MPa~0.7MPa,将夹泥和松散的混凝土碎渣从另一个孔冲洗出来,直到排出清水为止。
3.用压浆泵压浆,第一次压入水灰比为0.8的纯水泥稀浆(宜用425号水泥),进浆管应插入钻孔1.Om以上,用麻絮填塞进浆管周围,防止水泥浆从进浆口冒出。待孔内原有清水从出浆口压出来以后,再用水灰比0.5的浓水泥浆压入。
4.为使浆液得到充分扩散,应压一阵停一阵,当浓浆从出浆口冒出后,停止压浆,用碎石将出浆口封填,并用麻袋堵实。
5. 最后用水灰比为0.4的水泥浆压入,并增大灌浆压力至0.7 MPa~0.8MPa关闭进浆闸,稳压闷浆20min~25min,压浆工作即可结束。
压浆工作结束,水泥浆硬化以后,应再作一次钻芯,检查补强效果:如断桩夹泥情况已排除,认为合格后,可交付使用;否则,应重钻补桩或会同有关单位研究其它补救措施。
质量检验
桥梁工程总体质量检验的主要内容有哪些?
1.桥梁的净空。
2.桥面中心偏位、桥面宽度和桥长。
3.引道中心线与桥梁中心线的衔接以及桥头高程衔接。
钻孔灌注桩施工的主要检验内容有哪些?
1.在终孔和清孔后应对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、倾斜度、泥桨相对密度、孔底沉淀厚度等检查。
2.钻孔灌注桩混凝土的强度。
3.凿除桩头混凝土后,有无残缺的松散混凝土。
4.需嵌入承台内的混凝土桩头及锚固钢筋长度应符合要求。
明挖地基的主要检验内容有哪些?
1.基底平面位置、尺寸大小和基底标高
2.基底地质情况和承载力是否与设计资料相符。
3.地基所用材料是否达到设计标准。
钢筋加工及安装施工的主要检验内容有哪些?
1.钢筋、焊条的规格和技术性能符合要求,受力钢筋同一截面的接头数量、搭接长度和焊接、机械接头质量符合规定。
2.冷拉钢筋的机械性能须符合要求,钢筋平直,表面无裂皮和油污。
3.受力钢筋间距、箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距。
4.钢筋骨架尺寸、弯起筋位置和保护层厚度。
后张法预应力筋的加工和张拉的主要检验内容有哪些?
1.预应力筋的各项技术性能应符合要求,千斤顶、油表、钢尺等应检查校正。
2.预应力管道坐标、及管道间距。
3.张拉时的应力值、张拉伸长率和张拉断丝滑丝数。
承台混凝土浇筑的主要检验内容有哪些?
1.混凝土强度
2.承台尺寸、承台顶面高程和轴线偏位。
墩、台身混凝土浇筑的主要检验内容有哪些?
1.混凝土强度
2.墩、台身断面尺寸、顶面高程和轴线偏位
3.墩、台身竖直度或斜度、大面积平整度和预埋件位置。
柱或双壁墩混凝土浇筑的主要检验内容有哪些?
1.混凝土强度
2.柱或双壁墩断面尺寸、顶面高程和轴线偏位
3.墩、台身竖直度和相邻间距。
墩、台帽或盖梁混凝土浇筑的主要检验内容有哪些?
1.混凝土强度
2.墩、台帽或盖梁断面尺寸、支座处顶面高程和轴线偏位
3.墩、台帽或盖梁预埋件位置。
预制梁、板的主要检验内容有哪些?
1.梁、板混凝土强度。
2.梁、板的几何尺寸(长度、宽度、高度和跨径)。
3.梁、板平整度及梁、板支座预埋件表面的平整度。
4.预埋件位置。
梁、板安装的主要检验内容有哪些?
1.梁、板支座中心偏位。
2.梁、板安装的竖直度。
3.梁、板顶面纵向高程。
4.梁、板间的接缝填充材料应符合要求。
桥面铺装施工的主要检验内容有哪些?
