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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的發展,橋梁的結構和形式在不斷進步，拱橋在市政工程中應用越來越多,中等跨度的拱橋已成為橋梁建設的一個重要發展方向。我局承擔的貴陽市金陽新區的觀山東路特大橋，引橋50m鋼筋混凝土拱橋采用現澆法施工,在貴陽市市政設計研究院、貴州省橋梁設計研究院的配合下，對傳統的支架方法加以改進和提高，形成了門架支架，預壓調拱,曲線控制，分段不分環,對稱多點澆筑的施工方法。既提高了工效，又保證了工程質量。此成果已完成，經總結形成本工法。2工法特點利用門架分段不分環施工預應力連續拱橋的突出特點在于：（1）門架輕盈簡單,易于施工，支立快，易于調整；(2）不用大2、型設備，施工成本低；（3）澆筑前進行預壓，積累原始數據,保證安全,采用等效預壓減小勞動強度;（4)用竹木組合模板分節吊裝支立，澆筑后的肋拱曲線優美;（5）分段不分環,減少混凝土早期收縮和接茬,保證混凝土的內在質量和外在美觀。（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、市政等工程各種現澆拱橋;（2）具有現澆條件，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構施工主要分為四部分：拱肋、拱上立柱、縱梁及橋面板梁。其主要技術難點在拱肋施工：拱肋采用多功3、能門架搭設滿堂支架施工，根據支架的穩定性和安全性檢算,確定搭設間距.底模和側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.澆筑前采用預壓和等效預壓進行調拱，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，支架預壓，綁扎鋼筋及支立側模,澆筑混凝土。521地基處理在搭設支架前,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24、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計按照JTJ041-2000第九章第二節：模板、拱架和支架的設計進行，其中荷載計算按照公路橋涵施工技術規范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）振搗混凝土時產生的荷載：145。6KN(5）其他防雨、養生產生的荷載，風、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） 振搗混凝土時產生的荷載：566.5KN （5) 其他防雨、養生產生的荷載,風、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，內徑41mm。 所以 i=I / A =15.78mm =1200/15。78=76。05=150穩定安全系數:1。972，立柱穩定。軸向力安全系數：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(1） 通過滿堂支架的設計計算,要求地基承載力不小于100Kpa,48（Kpa）100（Kpa）；(2） 通過地基預壓確定，地基在承載時的非彈性沉8、陷不大于6mm。5223門架搭設經以上荷載計算,確定支架搭設采用如下結構:多功能門架橫橋向搭設,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.在橋跨內測設出橋梁中心線和支架搭設邊線，測出每個立桿的搭設位置，根據放樣結果橫向安放枕木,測定其標高,計算各處門架搭放高度。根據施工放樣結果，搭設支架從橋跨中間向兩側搭設，至兩側時采用橫桿及橫撐調整。第一層立桿拼裝后，固定縱橫水平連桿,調整立桿的底托，使縱橫9、桿保持水平、立桿豎直；調整好后,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。按門架施工規范嚴格控制,保證門架間距和垂直度。分層搭設，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，拱頂設計預拱度值按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平，局部用抓釘抓牢。詳見圖3523支架預壓支架拼裝好后,在頂托上放置承重方木，鋪竹膠板做底模后。同時，在兩側設置觀察點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，合格后再統一調整底模標高。預壓方法：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壓48小時。根據預壓數據分析支架沉降彈性變形量和非彈性變形量，預壓后按彈性變形預留預拱度。圖2 多功能門架搭設滿堂支架圖圖3 門架及方木加固圖在進行23組拱肋1.2倍預壓后，得出門架沉降規律后，進行小范圍等效預壓。等效預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,觀測地基沉降數據，分析地基情況，采用11、等效預壓可減少工作量，節約工作時間，在后期施工中我們全部采用等效預壓。524綁扎鋼筋及支立側模鋼筋混凝土共分五段施工，鋼筋在預留槽處需斷開，所以鋼筋按混凝土分段長度下料，在底模上用鋼管架搭設綁扎鋼筋支架，在支架上綁扎鋼筋有利于調整和綁扎，鋼筋成型后卸落支架，調整鋼筋保證各部尺寸及保護層符合設計及規范要求，鋼筋就位后支立側模。拱肋側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結固定。為防止側模上浮，用拉筋把側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結代替效果更佳。12、圖4 拱肋側模方木示意圖525澆筑混凝土拱肋混凝土澆筑采用分段不分環施工,根據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段同時開始同時結束。然后輸送泵A澆筑左側S3段，輸送泵B澆筑右側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，各分段內的混凝土應一次連續澆筑完畢。間隔槽混凝土應待拱圈分段澆筑完成后，且強度達到80%設計強度后,13、澆筑間隔槽混凝土,拱頂及兩拱腳間隔槽混凝土應在最后封拱時澆筑，封拱合攏溫度按規范要求應小于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，測出拱圈完成預拱度情況,預拱度在施工過程中不可能全部完成，預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據控制.在拱頂設一系列觀測點，澆筑完成拱肋拆支架前測一次且記錄數據，在拱上立柱施工前測量下沉量，然后用設計預拱度減去下沉量就是拱上立柱應該留的預拱度，結合以拱腳為零按直線分配進行調整，將調整后的數據應用到拱上立柱、縱梁、和現澆橋面板的施工。6主要材料表1 主要材料表序號材料單位數量1多功能門架片40002鋼管t183竹膠板m27004方木m3507機具設備表2 參加施工機械設備表：序號機械設備名15、稱規格型號臺數備注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質量、安全保證措施（1)立桿底托立于枕木上應牢固，應采用大釘固定好,枕木穩定。當立桿基底間的高差大于50cm時，則用短門架調整。（2）方木底部與U型托撐密貼,兩側空隙用木楔楔緊。（3）立桿的垂直度偏差不超過10cm,拼裝到35層后，應用經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,并不時旋緊可調底托，必要時加塞木楔.（5)支架的橫撐必須在中心線兩側對稱加力。(6）砼的坍落度要求在1416cm之間，現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,監督砼拌合質量。（8)砼的搗固選用有經驗的搗固工振搗。(9）澆筑混凝土期間，應設專人檢查支架、模板、鋼筋和預埋件等穩固情況，當發現有松動、變形、移位時，應及時處理。（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生,如需要可向已澆和未澆模板外側澆水降溫。10質量標準表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 現澆混凝土拱圈實測標準項次檢查項目規定值或允論許偏差檢查方法和頻率規定分1混凝土強度（Mpa）在合格標準內按附錄D檢查352軸線偏位（mm）板拱10用經緯儀檢查5處15肋拱53內弧線偏離設計弧線（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頂底腹板厚+10，05拱肋間距(mm)5用尺量5處1011效益分析同傳統的施工方法相比，本工法有明顯的社會、經濟效益.施工進度快，門架的輕巧靈活、支立方便使施工工期大縮短，比鋼管每循環節約三天時間，節約了大量的勞動力。比傳統鋼管支架減小損耗,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美，分段不分環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規劃六縱六橫主干道的一條，是連接老城區和新區的紐帶，觀山大橋位于貴陽觀山東路西段,跨越金華湖，為貴陽金陽新區觀山公園內的景觀橋，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,現已成為觀山公園內一道靚麗的風景。