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1、系桿拱橋施工方案比較與選擇摘要：筆者在下文對先梁后拱式系桿拱橋的三種設計、施工方案的技術可行性、經濟性、工期及安全進行了比較，供同行參考。關鍵詞：系桿拱橋；施工方案；比較；選擇一、 工程概況主橋采用剛性系桿剛性拱肋的鋼管砼系桿拱結構，系桿跨徑為77.7m，計算跨徑為70m矢高為14.801m，矢跨比D1/5，采用二次拋物線線型，拱軸線方程為Y=(4fx/L2)(L-x)，其中L74.006m，f=14.801m。系桿采用高1.8m，寬1.4m矩形空箱斷面，拱肋采用單根1100鋼管，鋼管采用Q345C，壁厚16。風撐為中間一字撐、兩側各一K撐，其中一字撐及K撐橫管為1100鋼管，鋼管采用Q3452、C，壁厚16。K撐撐腳鋼管為400鋼管，鋼管采用Q345C，壁厚12。吊桿采用OVMLZM737I型成品吊桿，吊桿間距4m，全橋計217根吊桿。對應吊桿處設置內橫梁，在橫梁之間安裝橋面板。系桿拱橋跨高水河，規劃III級航道，標準通航凈空為607m。設計最高通航水位8.33，河道在南水北調調水期常水位為7.0左右。系桿底高程為15.80。二、 系桿拱橋設計施工順序（系桿現澆、完成系桿層后安裝拱肋）1）工廠加工鋼管，現場預制中橫梁，達到強度后，張拉中橫梁第一批預應力鋼束；2）搭支架現場分三段澆注系桿及拱肋預埋段、端橫梁；3）澆注系桿兩道濕接縫；4）待系桿和端橫梁達到強度后，張拉端橫梁預應力鋼束，張3、拉系桿第一批預應力鋼束；5）安裝中橫梁，張拉橫梁第二批預應力鋼束；6）安裝行車道板；7）橋面搭設支架，安裝拱肋鋼管、風撐鋼管；8）灌注拱肋內混凝土；9）安裝吊桿，拆除拱肋安裝支架，張拉吊桿；10）拆除橋下臨時支架;11)張拉系桿中第二批預應力鋼束；12）施工橋面二期恒載；13）安裝伸縮縫，完成全橋施工。三、原設計方案現澆支架計算(一)、荷載1、行車道板重13025/（742）=22KN/m2、中橫梁重0.768.52517/（692）=20KN/m3、系桿重（41.41.83.21.20.83.220.10.1）25/4=44.2KN/m4、施工荷載 10KN/m 5、貝雷自重（一節長）（1）4、貝雷片 52.7=13.5KN（2）加強弦桿 520.8=8KN（3）貝雷銷 540.03=0.6KN（4）支撐架 20.2120.4=1.2KN（5）弦桿螺栓 1020.0074=0.15KN（6）支撐架螺栓 240.0069=0.17KN小計23.62KN 合7.87KN/m吊桿張拉前的支架計算荷載組合（12345）合計104KN/m，取安全系數K=1.2q= 125KN/m（二）、受力分析1、受力簡圖 2、內力圖（三）強度校核最大彎矩 7650KNm1687.550.8=6750 KNm5片貝雷抗彎強度不滿足，需6片貝雷才能滿足抗彎強度要求。最大剪力 1875KN245.250.8=985、0.8KN 不滿足考慮貝雷片自重，需采用6排雙層貝雷才能滿足抗剪要求。搭設雙層貝雷支架后，通航孔凈空高度只有不到4米，不能滿足通航要求。四、建議方案(少支架預制安裝)由于高水河橋在施工區域的特殊性，北側40米就是老的進閘橋，老橋通航孔與新橋通航孔并不重合，故采用現澆支架法施工，通航高度、寬度及通航安全很難保證，采取無支架整片吊裝的條件又不具備、且線型很難控制。項目部建議采用少支架預制安裝施工方案。系桿、橫梁及行車道板全部采取預制安裝。 施工順序如下：1）工廠加工鋼管，現場預制中橫梁、系梁中間三大段及拱腳段及端橫梁，達到強度后，張拉橫梁第一批預應力鋼束；2）搭支安裝拱腳段、端橫梁、系桿中間三段及6、1#、2#、5#、6#、12#、13#、16#、17#中橫梁；3）澆注系桿、端橫梁及第一批中橫梁濕頭；4）待系桿和橫梁濕接頭混凝土達到強度后，張拉端橫梁、第一批中橫梁第二批預應力鋼束，張拉系桿第一批預應力鋼束；5）橋面搭設支架，安裝拱肋鋼管、風撐鋼管，灌注拱肋內混凝土； 6）拆除橋面支架，按順序對吊桿進行第一次張拉；7）拆除橋下臨時支架;8）張拉系桿中第二批預應力鋼束；9）安裝剩余中橫梁，澆筑濕接頭，張拉第二批中橫梁第二批預應力；10）安裝行車道板;11)現澆調平層；12）現澆護欄和水泥混凝土面層；13）吊桿第二次張拉，成橋。五、兩種方案比較1、工況條件的要求第一種方案：（1）要求兩岸都有交通7、條件，可以提供混凝土；（2）整個施工期間要求斷航，時間大約為一年。