钢筋混凝土拱桥实例组织设计

1、2009年度参评三级工法 120m跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工工法PAGE 第 PAGE 11 页 共 NUMPAGES 11 页一百二十米跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工工法1前言余姚双溪口水库大桥为净跨径120m上承式悬链线箱形拱桥，该桥为集团公司同类桥的最大跨径，其支架部分及主拱圈施工不仅难度大，而且存在着很大的施工安全风险。我公司结合以往施工经验，针对大跨上承式钢筋混凝土箱形拱桥技术进行了科技攻关，充分利用该型拱桥结构特点制定科学合理的施工工艺，解决了施工技术难题，经总结形成本工法。以本工法法为核心心的“1200m跨现现浇钢筋筋砼箱形形拱桥主主拱圈施施工技术术”获得集集团公司司优秀论论

2、文一等等奖。2工法法特点本桥主拱拱圈采用用支架现现浇施工工法，其其中支架架部分为在两拱拱脚段根根据原有有的地形形情况采采用在硬硬化的地地面上直直接拼装装碗扣式式脚手架架，中间间段采用用梁柱式式复合体体系：其其结构构构成为：明挖现现浇混凝凝土基础础;钢支支架分三三层，底底层为置置于混凝凝土基础础上钢管管立柱支支墩;中中层用万万能杆件件搭成框框架结构构形成纵纵梁;上上层为满满布式碗碗扣式脚脚手架。拱部利利用碗扣扣式支架架调整成成拱型，拱架卸卸落利用用碗扣式式支架顶顶的可调调托撑完完成。而而主拱圈圈混凝土土则采用分分环、分分段的方方法进行行施工，即：整整个拱圈圈根据支支架的结结构体系系分为33个浇筑

3、筑环；即即底板环环、腹板板环及顶顶板环，每环浇浇筑时再再分5段段对应水水平长度度分别均均为244m，先先对称浇浇筑拱脚脚段，再再从跨中中段向两两拱脚方方向浇筑筑，拱顶顶段浇筑筑完后，再浇筑筑1/44段。段段与段之之间预设设间隔槽槽(顶板板不设间间隔槽)，间隔隔槽宽11.5mm，根据据监控单单位的施施工加载载计算，腹板和和底板环环两环同同时合拢拢，使拱拱圈形成成一个开开口箱形形结构，然后再再进行顶顶板环的的分段浇浇筑及合合拢。3适用用范围本桥施工工方法可可适用于于大跨径径现浇钢筋筋砼拱桥桥的施工。4工艺艺原理4.1主主拱圈施施工技术术4.1.1主拱拱圈底模模标高的的确定主拱圈的的支架现现浇过程程

4、中，立立模标高高的合理理确定，是关系系到主拱拱圈的线线形是否否平顺、是否符符合设计计的一个个重要问问题。如如果在确确定立模模标高时时考虑的的因素比比较符合合实际，而且加加以正确确的控制制，则最最终主拱拱圈与桥桥面系线线形较为为良好；否则最最终主拱拱圈线形形会与设设计线形形有较大大的偏差差。立模标高高并不等等于设计计中桥梁梁建成后后的标高高，总要要设一定定的预抛抛高，以以抵消施施工中产产生的各各种变形形（挠度）。其计算算公式如如下：模板定位位标高设计标标高运运营预抛抛高施施工预抛抛高支支架变形形其中支架架变形值值是根据据支架加加载试验验，综合合各项测测试结果果，最后后绘出支支架荷载载挠度曲线线，

5、进行行内插而而得。根据以往往上承式式拱桥施施工及监监控经验验，并结结合本桥桥的具体体情况，估计在在施工过过程中影影响本桥桥结构内内力和线线形的因因素主要要有以下下几方面面：(1)施施工临时时荷载。(2)支支架变形形。(3)日日照影响响。(4)主主拱圈混混凝土浇浇筑顺序序和主梁梁的安装装顺序。(5)混混凝土浇浇筑方量量的控制制。(6)混混凝土弹弹性模量量和徐变变。当上述因因素与估估计不符符，而又又不能及及时识别别引起控控制目标标偏离的的真正原原因时，必然导导致在以以后阶段段施工中中采用错错误的纠纠偏措施施，引起起误差累累积，因因此在施施工控制制过程中中，将通通过对应应力和位位移偏差差分析、结构参

