1、上承式50m鋼筋混凝土拱橋施工工法1前言隨著我國城市橋梁建設(shè)的發(fā)展,橋梁的結(jié)構(gòu)和形式在不斷進步，拱橋在市政工程中應(yīng)用越來越多,中等跨度的拱橋已成為橋梁建設(shè)的一個重要發(fā)展方向。我局承擔(dān)的貴陽市金陽新區(qū)的觀山東路特大橋，引橋50m鋼筋混凝土拱橋采用現(xiàn)澆法施工,在貴陽市市政設(shè)計研究院、貴州省橋梁設(shè)計研究院的配合下，對傳統(tǒng)的支架方法加以改進和提高，形成了門架支架，預(yù)壓調(diào)拱,曲線控制，分段不分環(huán),對稱多點澆筑的施工方法。既提高了工效，又保證了工程質(zhì)量。此成果已完成，經(jīng)總結(jié)形成本工法。2工法特點利用門架分段不分環(huán)施工預(yù)應(yīng)力連續(xù)拱橋的突出特點在于：（1）門架輕盈簡單,易于施工，支立快，易于調(diào)整；(2）不用大
2、型設(shè)備，施工成本低；（3）澆筑前進行預(yù)壓，積累原始數(shù)據(jù),保證安全,采用等效預(yù)壓減小勞動強度;（4)用竹木組合模板分節(jié)吊裝支立，澆筑后的肋拱曲線優(yōu)美;（5）分段不分環(huán),減少混凝土早期收縮和接茬,保證混凝土的內(nèi)在質(zhì)量和外在美觀。（6)對稱多點泵送澆筑混凝土，保證支架安全和提高混凝土澆筑速度.3適用范圍（1）本工法適用于鐵路、公路、市政等工程各種現(xiàn)澆拱橋;（2）具有現(xiàn)澆條件，且有可進行門架支立場地，如果橋下為既有行車線路或有房屋不能用此工法，如果是河流經(jīng)過改造可參照本工法施工.4工藝原理50米上承式肋拱上部結(jié)構(gòu)施工主要分為四部分：拱肋、拱上立柱、縱梁及橋面板梁。其主要技術(shù)難點在拱肋施工：拱肋采用多功
3、能門架搭設(shè)滿堂支架施工，根據(jù)支架的穩(wěn)定性和安全性檢算,確定搭設(shè)間距.底模和側(cè)模為雙層方木加竹木膠合板制做成大塊木模板，然后拼裝而成.澆筑前采用預(yù)壓和等效預(yù)壓進行調(diào)拱，混凝土澆筑采用2臺混凝土輸送泵進行泵送澆筑混凝土，分段不分環(huán)對稱進行澆筑混凝土.5工藝流程與操作要點51工藝流程（見圖1）52操作要點本工法施工拱肋要點在于地基處理,支架的布置及施工，支架預(yù)壓，綁扎鋼筋及支立側(cè)模,澆筑混凝土。521地基處理在搭設(shè)支架前,需對地基進行平整處理，對于原地面為魚塘處，采用清除淤泥，換填30cm厚片石,然后再在其上鋪20cm厚土夾碎石，并用壓路機和打夯機將每層夯壓密實，其它地面采用原地面夯實后，在其上鋪2
4、0cm厚土夾碎石，并用壓路機或打夯機夯壓密實。在清除淤泥及處理原地面時，均將地面沿道路中線做成2%的人字坡，并在支架兩側(cè)50cm外各挖一條排水溝，以防雨水下滲,造成地基下沉。圖1工藝流程圖522支架的布置及施工滿堂支架設(shè)計按照JTJ041-2000第九章第二節(jié)：模板、拱架和支架的設(shè)計進行，其中荷載計算按照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ0412000附錄D：普通模板荷載計算參考資料進行。5221荷載計算及荷載組合：上承式拱橋的混凝土施工主要集中在拱肋施工和橋面板施工兩部分，以下分別對拱肋施工和橋面板施工時的荷載進行計算比較：a拱肋及橫肋施工時產(chǎn)生的荷載：(單肋部分）(1)模板和支架自重：600KN（
5、2）新澆鋼筋混凝土自重:2114。84KN（3）施工人員和施工料/具等行走運輸或堆放的荷載：50KN（4）振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：145。6KN(5）其他防雨、養(yǎng)生產(chǎn)生的荷載，風(fēng)、雪等荷載:30KN計算強度荷載組合：(1）+(2)+（3）+（4）+(5）=2940。44(KN)驗算剛度荷載組合：(1)+（2）+(5）=2744.8(KN),由于拱肋自重主要集中在模板下的三根立柱上，故可只驗算此三根：2940。44/(813)=12。1（KN/根)b橋面板施工時產(chǎn)生的荷載：（單跨部分) (1) 模板和支架自重：20XX.1KN (2) 新澆鋼筋混凝土自重：9339.4KN (3) 施工人員和施工
