1、120m跨現(xiàn)澆鋼筋碎箱形拱橋主拱圈施工技術(shù)1.工程概況XX市XX大橋位于XX市XX鎮(zhèn)內(nèi)，為XX水庫建成后原有道路改建工程。該橋位于XX水庫上游，跨越庫區(qū)，終點(diǎn)與上大線連接。該橋橋長192. 8m,其中橋梁主跨為凈跨徑120nl上承式懸鏈線箱形拱橋，其矢跨比1/6,拱軸系數(shù)ni= 1.756 ;拱上結(jié)構(gòu)為全空式三柱排架結(jié)構(gòu)，采用7.8m先張法預(yù)應(yīng)力空心板作橋面結(jié)構(gòu)，主箱為高2m的等截面單箱雙室，三腹板支承拱上排架柱；拱上結(jié)構(gòu)根據(jù)高度分為橫墻和排架兩種形式；拱座采用8 根$ 130cm樁承臺(tái)基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路n級(jí)，橋面寬度9. 5m (0.25m欄桿+ 1.0m人行道+ 7. 0m行車道+

2、1. 0m人行道+ 0. 25m欄桿心橋面總體布2置圖見圖 1。1928006 1OI.61K 點(diǎn)起UUT O3*120016*7802*1200 的L0=12000 4C0K0宜占小圖1橋梁總體布置圖2.支架施工2. 1.支架布置本橋根據(jù)施工條件采用有支架施工。在兩拱腳段根據(jù)原有的地形情況采用在硬化的地面上直接拼裝碗扣式腳手架，中間段采用梁柱式復(fù)合體系：其結(jié)構(gòu)構(gòu)成為：明挖現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)；鋼支架分三層，底層為置于混凝土基礎(chǔ)上 鋼管立柱支墩，中層用萬能桿件搭成框架結(jié)構(gòu)形成縱梁，上層為滿布式碗扣式腳手架。拱部利用碗扣式支架調(diào)整成拱型，拱 架卸落利用碗扣式支架頂?shù)目烧{(diào)托撐完成。鋼管立柱支墩用$ 32

3、5 X 8 mm鋼管作為主要支撐柱，在N型萬能桿件高度變化處采用雙立柱，其余采用單立柱，各鋼管立柱水平用112工字鋼連接，且在縱橫設(shè)置剪刀撐；其上用萬能桿件搭成2nl框架結(jié)構(gòu)，通過橫向28a槽鋼分配梁與立柱連接，在N型萬能桿件兩側(cè)設(shè)置纜風(fēng)繩；在萬能桿件上布設(shè)縱橫向工字鋼分配梁，其上搭設(shè)碗扣件式腳手架。全橋鋼管立柱布置成11跨形式，跨度為8 m、9m 10mo支架兩拱腳段根據(jù)原有的地形情況采用在硬化的地而上直接拼裝碗扣式腳手架。具體布置見圖圖2支架總體布置圖22支架基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)處理時(shí)，先清除橋位地表耕植土，并根據(jù)立柱間距及橋位地形，開挖至含砂質(zhì)粘土卵石層，在清3. 0m x 9. OmX 1.

4、0m 或 1. 5mx160kPa,在混凝土澆注理后的地基上回填厚20cm的碎石，并用手工電動(dòng)夯實(shí)，在夯實(shí)地基上澆注9.0m x 1.0m的C25凝土立柱基礎(chǔ)，地基表面用水泥沙漿封閉，基礎(chǔ)承載力不小于前將預(yù)埋件按照立柱設(shè)計(jì)位置準(zhǔn)確預(yù)埋并固定，防止?jié)沧⑦^程中移位。2. 3支架搭設(shè)2. 3. 1鋼管立柱按照設(shè)計(jì)長度在陸地上接長或截短，利用吊車輔助立于設(shè)計(jì)位置上，在吊點(diǎn)未放松的情況下將根部焊接在基礎(chǔ)預(yù)埋件 上。逐根支立完成后，及時(shí)將縱橫向槽鋼及工字鋼連接，以確保鋼管立柱的穩(wěn)定性。3. 3.2 N型萬能桿件拼裝均為人工散拼，為保證支架拼裝質(zhì)量，拼裝過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)有：萬能桿件拼裝之前，應(yīng)組織技術(shù)交底