6、参数敏感感性分析析、结构构参数识识别，找找出误差差原因，确定出出设计参参数真实实值，以以此为基基础对该该桥进行行有效施施工控制制。为使拱圈圈最终成成形后符符合设计计和规范范的要求求，必须须在支架架上设置置预拱度度。拱顶预拱拱度包括括拱圈自自重产生生的拱顶顶弹性下下沉、拱拱圈温度度降低与与砼收缩缩产生的的拱顶弹弹性下沉沉、墩台台水平位位移产生生的拱顶顶弹性挠挠度值、拱架在在设计荷荷载作用用下的弹弹性及非非弹性变变形、支支架基础础受载后后非弹性性下沉。预拱度=运营预预抛高施工预预抛高支架变变形根据设计计和监控控单位提提供的数数据， 拱顶处处预拱度度按全部部预拱度度总值设设置，暂暂定为115cmm，

7、拱脚脚处为零零，其余余各点按按二次抛抛物线分分配。即即:x1-4x22/L2x 任意意点（距距离拱顶顶水平距距离为xx）的预预加高度度。预预拱度总总值。x 跨中至至拱脚的的水平距距离。 L 拱圈圈的计算算跨径。支架预压压完成后后，拱顶顶下沉118mmm，与监监控单位位计算基基本吻合合。预拱拱度无需需再调整整。4.1.2主拱拱圈施工工方案的的确定拱圈混凝凝土施工工过程是是一个对对支架不不断加载载的过程程。考虑虑拱圈浇浇筑与支支架变形形之间的的相互影影响关系系，为防防止支架架异常变变形，破破坏主拱拱轴线，甚至产产生混凝凝土裂缝缝，同时时遵循“分环分分段灌注注顺序应应使支架架在混凝凝土灌注注过程中中

8、发生的的变形幅幅度最小小”的施工工原则，确定了了主拱圈圈浇筑顺顺序。见见图1（图中中所标数数码即为为混凝土土浇筑顺顺序）主拱圈混混凝土采采用分环环、分段段的方法法进行施施工，即即：整个个拱圈根根据支架架的结构构体系分分为3个浇筑筑环；即即底板环环、腹板板环及顶顶板环，每环浇浇筑时再再分5段段对应水水平长度度分别均均为244m，先先对称浇浇筑拱脚脚段，再再从跨中中段向两两拱脚方方向浇筑筑，拱顶顶段浇筑筑完后，再浇筑筑1/44段。段段与段之之间预设设间隔槽槽(顶板板不设间间隔槽)，间隔隔槽宽11.5mm，根据据监控单单位的施施工加载载计算，腹板和和底板环环两环同同时合拢拢，使拱拱圈形成成一个开开口

9、箱形形结构，这样对对支架和和结构比比较安全全，然后后再进行行顶板环环的分段段浇筑及及合拢。为了避避免支架架局部异异常变形形，采取取拱顶两两侧对称称的方法法施工。图1：主主拱圈浇浇筑顺序序4.1.3模板板体系4.1.3.11 底模模在碗扣式式脚手架架上的可可调托撑撑上纵向向铺设弧弧形工字字钢，工工字钢与与可调托托撑之间间的三角角形空隙隙用角钢钢焊接三三角形垫垫块填充充。弧形工工字钢上上横向铺铺设10010 cm 方木，间距330cmm，在工工字钢上上焊接挡挡块以防防止其下下滑。在在方木上上铺设底底模，底底模采用用厚155mm竹竹胶板。底模安安装的关关键是的的定位准准确计算算和测量量，该值值是根据

10、据AuttoCAAD绘图图软件计计算得出出，通过过调整弧形形工字钢钢和方木木可以放样样出理想想的拱架架底模线线形。模模板结构构是否合合适将直直接影响响梁体的的外观。4.1.3.22 外模模面板均采采用155mm厚厚竹胶板板，外侧侧用方木木做成框框架，22.4mm一节，外模包包在底模模上，下下缘根据据拱圈内内横向分分布钢筋筋的位置置布设拉拉杆，上上缘用圆圆钢作拉拉杆。模模板因曲曲线造成成的缝隙隙，用加加工后的的木条填填塞，再再用“即时贴贴”贴缝，以防漏漏浆。4.1.3.33内模浇筑底板板时不需需要内模模，待混混凝土初初凝后人人工压抹抹成型，底板浇浇筑后，用扣件件式脚手手架及可可调托撑撑拼成框框架

