(一)什么是桥墩
桥梁中间的支墩是桥墩(图3-1-74),两端与道路衔接的支墩是桥台(图3-1-75)。桥墩和桥台合称为墩台。
■图3-1-74 已完成施工的桥墩
■图3-1-75 已完成施工的桥台
(二)桥墩的分类
1.重力式桥墩
重力式桥墩又叫实体桥墩,由砖、石、片石混凝土砌筑,一般不设受力钢筋,仅配置构造钢筋,主要靠自身的重力来平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定性。
重力式桥墩由墩帽、墩身和基础三部分组成(图3-1-76),根据截面形式可分为矩形墩、圆形墩以及圆端形墩。
小贴士:受力钢筋、构造钢筋
受力钢筋:是指在混凝土构件内沿长方向布置,主要在构件中承受拉力或压力的钢筋,包括受拉钢筋、受压钢筋、弯起钢筋等。
构造钢筋:因构件的构造要求和施工安装需要配置的钢筋,如架立筋、分布筋、箍筋等。
■图3-1-76 重力式桥墩示意图
2.空心桥墩
为了减少圬工体积,节约材料,减轻自重,减少软弱地基的负荷,一些高大的桥墩会将墩身内部做成空腔,即所谓的空心桥墩(图3-1-77)。而一般在流速大并且夹有大量泥沙、石块或可能有船只、冰块与漂浮物撞击的河流中不宜采用空心桥墩。
■图3-1-77 空心桥墩示意图
小贴士:圬工
圬工:以砖、石材、砂浆或混凝土为材料所建成的结构。它是指除钢筋混凝土、预应力混凝土、钢结构以外的一种纯混凝土或砖石砌体材料。
3.柱(桩)式桥墩
柱(桩)式桥墩是目前公路桥梁广泛采用的桥墩形式,特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。柱(桩)式桥墩由承台、柱式墩身和盖梁组成。
柱(桩)式桥墩一般分为独柱(桩)、双柱(桩)和多柱(桩)等形式(图3-1-78),它可以根据桥宽的需要以及地物地貌条件任意组合。柱(桩)式桥墩通常为钢筋混凝土桥墩或预应力混凝土桥墩。
■图3-1-78 柱(桩)式桥墩示意图
4.柔性排架墩
柔性排架墩(图3-1-79)由单排或双排的钢筋混凝土柱与钢筋混凝土盖梁连接而成。其主要特点: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,从而达到减小墩台截面的目的。柔性排架墩的跨度一般为50~80m。桥长超过这一范围时,应设置滑动支座或温度墩。
■图3-1-79 柔性排架墩示意图
5.刚构墩
为了减轻墩身自重和减少阻水面积,桥墩有时采用刚构墩。刚构墩形式多样,有横桥向刚构、顺桥向刚构或横桥顺桥均刚构,有X形、V形、Y形、树杈形等(图3-1-80),外形简洁美观,多用于城市桥梁。
■图3-1-80 刚构墩示意图
(三)桥墩的建造方法
常见的桥墩一般采用现场就地浇筑法,而海洋桥梁的非通航孔桥墩以及城市桥梁墩台正向预制装配化方向发展。
1.现场就地浇筑法
现场就地浇筑法(简称现浇法)历史悠久,新中国第一座长江大桥——武汉长江大桥的桥墩就是采用的现场就地浇筑法。桥墩现浇法是现代桥梁最主要的施工方式,主要分为四个步骤:测量放样→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑。
(1)测量放样。
测量放样是在基础顶面根据桥墩平面尺寸及其与承台的位置关系,将其设计位置在承台上准确标识出来。
(2)钢筋绑扎。
桥墩钢筋绑扎前,须先检查、调整、清洁承台预留钢筋。钢筋绑扎(图3-1-81)应按设计图纸和规范要求进行。一般钢筋长度的模数为3 m。
(3)模板安装。