5、以利于順利拼裝，進(jìn)場材料應(yīng)作全面檢查，必要時(shí)作力學(xué)性能抽驗(yàn)。萬能桿件為螺栓連接，拼裝時(shí)螺栓應(yīng)一次擰緊。萬能桿件支架拼裝前底層應(yīng)固結(jié)，可采用后方支架上掛設(shè)滑輪卷揚(yáng)機(jī)提升安裝散根桿件，萬能桿件支架每拼裝10m應(yīng)進(jìn)行測量檢查并作調(diào)整。萬能桿件支架拼裝過程中應(yīng)及時(shí)拉纜風(fēng)索確保支架施工安全，萬能桿件支架拼裝完成后應(yīng)進(jìn)行全面檢查，其各項(xiàng)誤差應(yīng)符合下列要求：萬能桿件支架頂標(biāo)高： 50mm萬能桿件支架頂位移： 20mm萬能桿件支架頂平面高差： 10mm橫梁撓度：v L/1000立柱傾斜：v H/2000拼裝萬能桿件支架屬高空作業(yè)，施工中應(yīng)嚴(yán)格遵守高空作業(yè)有關(guān)的安全技術(shù)規(guī)程。233碗扣式腳手架118工字鋼上，橫

6、桿鋼管支架立桿按照縱向間距90cm、橫向90cm搭設(shè)于置于萬能桿件支架上的縱向步距采用90cm。在縱橫向和水平按照間距300cm布置剪刀撐，以增強(qiáng)整體的穩(wěn)定性。立桿及大小橫桿連接采用對(duì)接方式，而在拱頂立桿單根長度若不足時(shí)則采用搭接方式，且至少用3個(gè)扣件與3根小橫桿連接，立桿對(duì)接扣件位置呈交錯(cuò)布置。所有斜撐采用搭接方式，搭接長度不小于50cm,搭接段用扣件連接。在頂部小橫桿與立桿連接的扣件下再增加一個(gè)扣件，以防拱頂小橫桿下滑。由于拱架在拱圈混凝土澆注過程中存在較大的側(cè)向擠 壓力，拱腳處立桿、橫桿、斜撐均做了加密處理。拱架搭設(shè)要求嚴(yán)格控制立桿垂直度，但由于拱架較高處，對(duì)接立桿軸線難 以做到完全重合

7、，對(duì)接面也可能是非理想的水平狀態(tài)，鋼管的吊運(yùn)碰 撞也可能導(dǎo)致鋼管產(chǎn)生的微彎曲，使用舊鋼管也可能使 立桿難以做到理想的直線狀態(tài)。為增加立桿的穩(wěn)定性，對(duì)情況嚴(yán)重的立桿通過增設(shè)橫桿或斜撐作了局部加強(qiáng)處理。拱架架設(shè) 完后，對(duì)所有扣件進(jìn)行全面檢查。2. 3. 4支架預(yù)壓支架預(yù)壓荷載試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)其承載能力和消除非彈性變形，并實(shí)測支架的變形值。根據(jù)支架試壓加載各項(xiàng)測試結(jié) 果，繪出支架荷載一撓度曲線，為施工監(jiān)控提供可靠依據(jù)。在拱橋結(jié)構(gòu)施工過程中，同時(shí)對(duì)支架的應(yīng)力與變形進(jìn)行檢查、測 試、確保支架的整體性、剛度、強(qiáng)度與穩(wěn)定性滿足要求。施工支架預(yù)壓荷載試驗(yàn)采用部分荷載對(duì)整個(gè)拱圈進(jìn)行預(yù)壓，即預(yù)壓總荷載值為：（拱圈

8、底板重+拱圈腹板重）X 1.2,這是根據(jù)主拱圈澆筑順序確定的，加載順序與主拱圈澆筑施工順序相同。加載形式見圖3o加載重量（底版+腹板）重*1.2-:nniniiiiiiiiiHinninnH iiiiiiiiHl!預(yù)壓砂袋圖3主拱圈支架預(yù)壓立面圖加載監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集選取順橋向拱跨1/8、1/4、3/8、拱頂四個(gè)斷面，橫橋向每個(gè)斷面布三個(gè)：兩邊、中間，用扎絲吊鉛球，上端固結(jié)在拱圈槽鋼上，下端吊鉛球（用鋼筋頭焊接成三角形也行），與地面有50cm的活動(dòng)空隙，在距地面的1m左右的扎絲上綁1m長精度以mm為單位的尺（用卷尺截成）；后視盡量用水準(zhǔn)點(diǎn)；測點(diǎn)作為整 個(gè)橋梁施工全過 程的觀測點(diǎn)，因而采取保護(hù)措施。

