钢筋混凝土拱桥施工-劲性骨架施工（桥跨结构施工）

钢管拱桥施工案例苏州河桥—钢管混凝土拱桥施工苏州河桥概况工程概述设计概述苏州河桥施工概述施工阶段概述成桥阶段概述苏州河桥施工关键问题与既有铁路桥关系及处理预应力梁张拉钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注一、苏州河桥概况—工程概述1、苏州河桥地理位置：位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位，与苏州河正交。桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。2、桥型结构：采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥，桥梁全长114m，宽12.5m。外部结构体系为连续梁，即拱脚与桥墩处以支座连接，内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。一、苏州河桥概况—设计概述桥型：25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案桥跨主跨结构主拱肋：桥面以上部分采用抗压能力高的钢管混凝土。主拱吊杆：主拱每侧设7根，间距约6.4m，吊杆采用挤包双护层大节距扭铰型拉索。桥面系:边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成。稳定性：主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑，每侧边拱设三道横撑，主拱设一道横撑。桥跨边跨结构拱圈：理论轴线为二次抛物线，截面采用钢筋混凝土矩形截面，按偏心受压构件设计。拱上立柱：采用圆形截面钢

管混凝土立柱。二、苏州河桥施工概述—施工阶段概述第一阶段在支架上现浇两边段(立柱、拱、横梁)及全桥边纵梁。待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束。第二阶段将工厂内制造的主拱肋钢管，每侧7段，运到工地，在边纵梁上搭设支架拼装就位。空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处，再形成钢管混凝土截面。待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆，给吊杆以初始张拉力，后锚固于主拱肋内。现浇中段横梁，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉横梁预应力筋，浇全桥小纵梁，待混凝土达到设计强度后，张拉小纵梁内的预应力束。在每片边纵梁两端施加预应力，张拉两根预应力束。第三阶段张拉边纵梁内T2及B2各一束，铺装中孔桥面板后。拆除中拱支架。第四阶段拆除边拱支架浇注全桥桥面板。张拉边纵梁内三根预应力束。二、苏州河桥施工概述—成桥阶段概述成桥阶段计算1、二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上2、支座沉降计算;3、温度变化计算;4、活载为轻轨列车荷载，每列最多八节，每节8轴，重车轴重170kN，轻车轴重80kN，双线荷载;5、计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。稳定性分析在本桥的稳定性方面，设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑，拱肋基础连成整体。全桥整体稳定分析采用SAP93曲屈稳定分析程序进行计算，弹性稳定系数10-12。三、苏州河桥施工关键问题—与既有铁路桥关系及处理1、与既有铁路桥关系：是利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥。2、施工时与既有铁路桥出现的问题及处理方法：老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小架设施工支架I字钢后，仅剩32cm左右的间隙。边纵梁底模下的纵向隔栅只能采用10X20cm的方木。在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木，用以调整梁底标高，同时便于以后拆模。新桥全宽12.5m，而老桥全宽5.9m新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面，故施工支架必须伸出老桥之外，采用I字钢横向架设于老桥顶上，以满足立模的需要和刚度要求。老桥桁梁的两端为斜焊，上面不能架设I字钢对老桥进行接长处理，以满足架设I字钢和桥上支架与岸上满堂支架连接的需要。老桥接长采取在上弦杆用2根并列的I200mm接出，梁端部和岸上的竖杆均采用Φ300mm的钢管。在梁的斜杆中间另加一根竖杆，各杆件的连接均采取满焊的方式，并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定三、苏州河桥施工关键问题—与既有铁路桥关系及处理2、施工时与既有铁路桥出现的问题及处理方法：I字钢架设要点I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处，两端各挑出4.03-4.12m和2.48-2.57m。为保证I字钢的稳固，在老桥桁梁处采用U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接，同时在I字钢下部，用75X75角钢纵向连接成整体，该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点。施工时增加老桥钢梁的稳固的问题在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死由于施工时采取的施工方法使得施工荷载超过设计荷载，故设计单位根据施工方式及拆模顺序的要求，重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定。三、苏州河桥施工关键问题—预应力梁张拉

1、预应力张拉时，应力应变实行双控。（1）张拉程序：00.1σk1.0σk持荷5分钟锚固。设计取值已考虑锚固损失，故不采用超张拉。（2）施工单位实测弹性模量，核算伸长量。

