上承式50m钢筋混凝土拱桥施工工法

上承式50m钢筋混凝土拱桥施工工法

1．前言

随着我国城市桥梁建设的发展,桥梁的结构和形式在不断进步，拱桥在市政工程中应用越来越多,中等跨度的拱桥已成为桥梁建设的一个重要发展方向。我局承担的贵阳市金阳新区的观山东路特大桥，引桥50m钢筋混凝土拱桥采用现浇法施工，在贵阳市市政设计研究院、贵州省桥梁设计研究院的配合下，对传统的支架方法加以改进和提高，形成了门架支架，预压调拱，曲线控制，分段不分环，对称多点浇筑的施工方法.既提高了工效，又保证了工程质量。此成果已完成，经总结形成本工法。 2．工法特点

利用门架分段不分环施工预应力连续拱桥的突出特点在于： （1）门架轻盈简单，易于施工，支立快，易于调整； （2）不用大型设备，施工成本低;

(3）浇筑前进行预压,积累原始数据，保证安全，采用等效预压减小劳动强度； （4）用竹木组合模板分节吊装支立，浇筑后的肋拱曲线优美；

（5）分段不分环，减少混凝土早期收缩和接茬，保证混凝土的内在质量和外在美观。 (6)对称多点泵送浇筑混凝土,保证支架安全和提高混凝土浇筑速度. 3．适用范围

（1）本工法适用于铁路、公路、市政等工程各种现浇拱桥；

（2）具有现浇条件,且有可进行门架支立场地，如果桥下为既有行车线路或有房屋不能用此工法，如果是河流经过改造可参照本工法施工。 4．工艺原理

50米上承式肋拱上部结构施工主要分为四部分：拱肋、拱上立柱、纵梁及桥面板梁。其主要技术难点在拱肋施工:

拱肋采用多功能门架搭设满堂支架施工,根据支架的稳定性和安全性检算，确定搭设间距。底模和侧模为双层方木加竹木胶合板制做成大块木模板，然后拼装而成。浇筑前采用预压和等效预压进行调拱，混凝土浇筑采用2台混凝土输送泵进行泵送浇筑混凝土,分段不分环对称进行浇筑混凝土。

5．工艺流程与操作要点 5．1工艺流程（见图1） 5．2操作要点

本工法施工拱肋要点在于地基处理，支架的布置及施工，支架预压,绑扎钢筋及支立侧模，浇筑混凝土。 5．2．1地基处理

在搭设支架前，需对地基进行平整处理，对于原地面为鱼塘处，采用清除淤泥,换填30cm厚片石，然后再在其上铺20cm厚土夹碎石,并用压路机和打夯机将每层夯压密实，其它地面采用原地面夯实后,在其上铺20cm厚土夹碎石，并用压路机或打夯机夯压密实。在清除淤泥及处理原地面时，均将地面沿道路中线做成2％的人字坡，并在支架两侧50cm外各挖一条排水沟，

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以防雨水下渗，造成地基下沉。

地基处理等效预压门架搭设铺设底模板数据分析调整预拱度边模板制作支架预压绑扎钢筋支立边模准备砂袋钢筋制作浇筑金华方向S1段砼浇筑左侧S3段砼浇筑金华方向S2段砼浇筑阳关向S1段砼浇筑右侧S3段砼浇筑阳关向S2段砼养 生浇筑间隔槽砼

图1工艺流程图

5．2．2支架的布置及施工

满堂支架设计按照<<公路桥涵施工技术规范〉〉JTJ041—2000第九章第二节：模板、拱架和支架的设计进行，其中荷载计算按照<〈公路桥涵施工技术规范>>JTJ041-2000附录D:普通模板荷载计算参考资料进行.

5．2．2．1荷载计算及荷载组合：

上承式拱桥的混凝土施工主要集中在拱肋施工和桥面板施工两部分，以下分别对拱肋施工和桥面板施工时的荷载进行计算比较：

a．拱肋及横肋施工时产生的荷载：（单肋部分）

（1）模板和支架自重：600KN

（2）新浇钢筋混凝土自重：2114。84KN

（3）施工人员和施工料/具等行走运输或堆放的荷载:50KN （4）振捣混凝土时产生的荷载：145.6KN

（5)其他防雨、养生产生的荷载，风、雪等荷载:30KN

计算强度荷载组合：(1)+（2）+(3)+（4)+（5)=2940。44（KN）

验算刚度荷载组合：(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，故可只验算此三根：2940。44/(81×3)=12.1(KN/根) b．桥面板施工时产生的荷载：（单跨部分） （1） 模板和支架自重：2014.1KN （2) 新浇钢筋混凝土自重：9339.4KN