11、，112mmm 厚竹竹胶板作作面板或或顶板底底模形成成内模，拱箱内内模框架架设计应应尽量少少占净空空，以利利于内模模的拆除除。内模模顶部设设4道110cmm10cmm方木纵纵向背肋肋，每道道框架布布置5个竖向向钢管，分别用用托撑顶顶在底板板和顶板板方木上上，用于于支撑顶顶板模板板，内侧侧模每侧侧设两道道10cmm10cmm方木纵纵向背肋肋，用于于支撑内内模面板板，横向向上下布布置二道道钢管，利用托托撑顶在在顺桥向向lOccm1Occm的方方木上。框架纵纵向间距距90ccm，用用钢管纵纵向联接接，中间间部分不不加斜撑撑，这样样，可以以减小框框架所占占空间，便于施施工。钢钢管间联联接用扣扣件固定定

12、。拱箱模板板结构见见图2：模板的铺铺设顺序序为：第第一环混混凝土浇浇筑时为为：拱圈圈底模外侧模模安装拉拉筋及分分段隔板板设置横横竖带木木；第二环混混凝土浇浇筑时，模板铺铺设顺序序为：内内外侧模模安装拉拉杆及横横竖带木木。第三环混混凝土浇浇筑时，模板铺铺设顺序序为：顶顶板底模侧模安装拉拉杆及横横竖带木木。图2：模模板结构构图4.1.4钢筋筋拱圈底模模铺好后后，测设设中线、边线、标高，标出各各分段点点及横隔隔板的位位置，作作为安装装其它模模板及绑绑扎钢筋筋的依据据。拱圈圈钢筋安安装采用用在桥下下加工弯弯制，汽汽车吊吊吊运至拱拱架上就就地绑扎扎施工。钢筋绑绑扎顺序序按拱脚脚至拱跨跨1/44段，先先安

13、箍筋筋后穿主主筋的办办法;拱跨1/4处至至拱顶段段先穿主主筋后套套箍筋，以利施施工。主主钢筋接接头、箍箍筋及横横隔板钢钢筋连接接采用焊焊接；间间隔槽钢钢筋和箍箍筋在浇浇筑前绑绑扎，注注意在间间隔槽位位置钢筋筋的错开开长度应应满足规规范要求求。钢筋筋在绑扎扎中和骨骨架成型型后，要要做好支支撑架避避免变形形，上层层钢筋网网采用钢钢管临时时定位，保护层层垫块按按80ccm间距距梅花型型布置，与主钢钢筋绑扎扎牢固。钢筋在在浇筑前前要保证证其无锈锈蚀现象象，如有有则除锈锈后才能能浇筑混混凝土。4.1.5混凝凝土浇筑筑混凝土浇浇筑时采采取水平平移动，向拱顶顶方向推推进，腹腹板浇筑筑时上下下分层的的方法浇浇

14、筑，斜斜向分层层（浇筑筑拱脚混混凝土前前，要将将其与拱拱座的新新旧混凝凝土接合合处凿毛毛，混凝凝土表面面应凿毛毛至露出出集料并并冲刷干干净，再再将接茬茬面用水水湿润再再布薄薄薄的一层层1：1 水泥泥砂浆。分段浇浇筑长度度取4mm6m,分分段浇筑筑时必须须在前一一段混凝凝土初凝凝前开始始下段混混凝土，以保证证浇筑连连续性。混凝土土浇筑进进行中不不得任意意中断，因故必必须间歇歇时，间间歇最长长时间应应按所用用水泥凝凝结时间间、混凝凝土的水水灰比及及混凝土土硬化条条件确定定。拱圈圈预留间间隔槽中中混凝土土，应待待所有各各分段混混凝土均均灌注完完毕，且且其相邻邻段混凝凝土强度度达到770%后后方可浇浇