2、预应力张拉时按强度、龄期实行双控。

强度要求达到100%，龄期控制在9-19天。

3、锚具供货厂家提供的夹片需片片检验硬度，并控制在允许范围内，现场按规定抽检。三、苏州河桥施工关键问题—钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注1、钢管拱的吊运和安装：由于在旧桥上搭设施工支架，施工场地有限，钢管拱肋安装采取边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道，以及滑辘提升措施的施工方案，取保安全施工。2、钢管内混凝土灌注：在混凝土灌注时要求严格控制骨料规格的要求，确保混凝土灌注均匀、饱满。钢筋混凝土拱桥的劲性骨架施工——拱桥劲性钢骨架法一、劲性钢骨架施工法概述劲性骨架施工法：是指在事先架设的拱形劲性骨架上，围绕骨架分环分段浇筑混凝土，最终形成钢筋混凝土拱圈（肋）的一种施工方法。劲性骨架在施工过程中起拱架作用，在拱圈形成后被埋于混凝土中，所以，劲性骨架法又称埋置式拱架法，国外也称米兰法。用这种方法施工的钢骨架，不但须满足拱圈的要求，而且施工中还起临时拱架的作用，因此，须有一定的刚性。一般选用劲性钢材如角钢、槽钢、钢管等作为拱圈的受力钢筋。

万县长江大桥二、劲性钢骨架法施工步骤1、在现场按设计进行骨架1：1放样、下料、加工以及分段拼装成型。2、采用缆索吊装法进行骨架的安装、成拱。对钢管混凝土骨架，在吊装形成钢管骨架后还需采用泵送法浇筑管内混凝土，形成最终的骨架结构。3、在骨架上悬挂模板浇筑混凝土拱圈（分环、分段、多工作面进行）。