6、料/具等行走運輸或堆放的荷載：150KN (4） 振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：566.5KN （5) 其他防雨、養(yǎng)生產(chǎn)生的荷載,風(fēng)、雪等荷載：90KN計算強度荷載組合：（1）+（2）+（3）+（4)+（5）=12160（KN)驗算剛度荷載組合:(1）+(2）+（5）=11443.5（KN）橋面板自重主要集中在橋面板11m部分，其邊緣部分受力較弱，故可將荷載均載于橋面板下11m部分:12160/（8113)=11。5（KN/根) 12.1（KN/根）。由于拱肋作用力比橋面板集中,其安全系數(shù)比橋面板施工的要小，故直接驗算單拱肋施工時支架荷載即可。因此，在驗算軸向力時，取大值12.1KN/根。C立柱穩(wěn)定
7、性與軸向力檢算:長細比：=h / i i = I / A 其中h為步距，取1。2m,鋼管外徑48mm，內(nèi)徑41mm。 所以 i=I / A =15.78mm =1200/15。78=76。05=150穩(wěn)定安全系數(shù):1。972，立柱穩(wěn)定。軸向力安全系數(shù)：30/12。1=2。48,軸向力滿足。5222地基驗算a地基承載力計算采用五根立柱下共用兩根25cm20cm250cm枕木，故最大地基承載力:12.15（2。50.252）=48(KPa)b地基處理依據(jù)(1） 通過滿堂支架的設(shè)計計算,要求地基承載力不小于100Kpa,48（Kpa）100（Kpa）；(2） 通過地基預(yù)壓確定，地基在承載時的非彈性沉
8、陷不大于6mm。5223門架搭設(shè)經(jīng)以上荷載計算,確定支架搭設(shè)采用如下結(jié)構(gòu):多功能門架橫橋向搭設(shè),順橋方向間距為0.6米，門架多采用1.93米高標準門架與1.7米、0。9米、0。5米小門架進行調(diào)拱，每層門架底部全部用長鋼管順橋向鎖住，橫橋向每四層鎖一道鋼管，每隔4根門架設(shè)剪刀撐一道。支架底部通過底座立于枕木上，枕木間距0.6米.具體詳見圖2.在橋跨內(nèi)測設(shè)出橋梁中心線和支架搭設(shè)邊線，測出每個立桿的搭設(shè)位置，根據(jù)放樣結(jié)果橫向安放枕木,測定其標高,計算各處門架搭放高度。根據(jù)施工放樣結(jié)果，搭設(shè)支架從橋跨中間向兩側(cè)搭設(shè)，至兩側(cè)時采用橫桿及橫撐調(diào)整。第一層立桿拼裝后，固定縱橫水平連桿,調(diào)整立桿的底托，使縱橫
9、桿保持水平、立桿豎直；調(diào)整好后,再逐層向上拼裝，直至拼到拱肋底部處；再在支架上安裝頂托及拼裝斜撐。按門架施工規(guī)范嚴格控制,保證門架間距和垂直度。分層搭設(shè)，在高層采用滑輪及滑輪組將門架提升.在門架頂端安放頂托，拱頂設(shè)計預(yù)拱度值按10cm計算，以拱腳為零按直線分配。頂托上橫橋向鋪1212方木作底方木，然后是順橋向1010頂方木，方木之間用楔型木調(diào)平，局部用抓釘抓牢。詳見圖3523支架預(yù)壓支架拼裝好后,在頂托上放置承重方木，鋪竹膠板做底模后。同時，在兩側(cè)設(shè)置觀察點3040個,測量其未壓時的標高,繪出其原始曲線圖；在48小時預(yù)壓過程中，分別觀察其點4次，并繪出其過程曲線；在卸載后，再次測量并繪出其卸載
10、曲線。通過卸載曲線和原始曲線的比較，找出下沉量最大的觀察點(即受荷最大的部分）,根據(jù)測量成果檢驗是否有軟基處，如有,將其全部進行處理，合格后再統(tǒng)一調(diào)整底模標高。預(yù)壓方法：采用編織袋裝土的方法，平均每袋50公斤,共裝所澆混凝土自重的1.2倍的重量進行加載預(yù)壓48小時。根據(jù)預(yù)壓數(shù)據(jù)分析支架沉降彈性變形量和非彈性變形量，預(yù)壓后按彈性變形預(yù)留預(yù)拱度。圖2 多功能門架搭設(shè)滿堂支架圖圖3 門架及方木加固圖在進行23組拱肋1.2倍預(yù)壓后，得出門架沉降規(guī)律后，進行小范圍等效預(yù)壓。等效預(yù)壓是在相同的地基條件下用1020片門架組合成一組一層的支架，在等壓強的情況下加載48小時,觀測地基沉降數(shù)據(jù)，分析地基情況，采用