（3) 施工人员和施工料/具等行走运输或堆放的荷载：150KN

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(4) 振捣混凝土时产生的荷载：566.5KN

（5) 其他防雨、养生产生的荷载，风、雪等荷载：90KN

计算强度荷载组合：(1)+（2)+(3）+(4）+(5）=12160（KN) 验算刚度荷载组合:（1)+（2)+（5）=11443.5（KN)

桥面板自重主要集中在桥面板11m部分，其边缘部分受力较弱，故可将荷载均载于桥面板下11m部分:12160/（81×13)=11。5（KN/根) <12.1(KN/根）.

由于拱肋作用力比桥面板集中，其安全系数比桥面板施工的要小,故直接验算单拱肋施工时支架荷载即可。因此，在验算轴向力时,取大值12。1KN/根. C．立柱稳定性与轴向力检算：

长细比：λ=h / i i = √I / A

其中h为步距，取1。2m，钢管外径48mm,内径41mm。 所以 i=√I / A =15。78mm

λ=1200/15。78=76.05<［λ]=150

稳定安全系数：1.972，立柱稳定。

轴向力安全系数：30/12.1=2.48,轴向力满足。 5．2．2．2地基验算 a．地基承载力计算

采用五根立柱下共用两根25cm×20cm×250cm枕木，故最大地基承载力： 12.1×5÷(2。5×0.25×2）=48（KPa） b．地基处理依据

（1) 通过满堂支架的设计计算，要求地基承载力不小于100Kpa，48（Kpa)<100(Kpa）； (2） 通过地基预压确定,地基在承载时的非弹性沉陷不大于6mm。 5．2．2．3门架搭设

经以上荷载计算，确定支架搭设采用如下结构：多功能门架横桥向搭设,顺桥方向间距为0。6米，门架多采用1.93米高标准门架与1.7米、0.9米、0。5米小门架进行调拱，每层门架底部全部用长钢管顺桥向锁住，横桥向每四层锁一道钢管，每隔4根门架设剪刀撑一道。支架底部通过底座立于枕木上,枕木间距0。6米.具体详见图2。

在桥跨内测设出桥梁中心线和支架搭设边线,测出每个立杆的搭设位置，根据放样结果横向安放枕木,测定其标高，计算各处门架搭放高度。根据施工放样结果,搭设支架从桥跨中间向两侧搭设，至两侧时采用横杆及横撑调整。第一层立杆拼装后，固定纵横水平连杆,调整立杆的底托，使纵横杆保持水平、立杆竖直；调整好后，再逐层向上拼装，直至拼到拱肋底部处；再在支架上安装顶托及拼装斜撑。

按门架施工规范严格控制，保证门架间距和垂直度.分层搭设，在高层采用滑轮及滑轮组将门架提升。在门架顶端安放顶托，拱顶设计预拱度值按10cm计算,以拱脚为零按直线分配。顶托上横桥向铺12×12方木作底方木，然后是顺桥向10×10顶方木，方木之间用楔型木调平，局部用抓钉抓牢。详见图3 5．2．3支架预压

支架拼装好后,在顶托上放置承重方木，铺竹胶板做底模后.同时，在两侧设置观察点30～

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40个，测量其未压时的标高,绘出其原始曲线图;在48小时预压过程中，分别观察其点4次,并绘出其过程曲线；在卸载后，再次测量并绘出其卸载曲线。通过卸载曲线和原始曲线的比较，找出下沉量最大的观察点(即受荷最大的部分),根据测量成果检验是否有软基处，如有,将其全部进行处理，合格后再统一调整底模标高。预压方法:采用编织袋装土的方法，平均每袋50公斤,共装所浇混凝土自重的1.2倍的重量进行加载预压48小时.根据预压数据分析支架沉降弹性变形量和非弹性变形量，预压后按弹性变形预留预拱度。

拱肋立面布置图九层小里程203040506070大里程五层)12050拱肋平面布置图说明本图为示意图每隔层加设一层斜支撑及横向水平加固杆.本图仅为示意图单位以厘米计 图2 多功能门架搭设满堂支架图

