中承式钢筋混凝土系杆拱桥主拱肋施工

中承式钢筋混凝土系杆拱桥主拱肋施工刘凤兰【摘要】浙江湖州市南浔和兴大桥为一座3跨自锚式中承式钢筋混凝土系杆拱桥，主跨计算跨径85m.以南浔和兴大桥为例介绍软士地基中承式系杆拱桥的施工工艺.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷)，期】2006(000)009【总页数】3页(P60-62)【关键词】公路桥;系杆拱;主拱肋;施工【作者】刘凤兰【作者单位】中铁七局集团有限公司，郑州,450009【正文语种】中文【中图分类】U448.22+51概述浙江湖州市南浔和兴大桥为横跨长湖申航道的公路桥。湖州临近太湖属于平原区软土地带，该桥主桥设计为3跨自锚式钢筋混凝土中承式系杆拱桥，跨径布置为26.5m+85m+26.5m，柔性系杆刚性拱结构(图1)。3跨自锚式中承式拱桥是将中承式拱桥和上承式拱桥完美地结合在一起的桥型，外观气势宏伟，造型新颖美观，开创了在平原地区兴建大跨度拱桥的先例，推动了拱桥技术的发展。该桥主桥桥面总宽18m,其中15m行车道+2x1.5m人行道；主跨拱肋凸出桥面部分，桥面宽度增加到20.9m,主拱肋是本桥的主要受力构件，拱轴线为二次抛物线，计算跨径L=85m，计算矢高F=20m，矢跨比为1/4.25。拱肋断面为工字形，高2m，宽1.2m（拱脚加宽到1.7m），为减轻自重，内部挖空成空心截面。设计每片主拱肋分5段施工，为满足35m通航净跨的要求，采用钢拱架作支架，主拱肋各段预制与现浇相结合的施工方法。具体施工方案：两拱脚段在支架上现浇，中间3段预制吊装。此方案与全现浇相比优点为：①缩短工期；②解决主拱肋预压问题；③减少木材、模板数量；④减少高空作业时间；⑤拱肋线形容易控制。图1大桥主桥立面（单位：m）2主拱肋的施工2.1主拱肋现浇段（拱脚段）施工（1） 支架在长湖申运河南北岸靠近岸边的水中插打中600mm钢管桩，利用钢管桩和陆地混凝土基础拼接万能杆件支架，支架上面用内填充混凝土的短钢管调节高度。拱肋纵向以工字钢，横向以方木，再纵向铺5cm厚木板做成弧型底模。（2） 预压及预留沉降量预压采用等于1.5倍拱肋混凝土重量的沙袋在万能杆件支架上堆积，预压时间为3d，预压前必须做好各种高程的测量及记录。预压过程中，每隔6h进行1次测量,并做好记录，预压卸载后进行一次全面的检查和测量，预压沉降量控制在1cm之内方可进行下步施工。⑶混凝土浇筑钢筋和模板安装完毕即可进行混凝土的浇筑施工。混凝土在拌和站集中拌制，水平运输采用混凝土运输搅拌车，垂直运输用混凝土输送泵。采用坍落度为13~18cm厚的混凝土，掺加适量减水剂。浇筑采用水平分层，斜向分段连续浇筑方式，从拱脚向上顺序推进，分段长度2~3m,分层下料厚度不超过30cm，上层混凝土必须在下层混凝土初凝之前覆盖，以保证接缝处混凝土的接合良好。2.2主拱肋预制段施工拱肋预制台座设置拱肋第二段和中段为预制安装，预制采用立式预制，便于拱肋的起吊和移动。预制台座采用C20素混凝土，上铺10cm厚钢筋混凝土面层，表面铺6mm钢板以使混凝土表面光洁。中段拱肋由于左右对称，坐标计算时只需取其相对坐标进行控制；二段拱肋立式预制时两端要放在同一平面上，其坐标需要进行平面内的旋转。将拱肋上、下缘线形近似看为二次抛物线，再加上该点的预拱度作为施工用下缘线方程。吊杆预埋钢管的控制台座施工完毕，在其上找出中线和起始点，做好标记，并在适当位置放出护桩测定距离并记录。根据计算钢管中心线与拱肋上、下缘交叉点的坐标，在台座上放出钢管中心下缘点，待钢筋与模板施工完毕后，再在侧模顶放设钢管中心的上缘点位，使之与下缘点拉线成为钢管中心线以控制钢管位置。⑶预制拱肋横移预制段拱肋侧模采用定型钢模，内模采用木模(内模不能取出)，拱肋浇筑一次成型。