15、筑，浇筑前要要将分段段混凝土土表面凿凿毛冲净净，残留留混凝土土清理干干净后绑绑扎钢筋筋，立好好模板。浇筑过程中中为防止止混凝土土外流，在底板板、腹板板和顶板板拱脚位位置设盖盖板防护护。浇筑筑拱脚混混凝土时时，应控控制好混混凝土的的坍落度度，防止止混凝土土向拱脚脚处滑落落。4.1.6主拱圈圈落架落架作业业是主拱拱圈现浇浇的最后后一道工工序，也也是很关关键的一一道工序序，要在在主拱圈圈裸拱形形成后，待混凝凝土达到到设计强强度后落落架，落落架时要要严格按按程序图图进行。卸落无无须安装装专门的的卸架设设备，只只需有序序地拧松松紧固于于顶部小小横杆的的扣件即即可方便便地完成成拱架卸卸落工作作。主拱圈混混

16、凝土最最低强度度达到设设计的990%后后，即进进行主拱拱圈脱架架。由于于拱架设设计中采采用可调调托撑来来调整标标高和落落架，落落架点多多，落架架施工技技术难度度大。根根据计算算分析，确定卸卸架原则则：横桥桥向必须须同时均均匀卸落落，在纵纵桥向从从拱顶向向拱脚逐逐排卸落落，最后后使拱圈圈下底模模全部脱脱离混凝凝土面为为止，形形成裸拱拱主拱圈圈完全受受力。4.1.6.1各落落架点卸卸落总量量计算各落架点点卸落总总量由两两部分组组成即主主拱圈裸裸拱的弹弹性变形形g与拱架架的弹性性变形量量e之和，即= g+ e，由监监控单位位提供计计算数据据可得，拱顶最最大卸落落量达33.6。4.1.6.2落架架步骤

17、支架设计计中采用用了碗扣扣式支架架顶端设设可调托托撑，用用以调整整标高和和落架，拱圈落落架点各各多达115000个点（每排横横向11个可调调托撑，纵向共共1399排），对于如如此多的的落架点点，就不不可能达达到各点点同步均均匀地卸卸落。为为了获得得一种合合理的卸卸架顺序序，我们们将拱架架与主拱拱圈组成成的复合合体系用用多种方方法进行行计算比比较，确确定了落落架方案案。支架架卸落在在横桥向向必须同同时均匀匀卸落，在纵桥桥向从拱拱顶向拱拱脚逐排排卸落，并保持持左右两两侧同步步对称进进行。5主拱拱圈施工工工艺流流程及主主要施工工工艺操操作要点点5.1主主拱圈施施工工艺艺流程主拱圈施施工工艺艺详见下下

18、图3图3：主主拱圈施施工工艺艺流程图图5.2主主要施工工工艺操操作要点点5.2.1间隔隔槽的施施工主拱圈各各段均浇浇筑完成后后焊接暂暂时断开开的纵向向钢筋进进行间隔隔槽的施施工，先先进行拱拱脚段与与中间段段间隔槽槽的施工工，再进进行拱顶顶段与中中间段间间隔槽的的施工，最后完完成拱脚脚处间隔隔槽的施施工，实实现整个个拱圈合合龙。在在拱顶混混凝土强强度达330Mppa且气气温达到到8时浇注注间隔槽槽混凝土土。按施施工组织织安排，由于主主拱箱间间隔槽合合龙作业业将在十十二月份份进行。结合该该地区的的气温实实际情况况，采取取以下措措施来严严格控制制间隔槽槽的合龙龙温度。一是科科学安排排作业时时间，在在

19、自然温温度最低低的凌晨晨零时至至6时合龙龙;二是集集中人力力、物力力，最大大限度地地缩短合合龙的浇浇注时间间，一般般控制在在4h之内内完工;通过采采取上述述措施，有效地地控制合合龙温度度。5.2.2主拱拱圈落架架主拱圈落落架采取取如下程程序（分分三步进进行，见见图4）第一步：卸落拱拱顶第55号钢管管支墩至至第7号钢管管支墩范范围内的的支架，6384号杆杆卸落量量2cm。卸卸落第22号（第第10号）钢管支支墩至第第4 号（第8号）钢钢管支墩墩范围内内的支架架，52263、8494号杆杆卸落量量为1cm。第二步：再次卸卸落拱顶顶第5号至第第7钢管支支墩范围围内的支支架，663884号杆杆卸落量量1