4、拱上结构及桥面系等结构的浇筑及铺设。三、劲性钢骨架施工特点1、劲性骨架法是目前特大跨径混凝土拱桥施工的主要方法。2、通过实践发现该法也存在空中浇筑拱圈混凝土工序多、时间长、混凝土质量控制较难等不足，在今后还有待对其作进一步改进。四、劲性钢骨架拱桥施工工程实例工程实例背景资料：重庆万县长江大桥钢管混凝土劲性骨架钢筋混凝土拱桥跨径组合：530.668+420+830.668(m)；荷载等级：汽-超20级，挂-120级，人群3.5KN/m2；桥宽：净27.5+23(m)，桥面总宽为24m；主拱圈矢跨比1/5，单箱三室的箱形截面，拱圈高7m，宽16m，顶、底板厚40cm，顶、底、腹板在拱脚附近区域变厚，钢管劲性骨架成拱；拱上结构为14孔30m的预应力简支T梁；骨架安装总体布置图1、劲性钢骨架制作钢骨架顺桥向分段制作。钢骨架的制作是在放样台上进行。在大样上确定一个符合大多数节段的曲率，按确定的曲率将弦杆型钢在冷弯台座上冷弯成型，然后在大样上拼焊加工。焊成的钢骨架应进行探伤检查。四、劲性骨架拱桥施工工程实例劲性钢骨架制作骨架焊缝超声波检查骨架桁段浮吊上船2、劲性骨架安装每段平卧钢骨架利用滚筒移至桥台，再将钢骨架竖转90°。用平车将钢骨架运至起吊位置，由吊运天线运至安装位置，先用螺栓将各段进行临时连接，待钢骨架合拢调整后再将各段接头焊接。四、劲性骨架拱桥施工工程实例桁架起吊第一桁段安放在拱座的支座管内第二桁段起吊准备安装骨架桁段间法兰盘贴合面调整四、劲性骨架拱桥施工工程实例2、劲性骨架安装骨架吊装即将合拢桁架跨中合拢跨中合拢完成3、拱圈浇筑（1）拱箱截面分底板、下肋板、上肋板、顶板四环浇筑完成。（2）从两岸拱脚到拱顶对称浇筑。四、劲性骨架拱桥施工工程实例4、拱上建筑施工四、劲性骨架拱桥施工工程实例拱上立柱钢筋绑扎及模板安装拱上立柱混凝土浇筑拱上立柱完成盖梁就位安装T梁T梁安装完成四、劲性骨架拱桥施工工程实例5、桥面及附属设施施工钢筋混凝土拱桥的劲性骨架施工——拱圈混凝土浇筑的分环分段一、拱圈混凝土浇筑的概述主拱圈混凝土浇筑施工过程，对劲性骨架而言，实际是在劲性骨架拱上进行加载的过程。1、对于大跨度拱桥的就地浇筑施工方案，一般都遵循分环、分段、均衡对称加载的总原则进行加载设计。2、采用劲性骨架法施工的拱桥，要做好线性控制与稳定性分析。3、要做好拱圈混凝土的运输工作。4、做好拱圈混凝土浇筑过程中的变形观测与控制。二、劲性骨架混凝土浇筑分环、分段长度的确定为确保施工中的安全、质量及成桥后拱圈（肋）的线性，在浇筑混凝土前，必须事先进行加载程序设计，即确定拱圈（肋）的分环、分段数。1、分环、分段的原则及满足的要求：（1）要满足对称、均衡的施工原则。（2）要满足在混凝土浇筑过程中骨架变形均匀，防止骨架出现大幅度的起伏变形，所有弦杆内力都应处在压力区，内力曲线比较均匀的要求。（3）要满足施工稳定性等要求。2、分环：一般的混凝土箱拱至少划分为底板、腹板、顶板3环，当拱圈高度较大时，腹板可分为2-3环。3、分段：每一环的分段长度，应结合劲性骨架线性控制方法来确定。4、万州长江大桥拱箱混凝土浇筑分环、分段实例（1）万州长江大桥拱箱混凝土浇筑分环：如右图1所示：整个拱圈分为8环。1）主拱圈混凝土浇筑程序：①压注钢管混凝土；②浇筑中箱底板混凝土；③浇筑中箱下1/2腹板混凝土；④浇筑中箱上1/2腹板混凝土；⑤浇筑中箱顶板混凝土；⑥浇筑两侧边箱底板混凝土；⑦浇筑边箱下3/4腹板混凝土；⑧浇筑边箱上1/4腹板及顶板混凝土。混凝土的每次浇筑，沿全桥形成了一钢筋混凝土环，在一定龄期将参与骨架受力，承受下一环混凝土的重量和施工荷载。图1：万县长江大桥拱箱混凝土浇筑横向分环4、万州长江大桥拱箱混凝土浇筑分环、分段实例（2）万州长江大桥拱箱混凝土浇筑分段：如右图2每环分为六个和八个工作面，每个工作面又细分为12-13个工作段。图2：万州长江大桥拱箱混凝土纵向浇筑顺序钢筋混凝土拱桥的劲性骨架施工——拱圈混凝土运输及变形观测一、拱圈混凝土运输1、当采用从拱脚向拱顶连续浇筑时，可采取泵送法连续输送混凝土。2、当采用多工作面法同步对称浇筑时，可采用吊罐法或分段输送法。（1）吊罐法该法是在桥梁两岸各配设吊罐，通过缆索系统将混凝土从拌合站吊运至浇筑点，其优点是成本较低，运输过程易于保证，但浇筑时间较长。（2）分段输送法在两岸各布设输送泵，分管各岸几个工作面的混凝土运输。浇筑前，事先布设好二级泵至各浇筑点的输送管道，通过液压阀门控制，跳跃浇筑各工作段混凝土。该法浇筑时间短，操作简便易行，但泵送过程的连续性不易保证。拱圈混凝土浇筑是劲性骨架混凝土拱桥施工的重要环节，最不利状态出现在拱圈底板混凝土浇筑和顶板混凝土浇筑中，相应的稳定系数低。因此，必须建立完善的监测监控系统，定时对拱圈高程、轴向横向偏位及应力应变进行观测。二、拱圈混凝土浇筑过程中的变形观测与控制二、拱圈混凝土浇筑过程中的变形观测与控制1、拱圈高程观测

拱脚L/4（1）高程测点3L/8在截面的上、中、下均应布设测点

拱顶

其他需要观测的部位

拱脚

（2）永久观测点L/4

拱顶截面（3）高程测量仪器：高精度的全站仪；（4）观测时间：混凝土浇筑过程中；大跨径的劲性骨架混凝土拱桥，还宜每天进行一次测量。二、拱圈混凝土浇筑过程中的变形观测与控制2、拱轴线横向偏位观测（1）在两岸合适位置桥轴线上各布设一个桥轴观测站，用经纬仪定时观测骨架横向偏位。（2）测点位置可与高程点相同，也可根据实际情况适当调整。3、应力、应变监测在拱脚、L/4、拱顶及理论分析或模型试验中较易失稳的杆件上布设应力传感器，在混凝土浇筑过程及徐变、收缩阶段随时进行应力、应变监测，监测资料应及时分析处理并上报。二、拱圈混凝土浇筑过程中的变形观测与控制钢筋混凝土拱桥的劲性骨架施工——拱圈混凝土浇筑的线性与稳定性控制（1）锚索假载法：将锚索固定在河床的地锚上，锚索与地锚之间装有拉力计和紧固器，用以施加假载。在拱箱混凝土浇筑时，根据各施工阶段的拱圈受力和骨架变形，调整锚索拉力，以保证劲性骨架的线性和稳定性。这种