拱肋混凝土达到设计强度后用托盘移至河边，由于拱肋下缘为弧线，所以在起梁、移梁时在拱肋与油顶、拱肋与移梁托盘间要垫上与弧线一致的楔形木。由于拱肋轴线重心偏高，在起梁、移梁时，双侧均用两台导链拉住防止倾倒，移梁时前、后导链同步收紧和放松，将拱肋移至河边。2.3预制段主拱肋吊装、就位(1)钢拱架施工(图2)钢拱架采用中600mm钢管桩作基础，钢管桩壁厚8mm,入土深度25m。在钢管桩分配横梁上拼装平面尺寸为6mx8m,高度为4m的万能杆件支架。分配钢箱（平面尺寸2mx6m）在万能杆件支架顶端就位作为支撑拱架支座的平台。2条主拱肋下各设4棉拱架，间距为0.85m+0.75m+0.85m，棉与棉之间用联接系角钢、结点板联结，两肋拱架之间用5道双层贝雷梁联接。为了减少拱架等对万能杆件支架产生的水平推力，在拱脚部位设水平拉杆，水平拉杆安装后铰接固定。图2钢拱架示意（单位：m）（2） 吊装方案主拱肋每段重量约80t,采用1台最大起吊质量100t、最大起吊高度34.6m的浮吊作业。拱肋由浮吊吊起转向后，直接搁置在拱架上就位。先吊装中段然后两边段就位。遵循吊装过程中对预制构件产生的内力最小的原则，吊点设置在距拱肋端头3.5m位置附近，同时要避开支点。由于拱肋为曲梁，第二段的2个吊点有高差，捆绑时要设置防滑绳。为了防止千斤绳受力时损伤拱肋，在捆绑时在拱肋4个棱角上垫上橡胶和角铁。（3） 预制段拱肋高程及位移控制根据设计计算的数据，拱架上中段拱肋位置处预留下沉量5cm（含弹性变形及非弹性变形），第二段拱肋位置入拱架的预留下沉量为3cm。为了控制、调整拱肋高程，对应拱肋各段的支点位置在拱架上用8mm钢板焊成顶面水平的分配横梁，在分配横梁上测量放样、高程测设，使该点高程达到拱肋设计下缘高程，并在分配横梁上距拱肋两侧距离相等的位置作点，以控制拱肋就位。在分配横梁上垫5~10mm钢板，一方面为了垫够高度，另一方面可通过抽插钢板调整高程。钢板上放置楔形木，以适应拱肋底部曲线线形。吊装过程中安排专人利用2台全站仪，随时观测拱肋高程及轴线偏移情况，并把各次记录结果存档备查。如发现拱肋或拱架有异常的较大沉降和偏位，需立即停止加载待查明原因采取相应措施后继续施工。必须随时观察拱座位移，如大于设计允许范围，停止加载，分析原因采取相应对策。⑷拱肋的平衡稳定措施拱肋在支点就位后，立即用导链在上、下游两侧稳定拱肋。中段就位后，用4台导链将其固定在拱架上，吊装主拱第二段时，除用4台导链将该段固定在拱架上外，在与中段相接的上缘和与拱脚段相接的下缘各用一条导链将第二段拱肋与中段和拱脚段连接，加强第二段拱肋的稳定性。由于第二段拱肋放置在拱架上后有近23°的倾角，为防止拱肋下滑，需要采取防滑措施，一方面及时焊接上部端头与中段拱肋端头部分钢筋、下部端头与拱脚端头的钢筋，另一方面用4根L75的角铁顶在拱脚段与二段拱肋下部端头之间湿接缝处。拱肋位置调整采用安放在拱架上的2台千斤顶调整高程，千斤顶上应垫楔形木。高程调整要缓缓进行，并随时用水平仪观测，调整完毕后用钢板垫实。采用10t导链固定在拱肋的上下端，人工调整主拱肋轴线前后位置，调整就位后将拱肋接头钢筋焊接固定。拱肋的合龙一侧的3段拱肋全部吊装就位后，用仪器观测拱肋安装在纵向轴线方向的偏差和接头高程偏差是否在规范允许的范围内，超出则继续调整。整条拱肋的线型调整完毕焊接所有接头钢筋，分3次灌注湿接缝。首先两拱脚段与拱座之间灌注湿接缝，然后拱脚段与主拱第二段间湿接缝灌注，最后是第二段与主拱中段湿接缝浇筑。湿接缝灌注混凝土应采用较小的水灰比，浇筑合龙段宜在一天中温度最低时进行，防止混凝土收缩产生裂纹。3结语主拱肋预制段采用立式预制，与平面预制相比可少占用施工场地，免除平面预制起吊时的翻身等工作。主拱肋采用预制和现浇相结合的方法，打破了传统的全预制和现浇的思想束缚，既解决了拱脚段因水面较浅浮吊无法作业的问题，又减少全现浇时在繁忙航道上高空作业的工作量。由于现浇段与预制段可