20、cm。再再次卸落落第52263、8494号杆杆卸落量量0.55cm。第三步：从拱顶顶开始到到拱脚全全部卸落落各立杆杆,卸落量量均大于于1cm。要要求模板板与主拱拱圈求模模板与主主拱圈完完全脱离离。图4：主主拱圈支支架卸落落程序示示意图主拱圈脱脱架后，即进行行支架拆拆卸，支支架拆卸卸与拼装装过程逆逆向，所所用方法法和设备备一致。6材料料与设备备6.1主主要材料料钢材：采采用宁波波新丰钢钢铁有限限公司的的钢材，（支架架除单位位自有部部分，另另部分租租赁）水泥：采采用宁波波舜江水水泥厂442.55级水泥泥，黄砂：采采用福建建闽江的的优质中中砂，碎石：采采用余姚姚当地碎碎石厂生生产的55-311.5规

21、格级级配碎石石，外加剂：选用江江苏博特特新材料料有限公公司生产产JM-10泵泵送剂。6.2主主要机具具设备表1 主主要机具具设备表表序号设备名称称规格型号号单位数量备注1砼搅拌机机JS5000500LL2自有2空压机VY122/712m333自有3电焊机DD833525kww10自有4切筋机GQ-66010kww5自有5弯筋机GW-44010kww4自有6装载机ZL3003m31自有7吊车浦元QYY2525吨1租赁8汽车输送送泵1租赁9变压器S9-MM-2000200KKVA1自有10发电机120kkw120kkw1自有11水准仪S3台1自有12全站仪徕卡7002台1自有6.3劳劳力组织织本项

22、目主主要人员员有：支支架拼装装工300人、钢钢筋工110人、木工110人、混凝土土工300人等特种操作作工：电电工、金金属焊接接工、吊车工工、汽车车输送泵泵工等。图5 劳动力力动态分分布图7质量量控制7.1质质量控制制标准余姚双溪溪口水库库大桥在在建设过过程中严严格执行行公路路桥涵施施工技术术规范(JTTJ0441-220000)、公路桥桥涵地基基与基础础设计规规范(JTJJ0244-855)、公路路路基施工工技术规规范(JTJJ0333-955)、钢结构构工程施施工质量量验收规规范（GB5502005-220011）、公路工工程技术术标准(JTTG BB01-20003)、公路路工程水水泥混

23、凝凝土试验验规程(JTTJ0551-993)、公路路工程金金属试验验规程(JTTJ0555-883)、公路路工程质质量检验验评定标标准（土土建工程程）(JTGGF0880/11-20004)、公公路工程程施工安安全技术术规程(GBBJ0117-888)等等技术规规范，使使质量达达到以下下标准。120mm现浇钢筋混混凝土拱拱圈实测测项目项次检 查查 项项 目目规定值或或允许偏偏差1混凝土强强度(MMPa)在合格标标准内2轴线偏位位(mmm)板拱10肋拱53内弧线偏偏离设计计弧跨径330m20跨径330m跨经/150004断面尺寸寸(mmm)高度5顶、底、腹板+10，-05拱宽(mmm)板拱207

24、.2 质量保证证措施施工中除除执行上上述标准准外，强强调如下下措施：(1)混混凝土浇浇筑时采采取水平平移动，向拱顶顶方向推推进，腹腹板浇筑筑时上下下分层的的方法浇浇筑，斜斜向分层层（浇筑筑拱脚混混凝土前前，要将将其与拱拱座的新新旧混凝凝土接合合处凿毛毛，混凝凝土表面面应凿毛毛至露出出集料并并冲刷干干净，再再将接茬茬面用水水湿润再再布薄薄薄的一层层1：1 水泥泥砂浆。分段浇浇筑长度度取4mm6m,分分段浇筑筑时必须须在前一一段混凝凝土初凝凝前开始始下段混混凝土，以保证证浇筑连连续性。(2)混混凝土浇浇筑进行行中不得得任意中中断，因因故必须须间歇时时，间歇歇最长时时间应按按所用水水泥凝结结时间、混