9、每天于早上6點(diǎn)左右、晚上5點(diǎn)左右觀測；分別于加載前、加載100%底板重、加載100%復(fù)板重、滿載120% （底板重+腹板重）時(shí)用水準(zhǔn)儀觀測。拱架預(yù)壓加載采用鋪設(shè)砂袋方法實(shí)現(xiàn)，砂袋的搬運(yùn)用兩臺(tái)汽車起重機(jī)來完成。雙向同步對(duì)稱加載（布載時(shí)橫向也要對(duì)稱進(jìn)行）。加載過程中全程監(jiān)測拱架變形。當(dāng)?shù)鼗两邓俾市∮?mm天時(shí)及48h后，開始卸載。預(yù)壓荷載卸除后，通過觀測數(shù)據(jù)對(duì)拱底標(biāo)高和線形進(jìn)行重新調(diào)整，并檢查扣件松緊情況。3.主拱圈施工3. 1主拱圈底模標(biāo)高的確定主拱圈的支架現(xiàn)澆過程中，立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主拱圈的線形是否平順、是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。如果在確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素比較符合實(shí)際，而且

10、加以正確的控制，則最終主拱圈與橋面系線形較為良 好；否則最終主拱圈線形會(huì)與設(shè)計(jì)線形有較大的偏差。立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)中橋梁建成后的標(biāo)高，總要設(shè)一定的預(yù)拋高，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（撓度）。其計(jì)算公式如下：模板定位標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+運(yùn)營預(yù)拋高+施工預(yù)拋高+支架變形其中支架變形值是根據(jù)支架加載試驗(yàn)，綜合各項(xiàng)測試結(jié)果，最后繪出支架荷載一撓度曲線，進(jìn)行內(nèi)插而得。根據(jù)以往上承式拱橋施工及監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本橋的具體情況，估計(jì)在施工過程中影響本橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形的因素主要 有以下幾方面：施工臨時(shí)荷載；支架變形；日照影響；主拱圈混凝土澆筑順序和主梁的安裝順序；混凝土澆筑方量的控制；（6）混凝土彈性模量和徐變。

11、當(dāng)上述因素與估計(jì)不符，而又不能及時(shí)識(shí)別引起控制目標(biāo)偏離的真正原因時(shí)，必然導(dǎo)致在以后階段施工中采用錯(cuò)誤的糾 偏措施，引起誤差累積，因此在施工控制過程中，將通過對(duì)應(yīng)力和位移偏差分析、結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析、結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別，找 出誤差原因，確定出設(shè)計(jì)參數(shù)真實(shí)值，以此為基礎(chǔ)對(duì)該橋進(jìn)行有效施 工控制。為使拱圈最終成形后符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，必須在支架上設(shè)置預(yù)拱度。拱頂預(yù)拱度包括拱圈自重產(chǎn)生的拱頂彈性下沉、拱圈溫度降低與稅收縮產(chǎn)生的拱頂彈性下沉、墩臺(tái)水平位移產(chǎn)生的拱頂彈性撓度值、拱架在設(shè)計(jì)荷載作用下的彈性及非彈性變形、支架基礎(chǔ)受載后非彈性下沉。預(yù)拱度S二運(yùn)營預(yù)拋高+施工預(yù)拋高+支架變形根據(jù)設(shè)計(jì)和監(jiān)控單位提供的數(shù)

12、據(jù)，拱頂處預(yù)拱度按全部預(yù)拱度總值設(shè)置，暫定為15cm,拱腳處為零，其余各點(diǎn)按二次拋物線分配。即：S x =3 1-4X2/L2S x任意點(diǎn)（距離拱頂水平距離為x）的預(yù)加高度。3 預(yù)拱度總值。x 跨中至拱腳的水平距離。L 拱圈的計(jì)算跨徑。支架預(yù)壓完成后，拱頂下沉18mm與監(jiān)控單位計(jì)算基本吻合。預(yù)拱度無需再調(diào)整。3. 2主拱圈施工方案的確定拱圈混凝土施工過程是一個(gè)對(duì)支架不斷加載的過程?？紤]拱圈澆筑與支架變形之間的相互影響關(guān)系，為防止支架異常變形，破壞主拱軸線，甚至產(chǎn)生混凝土裂縫，同時(shí)遵循“分環(huán)分段灌注順序應(yīng)使支架在混凝土灌注過程中發(fā)生的變形幅度最小”的施工原則，確定了主拱圈澆筑順序見圖4 （圖中所