第二種方案：（1）一側有交通條件，可以提供混凝土；（2）任何可以進行浮吊船操作的河道，不需要整個施工期斷航，只需要在浮吊船操作過程中斷航，間歇性斷航時間約為每天8小時，計15天。2、工期考慮預制構件在做基礎灌注樁及下部構造時完成。第一種方案：支架搭設2個月，支架預壓1個月，分三段澆筑系桿、拱腳段及端橫梁3個月，澆筑系桿二道濕接頭、等強及張拉端橫梁半個月，安裝中橫梁、澆筑中橫梁濕接頭、等強及張拉中橫梁第二批預應力鋼束半個月，安裝行車道板半個月，在橋面搭設支架、安裝拱肋風撐及灌注拱肋內混凝土半個月，安裝吊桿、拆除橋面支架及張拉吊桿半8、月，拆除橋下支架2月（占用橋梁施工工期1天，忽略），張拉系桿中第二批預應力鋼束、施工橋面二期恒載、安裝伸縮縫等1月，至支架完全拆除共需10個半月，成橋需要9個半月。第二種方案：支架搭設1個月，安裝拱腳段、端橫梁、系桿中間三段及1#、2#、5#、6#、12#、13#、16#、17#中橫梁、澆注系桿、端橫梁及第一批中橫梁濕頭及，張拉端橫梁、第一批中橫梁第二批預應力鋼束，張拉系桿第一批預應力鋼束1個月；橋面搭設支架，安裝拱肋鋼管、風撐鋼管，灌注拱肋內混凝土半個月；安裝吊桿、拆除橋面支架，按順序對吊桿進行第一次張拉半個月；拆除橋下臨時支架1個月（占用橋梁施工工期1天，忽略），張拉系桿中第二批預應力鋼束9、安裝剩余中橫梁，澆筑濕接頭，張拉第二批中橫梁第二批預應力半個月，安裝行車道板10天，現澆調平層5天，現澆護欄和水泥混凝土面層10天，吊桿第二次張拉5天。成橋需要4個半月，支架使用4個月。3、質量第一種方案：（1）因采取支架現澆，存在支架下沉影響線型的問題；（2）因場地條件所限，混凝土只能由高水河東側接200米泵管輸送到倉面，存在堵管等問題，可能導致混凝土澆筑停頓甚至中止等情況發生，會形成施工冷縫等質量問題。第二種方案：（1）因構件安裝時采用砂筒配合千斤頂等工具，可以精確調節構件的軸線及高程，不會影響橋梁的線型；現場只澆筑少量的濕接頭混凝土，不存在堵管等隱患，混凝土澆筑質量能夠得到保證；4、安10、全水上平臺施工，施工周期越長，安全越不能得到保證。故第二種方案更安全。5、通航保證第一種方案不能滿足5級航道通航凈高5米的要求，施工期間需完全斷航，斷航時間10個半月。第二種方案只需間歇性斷航，時間約為每天8小時，計15天。6、經濟不考慮水上施工的施工難度的影響，鋼筋混凝土的人工費等按兩種方案相同計，只對支架及安裝浮吊使用費進行比較。第一種方案：因該方案沒有考慮施工期間利用拱肋及吊桿承載部分系桿層的荷載，所有系桿層（包括系桿、中橫梁、行車道板）、拱肋安裝支架及拱肋、風撐的所有重量全部由系桿現澆支架來承受，故需要支架管樁120根約120T，貝雷800片，型鋼60T。施工期材料租金為：管樁：12011、T200元/T月10.5月=25.2萬元；貝雷：考慮加強弦桿等配件租金，按每片75元/月計800片75元/片月10.5月=63萬元；型鋼：60T200元/T月10.5月=12.6萬元；支架搭設：打拔鋼管樁： 120根1600元/根=19.2萬元；貝雷搭拆 ： 800 片200元/片=16萬元；支架預壓系桿層、拱肋及施工荷載約2000T，預壓材料費、人工費、機械費按100元/T計，需20萬元；安裝浮吊使用費 15萬元；計171萬元。第二種方案因該方案考慮到施工期間利用拱肋及吊桿承載部分系桿層的荷載，故只需要支架管樁80根約80T，貝雷400片，型鋼30T。施工期材料租金為：管樁：80200元/T12、月4月=6.4萬元。貝雷：考慮加強弦桿等配件租金，按每片75元/月計400片75元/片月4月=12萬元型鋼：30T200元/T月4月=2.4萬元支架搭設：打拔鋼管樁： 80根1600元/根=12.8萬元貝雷搭拆 ： 400 片200元/片=8萬元安裝浮吊使用費 27萬元計68.6萬元。兩種方案對比表序號對比項目第一種方案（系桿現澆）第二種方案（少支架預制安裝）1工況條件要求高：要兩側有交通條件并能提供混凝土、要完全斷航要求低：要一側有交通條件并能提供混凝土、間歇斷航2工期成橋9個半月成橋4個半月3質量有較大的質量隱患質量有保證4安全施工期長，安全隱患大施工期短，安全隱患小5通航保證不能通航可以通航，只需間歇性斷航6經濟施工成本高，支架及吊裝浮吊需171萬元施工成本低，支架及吊裝浮吊需68.6萬元六、結束語 邵伯三線船閘進閘橋梁工程第二聯系桿拱橋采用少支架預制安裝的設計及施工方案，于2010年4月份開始搭設支架，至2010年8月份完成系桿拱橋的施工。在質量、進度、安全、經濟效益及通航保證等各個方面都取得了比較好的結果。對于工期要求緊的城區系桿拱橋而言，少支架預制安裝的方案應是系桿拱橋施工的首選。