1.桥面铺装应符合同等级路面的要求,桥面泄水孔的进水口应略低于桥面面层。
2.桥面铺装的强度和压实度。
3.铺装层的厚度、平整度和抗滑构造深度。
4.桥面横坡。
第二节 重点解析
(一)基本知识方面
重点:掌握桥梁结构的四大组成部分、桥梁的基本概念、名词术语[如桥长、桥梁计算跨径、标准跨径、总跨径、桥梁的基本类型(按受力体系划分)、桥梁高度、建筑高度、净矢高、矢跨比]、桥梁设计的程序,以及平、纵、横设计的主要内容
[例题] 判断题:桥梁全长是指桥台尾端之间的距离。
[答案] × 有桥台的桥梁为两岸桥台的侧墙或八字墙尾端之间的距离;无桥台的桥梁则为桥面系行车道的长度。
[知识要点] 对桥梁长度的概念清楚否。
[解题思路] 要熟练掌握桥长的概念。
难点:桥梁的设计程序,桥梁平、纵、横设计的主要内容。
[例题] 判断题:桥梁横断面设计内容主要是确定桥面的宽度、桥跨结构横断面布置及车行道,人行道布置。
[答案] × 桥梁横断面设计内容主要是确定桥面的宽度、桥跨结构横断面布置。
[知识要点) 对桥梁横断面设计内容是否清楚。
[解题思路] 要掌握桥梁横断面设计内容。车行道、人行道布置包含在横断面布置内容中。
(二)桥梁上部结构、下部结构、基础的施工方法、工艺
重点一:掌握简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、拱桥的施工和所用材料要求。
[例题1l 判断题:现场浇筑简支梁桥上部结构的混凝土时,一般由一头开始,向另一头进行。
[答案] × 现场浇筑简支梁桥上部结构的混凝土时,一般由墩台两端开始,向跨中方向同时进行。
[知识要点] 浇筑简支梁桥的施工工艺
[解题思路] 掌握现浇简支梁桥的施工工艺。
[例题2] 钢筋混凝土中混凝土强度等级不低于C( ),当采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋时不低于C( )号。
A.15,25 B.20,25 C.15,20 D.15,25
[答案] C
[知识要点] 钢筋混凝土所用混凝土的最低要求。
[解题思路] 掌握钢筋混凝土所用混凝土材料的要求。
重点二:桥梁桩基础、扩大基础的施工及适应范围
[例题] 当地基的持力层埋深在( )m以内时,一般选用天然地基上的浅基础,即石砌或混凝土圬工基础。
A.5 B.4 C.3 D.6
[答案]A
[知识要点] 熟悉天然基础埋深的适应范围。
[解题思路] 天然基础的适应范围一般是:地基的持力层埋深在5m以内时采用
难点:桥梁桩基础的钻孔、水下混凝土灌注的要求。
[例题] 钻孔泥浆应始终高出孔外水位或地下水位( )m。
A.1.0—¬2.0 B.1.0—1.5 C.1.0—1.2 D.1.0—2.5
[答案] B
[知识要点] 熟悉泥浆固孔应高出孔外水位或地下水位的高度。
[解题思路] 泥浆固孔高出孔外水位或地下水位1-1.5m就行。
(三)桥梁施工质量控制内容、标准与质量评定要求
重点:施工准备工作的主要内容,施工组织设计的主要内容,模板、支架及拱架的设计、安装要求,现浇混凝土构件的质量要求,预制构件施工的质量要求,预应力混凝土施工的质量要求,桩基础施工的质量要求。
[例题] 预应力钢筋在同一截面接头的面积不应超过预应力筋总面积的( ),接头质量应满足施工规范要求。
A.20% B.30% C.35% D.25%
[答案] D
[知识要点] 熟悉预应力钢筋接头质量要求。
[解题思路] 掌握预应力钢筋接头面积数量。
[例题] 混凝土墩柱应一次浇完,盖梁混凝土一般应在墩柱浇完( )h后才允许浇筑。
A.20 B.24 C.18 D.12
[答案] B
[知识要点] 熟悉盖梁混凝土浇筑的适宜时间。
[解题思路] 盖梁混凝土时间一般要等墩柱完成后一天才能浇筑。
难点:模板、支架及拱架的质量要求,预应力混凝土构件力筋张拉、混凝土浇筑质量控制标准,桩基础施工的质量评定
[例题1l 结构自重和汽车静荷载产生的挠度超过跨径的( )时,钢筋混凝土梁、板、拱的底模应设预拱度。
A.1/1600 B.1/600 C.1/800 D.1/1000
[答案] A
[知识要点] 熟悉预拱度设置的条件。
[解题思路] 预拱度的设置是考虑恒载和汽车静荷载。
[例题2] 钻孔桩所钻桩孔的平面位置、钻孔直径、倾斜率和( )应符合要求。
A.轴线 B、底面高程 C.深度 D.泥浆深度
[答案] C
[知识要点] 熟悉钻孑L桩所钻桩孔的质量要求。
[解题思路] 应该在乎面位置、钻孔直径、倾斜率、深度方面满足要求。
(四)、综合分析题
1、模板制作有哪些基本要求?