13、標(biāo)數(shù)碼即為混凝土澆筑順序）。說明：圖中數(shù)字為澆筑順序120m第三環(huán)頂版麗 WTl 1聯(lián)朋訓(xùn)共liwwiiiimi第二環(huán)腹版第一環(huán)底版760拱圈混凝土分環(huán)，分段澆筑圖4主拱圈澆筑順序主拱圈混凝土采用分環(huán)、分段的方法進(jìn)行施工，即：整個(gè)拱圈根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)體系分為3個(gè)澆筑環(huán)；即底板環(huán)、腹板環(huán)及頂板環(huán)，每環(huán)澆筑時(shí)再分5段對(duì)應(yīng)水平長度分別均為24m,先對(duì)稱澆筑拱腳段，再從跨中段向兩拱腳方向澆筑，拱頂段澆筑完后，再澆筑1/4段。段與段之間預(yù)設(shè)間隔槽（頂板不設(shè)間隔槽），間隔槽寬L 5m,根據(jù)監(jiān)控單位的施工加載計(jì)算，腹板和底板環(huán)兩環(huán)同時(shí)合龍，使拱圈形成一個(gè)開口箱形結(jié)構(gòu)，這樣對(duì)支架和結(jié)構(gòu)比較安全，然后再進(jìn)行頂板環(huán)

14、的分段澆筑及合龍。為了避免支架局部異常變形，采取拱頂兩側(cè)對(duì)稱的 方法施工。3. 3主拱圈施工工藝主拱圈施工工藝流程見圖5。分段安裝主拱圈底模板及鋼筋分段澆筑主拱圈底板混凝土分段綁扎腹板鋼筋及 安裝腹板內(nèi)外側(cè)模板支架應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測分段澆筑主拱圈腹板混凝土成形監(jiān)測卸落架拱圈應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測圖5主拱圈施工工藝流程3. 3. 1模板體系3.3. 1. 1 底模在碗扣式腳手架上的可調(diào)托撐上縱向鋪設(shè)弧形工字鋼，工字鋼與可調(diào)托撐之間的三角形空隙用角鋼焊接三角形墊塊填充。弧形工字鋼上橫向鋪設(shè)lOcmX 10cm方木，間距30cm,在工字鋼上焊接擋塊以防止其下滑。在方木上鋪設(shè)底模，底模采用厚15mm竹膠板。底模安裝的

15、關(guān)鍵是的定位準(zhǔn)確計(jì)算和測量，該值是根據(jù)AutoCAD繪圖軟件計(jì)算得出，通過調(diào)整弧形工字鋼和方木可以放樣出理想的拱架底模線形。模板結(jié)構(gòu)是否合適將直接影響梁體的外觀。3.4. 1.2夕卜模面板均采用15mm厚竹膠板，外側(cè)用方木做成框架，2. 4m 一節(jié)，外模包在底模上，下緣根據(jù)拱圈內(nèi)橫向分布鋼筋的位置布設(shè)拉桿，上緣用圓鋼作拉桿。模板因曲線造成的縫隙，用加工后的木條填塞，再用“即時(shí)貼”貼縫，以 防漏漿。3.5. 1.3 內(nèi)模澆筑底板時(shí)不需要內(nèi)模，待混凝土初凝后人工壓抹成型，底板澆筑后，用扣件式腳手架及可調(diào)托撐拼成框架，12mm厚竹膠板作面板或頂板底模形成內(nèi)模，拱箱內(nèi)?？蚣茉O(shè)計(jì)應(yīng)盡量少占凈空，以利于內(nèi)

16、模的5個(gè)豎向鋼管，分別用托撐頂在底板和拆除。內(nèi)模頂部設(shè)4道lOcmX 10cm方木縱向背肋，每道框架布置頂板方木上，用于支撐頂板模板，內(nèi)側(cè)模每側(cè)設(shè)兩道lOcmx 10cm方木縱向背肋，用于支撐內(nèi)模面板，橫向上下布置二道鋼管，利用托撐頂在順橋向lOcmX 10cm的方木上?？蚣芸v向間距90cm,用鋼管縱向聯(lián)接，中間部分不加斜 撐，這樣，可以減小框架所占空間，便于施工。鋼管間聯(lián)接用扣件固定。拱箱模板結(jié)構(gòu)見圖6。模板的鋪設(shè)順序?yàn)椋旱谝画h(huán)混凝土澆筑時(shí)為：拱圈底模t外側(cè)模t安裝拉筋及分段隔板t設(shè)置橫豎帶木。第二環(huán)混凝土澆筑時(shí)，模板鋪設(shè)順序?yàn)椋簝?nèi)外側(cè)模T安裝拉桿及橫豎帶木。第三環(huán)混凝土澆筑時(shí)，模板鋪設(shè)順序