墩身模板一般采用钢模板,由工厂制好后现场拼装成型。模板安装时必须稳固牢靠,拼缝严密,不得漏浆。模板与混凝土接触面必须清理干净,涂上脱模剂以方便顺利拆模。
(4)混凝土浇筑。
桥墩混凝土浇筑(图3-1-82)采用吊机辅助,现在常用的是地泵和天泵混凝土车。长大桥梁的深水桥墩在浇铸时常用专用混凝土驳船供应混凝土。(www.daowen.com)
■图3-1-81 桥墩钢筋绑扎
■图3-1-82 桥墩混凝土浇筑
小贴士:地泵、天泵
地泵:功率大,管道接长后可以将混凝土输送到所需的高度。
天泵:可自行移动,不需人工布管,使用方便。
2.现场就地砌筑法
现场就地砌筑法具有就地取材、经久耐用等优点,一般修建在石料丰富地区。其主要施工步骤为搅拌砂浆→砌筑→勾缝→养护。
(1)搅拌砂浆。
搅拌砂浆时,必须保证其成分、颜色和塑性均匀一致,一般搅拌砂浆需使用搅拌机;在工程数量较小时,也可采用人工拌制。
(2)砌筑。
浆砌石料的顺序一般为先砌角石,再砌面石,最后砌腹石。角石砌好后即可将线挂到角石上(应双面拉线),再砌面石。砌面石时应留送填腹石缺口,砌完腹石后再进行封砌。
(3)勾缝。
砌体的勾缝根据设计要求有平缝、凸缝、凹缝等。勾缝分为原浆勾缝和加浆勾缝两种。
(4)养护。
砌体灰缝养护时间不得少于7天。
1901年建成的哈尔滨松花江大桥桥墩(图3-1-83)为石膏白灰浆砌石砌筑而成,采用花岗岩石镶面。
■图3-1-83 哈尔滨松花江大桥桥墩
3.装配式墩身施工
装配式墩身是将桥墩沿高度分为若干段,在预制场集中预制,再由运输驳船运到现场进行安装。主要施工步骤:构件预制→构件运输→构件吊装→构件安装及填缝养护等。
(1)构件预制。
墩身的分节长度由运输及吊装的船舶能力决定,一般墩身分2~3个节段为宜。墩身预制(图3-1-84)的主要内容:施工预制台座、钢筋加工及安装、合模(墩身模板安装)、浇筑墩身混凝土、拆模及养护等。
■图3-1-84 墩身预制
(2)构件运输。
构件下河及运输方式在制定方案时已明确,运输时应选择合理的运输路线,运输过程中要对预制构件进行固定和保护,以减少或避免构件在运输过程中的污染和损坏。
(3)构件吊装。
构件吊装要专门设计,一般吊具要同时满足桥墩和其他预制件的功能需求。构件吊装时应选择在低平潮位进行,主要施工流程:承台(或桩)顶面处理、安装调整装置、节段吊装(图3-1-85)及精调等。
(4)构件安装及填缝养护。
墩身的连接方式有预应力筋连接、承插式连接、插槽式连接、灌浆金属波纹管连接(图3-1-86)、灌浆套筒连接等。填缝养护的方式和时间应根据连接方式按设计或规范要求确定。
■图3-1-85 墩身节段吊装
■图3-1-86 灌浆金属波纹管连接
2002年开工的东海大桥有640个海上预制桥墩,2009年开工的港珠澳大桥非通航孔桥共189个桥墩采用预制装配化施工方法(图3-1-87、图3-1-88)。
■图3-1-87 港珠澳大桥墩身预制示意图
■图3-1-88 港珠澳大桥墩身吊装
4.滑模或爬模施工法
高桥墩在山区桥梁中使用较多,由于施工条件差、施工操作难,一般采用滑模法(图3-1-89)和爬模法(图3-1-90)。这两种方法的主要区别:滑模法是采用固定模板,不脱离浇筑结构,顺着浇筑方向滑移至下一位置,一般用于规则截面;而爬模法是模板与浇筑结构脱离后,由爬架顶升至下一位置,一般浇筑节段较长。其详细施工步骤见本章第二节。
■图3-1-89 滑模施工法示意图
■图3-1-90 爬模施工法示意图
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