答:根据设计图纸的构件尺寸逐一核对,无误时,方可制作或拼装模板;模板应具有足够的强度、刚度和稳定性;板面平整、光洁,尺寸准确,接缝严密;受力明确,装拆方便,保证安全;模板配件符合有关规定要求,并经检验合格方可使用;宜选用钢模组合模板或定型组合模板。
2、模板安装要注意哪几点?
答:模板安装要注意以下几点:(1)模板安装基础要坚实、平整。(2)模板内侧应涂刷无污染的隔离剂,不得涂刷废机油。(3)拼装尺寸符合设计要求并联结牢固。(4)在安装过程中必须设置防倾覆措施。(5)模板与脚手架之间不得相互联结(模板与脚手架整体设计的除外),严防支架震动影响模板变形和位移;如未拔出其两端必须设置混凝土保护层。(6)纵横带木间距布置应合理,固定拉杆以拔出的形式为宜;金属拉杆以未拔出处理。(7)检查模板的平面位置及顶点标高,各结点的联结及纵横向稳定等情况,逐项检查并做好记录,发现问题要及时纠正。
3、现浇混凝土支架在什么情况下应进行预压?
答:为保证结构的完整和良好性,支架必须满足强度、变形和稳定性要求,同时要求支架必须设立在有足够承载力和沉降量小于规定值的地基上。
一般地说,可通过对设计方案的比较、材料的选用使支架的强度、变形和稳定得到满足。如对地基进行充分的处理(如混凝土桩基)或让支架基础处在很好的地基上,也可保证地基的变形小于10mm或两点之差小于1/400,满足施工要求。
对于一般的软弱地基有时经简单的处理后,虽然强度可得到满足,但仍可能出现以下情况:(1)很难正确地估计其沉降量;(2)经过计算产生的沉降量偏大;(3)施工中不采用分段浇筑;(4)每次浇筑时间太长,超过初凝时间。
在以上情况下,必须对支架进行预压以消除非弹性变形和基础受力后的绝大部分沉降,同时可以得出试验的基本数据及大致规律,用来估计预拱度值。
4、预应力筋的实际伸长值与理论伸长值的差值超过规定时应如何处理?
答:在张拉操作中,预应力筋的实际伸长值与理论伸长值之间必然会有一定的误差,但当该误差超过施工规范规定值的6%时,则应查明原因,并采取措施予以调整后,方可继续张拉。
造成误差过大的原因主要有:(1)预应力筋的实际弹性模量与计算时的取值不一致; (2)千斤顶的拉力不准确;(3)孔道的摩阻损失计算与实际不符(如发生管道堵塞等现象); (4)量测误差;(5)管道的位置不准确等。
在上述几条原因中,弹性模量的取值是否正确,对伸长值的计算影响较大,对重要的预应力混凝土结构,预应力筋的弹性模量应通过试验测定。
5、结构物混凝土中水泥掺量是否越多越好,为什么?
答:不是。水泥用太多,则产生的水化热量很大,混凝土凝结时易产生很多的收缩裂缝,影响混凝土质量,特别是养护条件较差时更甚。
6、挖孔桩的技术要求。
答:①挖孔桩适用于无地下水或少量地下水,且较密度的土层或风化岩层;②若孔内产生的空气污染物超标时,必须采用通风措施;③根据地质和水文地质等情况,选择孔壁支护方案报批;④遇到岩层必须爆破时,应专门设计,严格控制炸药用量,并在炮眼附近加强支护。
7、承包人报请监理工程师的配合比资料有哪些?