.2mm竹胶板调平楔木底方木顶方木顶托及螺旋加固顶托的钢管门架 米 图3 门架及方木加固图

在进行2~3组拱肋1。2倍预压后，得出门架沉降规律后,进行小范围等效预压。等效预压是在相同的地基条件下用10~20片门架组合成一组一层的支架，在等压强的情况下加载48小时，观测地基沉降数据，分析地基情况,采用等效预压可减少工作量，节约工作时间，在后期施工中我们全部采用等效预压。 5．2．4绑扎钢筋及支立侧模

钢筋混凝土共分五段施工，钢筋在预留槽处需断开，所以钢筋按混凝土分段长度下料，在

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底模上用钢管架搭设绑扎钢筋支架,在支架上绑扎钢筋有利于调整和绑扎，钢筋成型后卸落支架，调整钢筋保证各部尺寸及保护层符合设计及规范要求,钢筋就位后支立侧模。

拱肋侧模采用自制大块木模拼装而成，用拉筋和方木固定，如图4所示。用吊车配合人工吊装，各相邻模板用拉筋联结固定。为防止侧模上浮,用拉筋把侧模与底方木固定在一起。同时保证相邻模板各折线顺接，模板有错台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钢管扣件联结代替效果更佳.

120说明：1、此图以厘米计； 2、图中a,b根据不同部位数据不同。c,d为60cm. 图4 拱肋侧模方木示意图

5．2．5浇筑混凝土

拱肋混凝土浇筑采用分段不分环施工，根据此桥情况采用分五段浇筑，砼浇筑顺序见图3所示，先浇筑1段,然后3段最后2段前后左右对称浇筑：

输送泵A和输送泵B同时浇筑左右S1段和横系梁，要求左右S1段同时开始同时结束。然后输送泵A浇筑左侧S3段，输送泵B浇筑右侧S3段，横系梁同时完成.最后输送泵浇筑大里程方向的S2段和系梁，输送泵B浇筑小里程方向S2段和系梁。

横系梁拱肋立面图左横系梁右输送泵阳关方向金华方向输送泵拱肋平面图 图5 浇筑混凝土顺序图

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按此顺序分段浇筑保证混凝土对称于拱顶进行，使支架变形保持均匀和尽可能最小。分段浇筑时，各分段内的混凝土应一次连续浇筑完毕。间隔槽混凝土应待拱圈分段浇筑完成后,且强度达到80％设计强度后,浇筑间隔槽混凝土，拱顶及两拱脚间隔槽混凝土应在最后封拱时浇筑，封拱合拢温度按规范要求应小于15℃时进行。 5．2．5．1浇筑方法

拱肋及横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140～160之间,混凝土的水平运输采用混凝土搅拌运输车，垂直运输采用两台混凝土输送泵对称同时施工，备用一台吊车，以防停电或有输送泵出现故障临时备用。采用插入式振动器振捣。

5．2．5．2盖模施工

在浇筑S1段、S2段时顶面需用盖模,盖模用竹胶板与方木结合制作。在浇筑混凝土前,在拱脚处盖模0.6米长，在浇满此段后，继续向上盖模，混凝土水平向上浇筑，浇筑一层盖一层。保证混凝土振捣密实。 5．2．6沉降观测

拱肋成型之后要定时观测，测出拱圈完成预拱度情况,预拱度在施工过程中不可能全部完成，预拱度一般要在拱上立柱、纵梁、桥面板完成之后才能完成,有时要竣工之后一段时间甚至几年后才能完成。对拱上立柱和纵梁的高程控制要按观测数据控制。在拱顶设一系列观测点,浇筑完成拱肋拆支架前测一次且记录数据，在拱上立柱施工前测量下沉量，然后用设计预拱度减去下沉量就是拱上立柱应该留的预拱度,结合以拱脚为零按直线分配进行调整，将调整后的数据应用到拱上立柱、纵梁、和现浇桥面板的施工. 6．主要材料

表1 主要材料表

序号 1 2 3 4 材料 多功能门架 钢管 竹胶板 方木 单位 片 t m2 m3 数量 4000 18 700 50 7．机具设备

表2 参加施工机械设备表：

序号 1 2 3 4 5 6 机械设备名称 两台输送泵 吊车 砼搅拌运输车 插入式振捣器 发电机 手推车 规格型号 S60 8t 7m Z50 150Kw 第 6 页 共 8 页 3台数 2 1 2 8 1 4 备注 备用 商混时按实际增加 包括备用 备用 上承式50m钢筋混凝土拱桥施工工法