11、等效預(yù)壓可減少工作量，節(jié)約工作時間，在后期施工中我們?nèi)坎捎玫刃ьA(yù)壓。524綁扎鋼筋及支立側(cè)模鋼筋混凝土共分五段施工，鋼筋在預(yù)留槽處需斷開，所以鋼筋按混凝土分段長度下料，在底模上用鋼管架搭設(shè)綁扎鋼筋支架，在支架上綁扎鋼筋有利于調(diào)整和綁扎，鋼筋成型后卸落支架，調(diào)整鋼筋保證各部尺寸及保護層符合設(shè)計及規(guī)范要求，鋼筋就位后支立側(cè)模。拱肋側(cè)模采用自制大塊木模拼裝而成,用拉筋和方木固定,如圖4所示.用吊車配合人工吊裝，各相鄰模板用拉筋聯(lián)結(jié)固定。為防止側(cè)模上浮，用拉筋把側(cè)模與底方木固定在一起。同時保證相鄰模板各折線順接,模板有錯臺的地方用高效原子灰抹平并打磨光滑。模板上方的拉筋也用鋼管扣件聯(lián)結(jié)代替效果更佳。
12、圖4 拱肋側(cè)模方木示意圖525澆筑混凝土拱肋混凝土澆筑采用分段不分環(huán)施工,根據(jù)此橋情況采用分五段澆筑,砼澆筑順序見圖3所示，先澆筑1段，然后3段最后2段前后左右對稱澆筑：輸送泵A和輸送泵B同時澆筑左右S1段和橫系梁，要求左右S1段同時開始同時結(jié)束。然后輸送泵A澆筑左側(cè)S3段，輸送泵B澆筑右側(cè)S3段，橫系梁同時完成。最后輸送泵澆筑大里程方向的S2段和系梁,輸送泵B澆筑小里程方向S2段和系梁。圖5 澆筑混凝土順序圖按此順序分段澆筑保證混凝土對稱于拱頂進行，使支架變形保持均勻和盡可能最小。分段澆筑時，各分段內(nèi)的混凝土應(yīng)一次連續(xù)澆筑完畢。間隔槽混凝土應(yīng)待拱圈分段澆筑完成后，且強度達到80%設(shè)計強度后,
13、澆筑間隔槽混凝土,拱頂及兩拱腳間隔槽混凝土應(yīng)在最后封拱時澆筑，封拱合攏溫度按規(guī)范要求應(yīng)小于15時進行.5251澆筑方法拱肋及橫系梁所需的混凝土采用自拌混凝土,在市政工程中多采用商品混凝土，要求坍落度在140160之間，混凝土的水平運輸采用混凝土攪拌運輸車，垂直運輸采用兩臺混凝土輸送泵對稱同時施工，備用一臺吊車，以防停電或有輸送泵出現(xiàn)故障臨時備用。采用插入式振動器振搗。5252蓋模施工在澆筑S1段、S2段時頂面需用蓋模,蓋模用竹膠板與方木結(jié)合制作。在澆筑混凝土前，在拱腳處蓋模0.6米長,在澆滿此段后，繼續(xù)向上蓋模，混凝土水平向上澆筑,澆筑一層蓋一層。保證混凝土振搗密實。526沉降觀測拱肋成型之后
14、要定時觀測，測出拱圈完成預(yù)拱度情況,預(yù)拱度在施工過程中不可能全部完成，預(yù)拱度一般要在拱上立柱、縱梁、橋面板完成之后才能完成，有時要竣工之后一段時間甚至幾年后才能完成。對拱上立柱和縱梁的高程控制要按觀測數(shù)據(jù)控制.在拱頂設(shè)一系列觀測點，澆筑完成拱肋拆支架前測一次且記錄數(shù)據(jù)，在拱上立柱施工前測量下沉量，然后用設(shè)計預(yù)拱度減去下沉量就是拱上立柱應(yīng)該留的預(yù)拱度，結(jié)合以拱腳為零按直線分配進行調(diào)整，將調(diào)整后的數(shù)據(jù)應(yīng)用到拱上立柱、縱梁、和現(xiàn)澆橋面板的施工。6主要材料表1 主要材料表序號材料單位數(shù)量1多功能門架片40002鋼管t183竹膠板m27004方木m3507機具設(shè)備表2 參加施工機械設(shè)備表：序號機械設(shè)備名