17、為：頂板底模T側(cè)模T安裝拉桿及橫豎帶木。48*5鋼管15mr竹膠板方木框架.一底板混凝土圖6模板結(jié)構(gòu)圖332鋼筋拱圈底模鋪好后，測設(shè)中線、邊線、標(biāo)高，標(biāo)出各分段點(diǎn)及橫隔板的位置，作為安裝其它模板及綁扎鋼筋的依據(jù)。拱圈 鋼筋安裝采用在橋下加工彎制，汽車吊吊運(yùn)至拱架上就地綁扎施工。鋼筋綁扎順序按拱腳至拱跨1/4段，先安箍筋后穿主筋 的辦法；拱跨1/4處至拱頂段先穿主筋后套箍筋，以利施工。主鋼筋接頭、箍筋及橫隔板鋼筋連接采用焊接；間隔槽鋼筋和 箍筋在澆筑前綁扎，注意在間隔槽位置鋼筋的錯(cuò)開長度應(yīng)滿足規(guī)范要求。鋼筋在綁扎中和骨架成型后，要做好支撐架避免變 形，上層鋼筋網(wǎng)采用鋼管臨時(shí)定位，保護(hù)層墊塊按80

18、cm間距梅花型布置，與主鋼筋綁扎牢固。鋼筋在澆筑前要保證其無銹 蝕現(xiàn)象，如有則除銹后才能澆筑混凝土。3. 3. 3混凝土澆筑混凝土澆筑時(shí)采取水平移動(dòng)，向拱頂方向推進(jìn)，腹板澆筑時(shí)上下分層的方法澆筑，斜向分層（澆筑拱腳混凝土前，要將 其與拱座的新舊混凝土接合處鑿毛，混凝土表而應(yīng)鑿毛至露出集料并沖刷干凈，再將接初凝前開始下段混凝土，以保證澆筑連續(xù)性?；炷翝仓M(jìn)行中不得任意中斷，因故必須間歇時(shí)，間歇最長時(shí)間應(yīng)按所用水泥 凝結(jié)時(shí)間、混凝土的水灰比及混凝土硬化條件確定。拱圈預(yù)留間隔槽中混凝土，應(yīng)待所有各分段混凝土均灌注完畢，且其相鄰 段混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后方可澆筑，澆筑前要將分段混凝土表面鑿毛沖凈，殘

19、留混凝土清理干凈后綁扎鋼筋，立好模板。澆筑過程中為防止混凝土外流，在底板、腹板和頂板拱腳位置設(shè)蓋板 防護(hù)。澆筑拱腳混凝土?xí)r，應(yīng)控制好混凝土的坍落度，防止混凝土向拱腳處滑落。334間隔槽碎施工及養(yǎng)護(hù)各段均澆筑完成后焊接暫時(shí)斷開的縱向鋼筋進(jìn)行間隔槽的施工，先進(jìn)行拱腳段與中間段間隔槽的施工，再進(jìn)行拱頂段與 中間段間隔槽的施工，最后完成拱腳處間隔槽的施工，實(shí)現(xiàn)整個(gè)拱圈合龍。在拱頂混 凝土強(qiáng)度達(dá)30MPa且氣溫達(dá)到8 C時(shí)澆 注間隔槽混凝土。按施工組織安排，主拱箱間隔槽合龍作業(yè)將在十二月份進(jìn)行。結(jié)合該地區(qū)的氣溫實(shí)際情況，采取以下措施來 嚴(yán)格控制間隔槽的合龍溫度。一是科學(xué)安排作業(yè)時(shí)間，在自然溫度最低的凌晨零時(shí)至6時(shí)合龍；二是集中人力、物力，最大 限度地縮短合龍的澆注時(shí)間，一般控制在4h之內(nèi)完工；通過采取上述措施，有效地控制合龍溫度。4主拱圈落架落架作業(yè)是主拱圈現(xiàn)澆的最后一道工序，也是很關(guān)鍵的一道工序，耍在主拱圈裸拱形成后，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后落 架，落架時(shí)要嚴(yán)格按程序圖進(jìn)行。卸落無須安裝專門的卸架設(shè)備，只需有序地?cái)Q松緊固于頂部小橫桿的扣件即可方便地完成拱 架卸落工作。主拱圈混凝土最低強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的90%后，即進(jìn)行主拱圈脫架。由于拱架設(shè)計(jì)中采用可調(diào)托撐來調(diào)整標(biāo)高和落架，落架點(diǎn)多，落架施工技術(shù)難度大。根據(jù)計(jì)算分析，確定卸架原則：