答:a、粗细集料的级配与混合级配;b、组成材料的重量比;c、水灰比、水泥一集料比、坍落度及龄期强度;
8、预制梁的试验方法有哪些?
答:a、静载试验;b、测挠度、应力、应变;c、无破损检测;d、混凝土试验。
9、简述钻孔灌注桩的施工工艺流程(陆上)。
答:(1)场地平整,桩位放样(2)护筒埋设(3)开挖泥浆池,制备泥浆,钻机就位(4)钻进、终孔(5)清孔(6)下钢筋笼(7)下导管、清孔(8)灌注水下混凝土(9)拔出护筒
10、简述实施混凝土质量控制的要点。
答:(1)原材料的质量检验与控制。(2)混凝土配合比的确定与控制。(3)混凝土生产和运输过程的控制。(4)混凝土施工过程各工序的质量检验。(5)混凝土合格性检验控制。
11、怎样区分跨河桥、跨线桥、高架桥和栈桥。
答:(1)跨河桥是为跨跃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)高架桥是指在公路上代替高路堤的桥梁。栈桥是为将在车道升高至周围地面以上,并使其下面的空间可以通行车辆或其他用途而修建的桥梁。
12、简述在支架上现浇混凝土梁的技术要求和注意事项。
答:(1)应接受力程序验算支架的强度、刚度和稳定性,应符合规范的要求。(2)支架的弹性、非弹性变形及基础的允许下沉量应满足施工后梁体设计标高的要求。(3)整体浇注时,应采取措施,防止梁体不均匀下沉产生裂缝。若地基下沉可能造成梁体混凝土产生裂缝时,应分段浇筑。
13、围堰的一般要求?
答:①堰顶高度,宜高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)50~70cm。②围堰外形,应考虑河流断面被压缩后,流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通航、导流等因素。③堰内面积:应满足基础施工的需要。④围堰断面:应满足堰身强度和稳定的要求。⑤围堰要求防水严密,应尽量减少渗漏,以减轻排水工作。
14、基坑检验的内容?
答:①检查基底平面位置、尺寸大小、基底标高。②检查基底地质情况和承载能力是否与设计资料相符。③检查基底处理和排水情况是否符合规范要求。④检查施工日志及有关试验资料等。
15、拱架和支架的预拱度应考虑的因素?
答:①脚手架承受施工荷载后引起的弹性变形;②超静定结构由于混凝土收缩及徐变而引起的挠度;③由于杆件接头的挤压和卸落设备的压缩而产生的塑性变形;④脚手架基础在受载后的塑弹性沉降;⑤梁、板、拱的底模板的预拱度设置。
16、简述初步确定水泥混凝土施工配合比步骤。
答:确定混凝土初步施工配合比步骤:①已知混凝土设计强度Rs,根据保证系数、强度标准差、求配置强度Rb;②据混凝土配置强度Rb、水泥实际强度、和集料类别计算水灰比(W/S);③据选集料类别、粒径、施工要求的坍落度,选定单位用水量;④据单位用水量计算水泥用量;⑤据质量表观密度确定砂率、集料用量。
17、桥梁荷载试验的目的是什么?
答:桥梁荷载试验分静载试验和动载试验。进行桥梁荷载试验的目的是检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求,对于新桥型及桥梁中运用新材料、新工艺的,应验证桥梁的计算图式,为完善结构分析理论积累资料。对于旧桥通过荷载试验可以评定出其运营荷载等级。
18、预应力钢绞线的力学性能检测有哪些内容?
答:预应力钢绞线的力学性能检测有:○1强度级别○2整根钢绞线的破坏负荷○3屈服负荷○4伸长率○51000h松弛试验。
19、硬化水泥混凝土的变形主要有哪些?