25、凝土土的水灰灰比及混混凝土硬硬化条件件确定。(3)浇浇筑拱脚脚混凝土土时，应应控制好好混凝土土的坍落落度，防防止混凝凝土向拱拱脚处滑滑落。(4)拱拱圈预留留间隔槽槽中混凝凝土，应应待所有有各分段段混凝土土均灌注注完毕，且其相相邻段混混凝土强强度达到到70%后方可可浇筑，浇筑前前要将分分段混凝凝土表面面凿毛冲冲净，残残留混凝凝土清理理干净后后绑扎钢钢筋，立立好模板板。浇筑筑过程中中为防止止混凝土土外流，在底板板、腹板板和顶板板拱脚位位置设盖盖板防护护。8安全全措施由于余姚姚双溪口口水库大大桥主拱拱圈的施施工属于于高工作作业，针针对本项项目的特特殊性，工程伊伊始就成成立以项项目经理理为组长长，项目

26、目总工程程师为副副组长的的安全领领导小组组，按照照“管生产产必须管管安全”、“谁主管管谁负责责”的原则则逐级签签订安全全生产包包保责任任状。由由于桥位位区属亚亚热带季季风气候候区，濒濒临东海海，受海海洋的调调节湿润润多雨、多台风风、季节节变化明明显。因因此，我我项目部部针对各各种不同同的情况况制定不不同的安安全技术术措施、管理措措施、现现场应急急措施等等；如：防洪应应急预案案、防台应应急预案案。9环保保措施余姚双溪溪口水库库大桥在在建设施施工过程程中特别别注重绿绿色施工工，就是针针对影响响工程施施工的“人、机、料料、环、法”进进行优化化，尽量量减小建建筑施工工过程对对周边环环境的影影响，做做到

27、环保保施工。项目经经理部上上场初期期就成立立环境保保护领导导小组，由项目目经理部部主管生生产副经经理任组组长，负负责组织织做好工工地环保保工作；由项目目经理部部总工程程师任副副组长，负责环环保技术术措施的的制定、交底工工作；现现场设环环保监督督员，负负责施工工现场日日常环保保监督检检查工作作，发现现问题及及时解决决。首先，在在人员管管理方面面，应加加强施工工企业的的自身建建设，使使管理水水平不断断提高，不断趋趋于科学学合理，并加强强企业管管理人员员的培训训，提高高他们的的综合素素质和环环境保护护意识。制定有有效的现现场管理理措施，如在施施工机械械及工地地办公室室的电器器等闲置置时关掉掉电源；安

28、装适适当小流流量的设设备和器器具，采采用节水水型器具具等措施施以降低低用水量量。有效效利用基基础施工工阶段的的地下水水。总之之在施工工过程中中，把绿绿色环保保管理与与全面质质量管理理和安全全管理等等过程有有机地结结合起来来，做到到既注重重质量安安全，又又重视绿绿色环保保，质量量绿色两两不误。其次，在在施工机机具方面面，应重重视设备备的选择择和放置置位置。在施工工过程中中，大部部分的噪噪声污染染都是由由施工机机具产生生的，如如搅拌机机、空压压机、振振捣棒等等等。选选择科技技含量高高的环保保施工机机具，不不但能提提高效率率，保证证工程质质量，更更能减小小产生的的噪声污污染。在在总图布布置的选选择上

29、，应将产产生较大大污染的的设备尽尽量远离离临时生生活区和和周边的的住宅，以免给给周边居居民带来来影响，给工程程施工造造成不必必要的麻麻烦。第三，在在施工材材料的选选择上，应多采采用节能能环保的的材料。如在非非承重的的结构墙墙，可以以采用轻轻集材料料及轻集集混凝土土，减少少自重，节省原原材料。对于主主体混凝凝土结构构，可以以采用高高强、高高性能的的材料，如绿色色高性能能混凝土土，减少少水泥和和混凝土土的用量量，利用用大量工工业废渣渣（如粉煤煤灰等），减少少固体废废弃物污污染，还还可以采采用商品品混凝土土，减少少水泥浪浪费和粉粉尘污染染。第四，在在施工现现场，主主要的污污染源包包括噪声声和其他建建筑垃圾圾。从保保护周边边环境的的角度来来说，就就应该尽尽量减少少这些污污染的产产生。在控制施施工噪音音方面，除了从从机具和和施工方方法上考考虑外，还应使使用隔声声屏障、使用机机械隔声声罩等，确保外外界噪声声等效声声级达到到环保相相关要求求；所有有施工机机械、车车辆必须须定期保保养维修修，并于于闲