15、稱規(guī)格型號臺數(shù)備注1兩臺輸送泵S6022吊車8t1備用3砼攪拌運輸車7m32商混時按實際增加4插入式振搗器Z508包括備用5發(fā)電機150Kw1備用6手推車48勞力組織表3參加的施工人員：序號工種人數(shù)備注1管理人員6均采用2班制2搗固工83司機84起重工25電工26普工307其他工種68合計729質(zhì)量、安全保證措施（1)立桿底托立于枕木上應(yīng)牢固，應(yīng)采用大釘固定好,枕木穩(wěn)定。當(dāng)立桿基底間的高差大于50cm時，則用短門架調(diào)整。（2）方木底部與U型托撐密貼,兩側(cè)空隙用木楔楔緊。（3）立桿的垂直度偏差不超過10cm,拼裝到35層后，應(yīng)用經(jīng)緯儀檢查門架的水平度及立桿的垂直度.（4）在無荷載的情況下，逐個檢
16、查立桿的底座有無松動或空浮情況,并不時旋緊可調(diào)底托，必要時加塞木楔.（5)支架的橫撐必須在中心線兩側(cè)對稱加力。(6）砼的坍落度要求在1416cm之間，現(xiàn)場每車由試驗人員檢驗坍落度，符合要求方可入模。(7）采用混時，派專人到砼拌合站旁站,監(jiān)督砼拌合質(zhì)量。（8)砼的搗固選用有經(jīng)驗的搗固工振搗。(9）澆筑混凝土期間，應(yīng)設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件等穩(wěn)固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時，應(yīng)及時處理。（10）氣溫高時，通過試驗采取降低水灰比、摻加混和料、摻加外加劑等方法減少水泥用量和減小水化熱。（11)減小澆筑層厚度，加快混凝土散熱速度.（12）備用足夠的混凝土蓋模,保證拱肋尺寸.（13)備用水箱
17、和麻袋，保證已澆混凝土及時養(yǎng)生,如需要可向已澆和未澆模板外側(cè)澆水降溫。10質(zhì)量標準表4 木模板制作允許偏差序號項目允許偏差（mm）1模板的長度和寬度52不刨光模板相鄰兩板表面高低差33刨光模板相鄰兩板表面高低差14平板模板表面最大的局部不平刨光模板3不刨光模板55拼合板中木板間的縫隙寬度26支架、拱架尺寸57榫槽嵌接緊密度2表5 現(xiàn)澆混凝土拱圈實測標準項次檢查項目規(guī)定值或允論許偏差檢查方法和頻率規(guī)定分1混凝土強度（Mpa）在合格標準內(nèi)按附錄D檢查352軸線偏位（mm）板拱10用經(jīng)緯儀檢查5處15肋拱53內(nèi)弧線偏離設(shè)計弧線（mm）跨徑30mm20用水準儀檢查5處20跨徑30mm1/500跨徑4斷
18、面尺寸（mm）高度5用尺量拱腳、L/4、拱頂5個斷面20頂?shù)赘拱搴?10，05拱肋間距(mm)5用尺量5處1011效益分析同傳統(tǒng)的施工方法相比，本工法有明顯的社會、經(jīng)濟效益.施工進度快，門架的輕巧靈活、支立方便使施工工期大縮短，比鋼管每循環(huán)節(jié)約三天時間，節(jié)約了大量的勞動力。比傳統(tǒng)鋼管支架減小損耗,有小門架搭配凋拱,支立門架基本沒有損耗，降低成本，如用鋼管搭設(shè)拱肋支架損耗在6以上.用竹木膠合板制作模板混凝土外觀優(yōu)美，分段不分環(huán)模板減少施工縫使拱圈曲線圓順美觀，社會效益明顯。12工程實例觀山東路是貴陽市金陽新區(qū)規(guī)劃六縱六橫主干道的一條，是連接老城區(qū)和新區(qū)的紐帶，觀山大橋位于貴陽觀山東路西段,跨越金華湖，為貴陽金陽新區(qū)觀山公園內(nèi)的景觀橋，全長685.5m。我局施工的觀山大橋西段長為285。5m,為三孔凈跨50m的上承式鋼筋混凝土肋拱和四孔16m現(xiàn)澆空心板梁。橋面按分離的兩座獨立大橋修建,每座橋面凈寬1590cm，上承式50m鋼筋混凝土肋拱單座橋為雙肋式,矢跨比15，凈矢高10m，拱肋高度160cm，寬度130cm,工字型斷面.拱肋采用C40級鋼筋混凝土，兩肋之間設(shè)9道鋼筋混凝土橫系梁，亦為C40級鋼筋混凝土。我們采用本工法施工，于20XX年4月開工至20XX年12月大橋竣工，建造的觀山大橋輕盈美觀,現(xiàn)已成為觀山公園內(nèi)一道靚麗的風(fēng)景。
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