8．劳力组织

表3参加的施工人员：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 工种 管理人员 捣固工 司机 起重工 电工 普工 其他工种 合计 人数 6 8 8 2 均采用2班制 2 30 6 72 备注

9．质量、安全保证措施

（1）立杆底托立于枕木上应牢固，应采用大钉固定好，枕木稳定。当立杆基底间的高差大于50cm时,则用短门架调整。

（2)方木底部与U型托撑密贴，两侧空隙用木楔楔紧。

（3）立杆的垂直度偏差不超过10cm,拼装到3—5层后,应用经纬仪检查门架的水平度及立杆的垂直度。

（4）在无荷载的情况下，逐个检查立杆的底座有无松动或空浮情况，并不时旋紧可调底托，必要时加塞木楔。

（5）支架的横撑必须在中心线两侧对称加力。

（6）砼的坍落度要求在14～16cm之间，现场每车由试验人员检验坍落度，符合要求方可入模.

(7）采用混时，派专人到砼拌合站旁站，监督砼拌合质量. (8)砼的捣固选用有经验的捣固工振捣。

（9）浇筑混凝土期间，应设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况,当发现有松动、变形、移位时，应及时处理.

（10）气温高时，通过试验采取降低水灰比、掺加混和料、掺加外加剂等方法减少水泥用量和减小水化热.

(11）减小浇筑层厚度,加快混凝土散热速度。 (12）备用足够的混凝土盖模，保证拱肋尺寸。

（13）备用水箱和麻袋，保证已浇混凝土及时养生，如需要可向已浇和未浇模板外侧浇水降温。 10．质量标准

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表4 木模板制作允许偏差

序号 1 2 3 4 5 6 7 模板的长度和宽度 不刨光模板相邻两板表面高低差 刨光模板相邻两板表面高低差 刨光模板 平板模板表面最大的局部不平 不刨光模板 拼合板中木板间的缝隙宽度 支架、拱架尺寸 榫槽嵌接紧密度 5 2 ±5 2 项目 允许偏差（mm) ±5 3 1 3

表5 现浇混凝土拱圈实测标准

项次 1 2 检查项目 混凝土强度（Mpa） 板拱 轴线偏位（mm) 肋拱 跨径≤30mm 3 内弧线偏离设计弧线(mm) 跨径>30mm 高度 4 5 断面尺寸(mm） 顶底腹板厚 拱肋间距(mm） +10，0 5 顶5个断面 用尺量5处 10 ±1/500跨径 ±5 用尺量拱脚、L/4、拱5 ±20 用水准仪检查5处 20 规定值或允论许偏差 在合格标准内 10 用经纬仪检查5处 20 检查方法和频率 按附录D检查 规定分 35 15

11．效益分析

同传统的施工方法相比，本工法有明显的社会、经济效益。

施工进度快，门架的轻巧灵活、支立方便使施工工期大缩短，比钢管每循环节约三天时间，节约了大量的劳动力.比传统钢管支架减小损耗,有小门架搭配凋拱,支立门架基本没有损耗，降低成本,如用钢管搭设拱肋支架损耗在6%以上.用竹木胶合板制作模板混凝土外观优美，分段不分环模板减少施工缝使拱圈曲线圆顺美观,社会效益明显. 12．工程实例

观山东路是贵阳市金阳新区规划六纵六横主干道的一条，是连接老城区和新区的纽带，观山大桥位于贵阳观山东路西段，跨越金华湖,为贵阳金阳新区观山公园内的景观桥，全长685.5m.我局施工的观山大桥西段长为285。5m,为三孔净跨50m的上承式钢筋混凝土肋拱和四孔16m现浇空心板梁.桥面按分离的两座大桥修建，每座桥面净宽1590cm，上承式50m钢筋混凝土肋拱单座桥为双肋式，矢跨比1／5，净矢高10m，拱肋高度160cm，宽度130cm，工字型断面。拱肋采用C40级钢筋混凝土，两肋之间设9道钢筋混凝土横系梁，亦为C40级钢筋混凝土。我们采用本工法施工,于2002年4月开工至2002年12月大桥竣工，建造的观山大桥轻盈美观,现已成为观山公园内一道靓丽的风景.

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