答:主要有弹性变形、收缩变形、徐变变形和温度变形等四类。
20、简述预应力混凝土大梁孔道压浆基本要求。
答:(1)水泥浆应由不低于425号硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥和水组成。水灰比一般在0.4至0.45之间。(2)减水剂掺入量以试验确定,掺入减水剂的水泥浆水灰比可减到0.35,含有氯化物和硝酸盐的掺料不应使用。(3)水泥浆的最大泌水率不应超过3%,拌和后3h泌水率应控制在2%,泌水应在24h内重新全部被浆吸收。水泥浆的泌水率及稠度测试按JTJ041中的方法进行。(4)水泥浆内可掺入膨胀剂,其自由膨胀率应小于10%。。(5)水泥浆的拌和应首先将水加入拌和机内,再放入水泥,稠度应在14~18s之间。当必要时,应进行压浆试验。(6)在压浆前,用吹入无油分的压缩空气清洗管道。(7)压浆时,每一工作班应留取不少于3组试样,标准养生28天,检查其抗压强度作为水泥浆质量评定依据。(8)当气温或构件温度低于5℃时,不得进行压浆。当气温高于35℃时,压浆宜在夜间进行。(9)管道压浆应尽可能在预应力钢筋张拉完成后尽可能早进行。(10)出气孔应沿水泥浆的流动方向一个接一个地封闭,出浆口在压力下封闭后应有一个压强不小于0.5MPa的稳压期。(11)承包人应具有完备的压浆记录,这些记录应在压浆后送交监理工程师签认。
21、桥头跳车的防治措施有哪些?
答:1)重视桥头地基处理,采用先进的桥头台背填土施工工艺。2)改善地基性能,做好清表工作,搞好填前碾压,提高地基承载力,减少差异沉降。3)有针对性的选择台背填料,提高桥头路基压实度。4)做好桥头路堤的排水、防水工程,设置桥头搭板。5)优化设计方案、采用新工艺加固路堤。
22、桥梁伸缩缝病害的防治措施有哪些?
答:1)在设计方面,精心设计,选择合理的伸缩装置。2)提高对桥梁伸缩装置施工工艺的重视程度,严格按施工工序和工艺标准的要求施工。3)加强对锚固件焊接施工质量的重视。4)提高后浇混凝土或填缝料的施工质量,要振捣密实,达到设计的强度标准。5)避免伸缩装置两侧的混凝土与桥面系的相邻部位结合不紧密,导致的伸缩装置的破坏。
23、钢筋混凝土结构构造裂缝的防治措施有哪些?
答:1)选用优质的水泥及优质骨料。2)合理设计混凝土的配合比,当水灰比过大时容易出现裂缝。3)避免混凝土搅拌很长时间后使用。4)加强模板的施工质量,避免出现模板移动、鼓出等问题。5)避免出现支架下沉,脱模过早,模板的不均匀沉降。6)混凝土浇筑时要振捣充分,混凝土浇筑后要加强养生工作。
24、钻孔灌注桩断桩的防治措施有哪些?
答:1)导管使用前,要对导管进行检漏和抗拉力试验,以防导管渗漏。每节导管组装编号,导管安装完毕后要建立复核和检验制度。导管的直径应根据桩径和石料的最大粒径确定,尽量采用大直径导管。2)下导管时,其底口距孔底的距离不大于40~50cm(注意导管口不能埋入沉淀的回淤泥渣中),同时要能保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1.0m。在随后的灌注过程中,导管的埋置深度一般控制在2.0~4.0m的范围内。3)混凝土的塌落度要控制在18~22cm、要求和易性好。若灌注时间较长时,可以在混凝土中加入缓凝剂(须征得监理工程师的许可),以防止先期灌注的混凝土初凝,堵塞导管。4)在钢筋笼制作时,一般要采用对焊,以保证焊口平顺。当采用搭接焊时,要保证焊缝不要在钢筋笼内形成错台,以防钢筋笼卡住导管。5)在提拔导管时要通过测量混凝土的灌注深度及已拆下导管的长度,认真计算提拔导管的长度,严禁不经测量和计算而盲目提拔导管,一般情况下一次只能拆卸一节导管。6)关键设备(混凝土搅拌设备、发电机、运输车辆)要有备用,材料(砂、石、水泥等)要准备充足,以保证混凝土能连续灌注。7)当混凝土堵塞导管时,可采用拔插抖动导管(注意不可将导管口拔出混凝土面),当所堵塞的导管长度较短时,也可以用型钢插入导管内来疏通导管,也可以在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的混凝土。8)当钢筋笼卡住导管后,可设法转动导管,使之脱离钢筋笼。
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