拱桥施工案例-新建铁路沪杭甬客运专线上海至杭州段(88+160+88)m自锚上承式拱桥施工讲解

主讲：曹洪梅新建铁路沪杭甬客运专线上海至杭州段(88+160+88)m自锚上承式拱桥施工案例新建铁路沪杭甬客运专线上海至杭州段(88+160+88)m自锚上承式拱桥施工案例工程概况工程概述桥跨结构概述桥跨结构施工施工顺序转盘施工主拱施工连续梁施工支架拆除方案转体施工拱桥的合龙施工监测重点应力监控布置一、工程概况工程概述本桥为88m+160m+88m自锚上承式拱桥。其中主跨跨越沪杭高速公路主线，沪杭高速公路与沪杭客专轴线夹角为33°，沪杭高速公路目前已拓宽为双向八车道，路肩正宽41.5m，边坡1：1.5，净高要求5.5m，交通十分繁忙。桥跨结构概述（1）拱肋拱肋采用抛物线线形，矢跨比为1/6，边、中跨拱肋跨中截面高4.0m，边、中跨拱肋拱脚处截面高6.0m。主拱截面采用单箱单室箱形截面，顶板宽7.5m，顶、底板及腹板厚度均采用60cm，拱脚处局部加厚。边拱在主拱的端部、拱脚、拱上立柱等处各设相应厚度的横隔板。中拱主拱的拱脚、拱上立柱、中合龙等处各设相应厚度的横隔板。（2）拱上立柱拱上立柱均采用矩形实体截面。拱脚上立柱纵向厚度为2.0m，两边拱肋立柱纵向厚度为1.8m。上部采用花瓶形状，横向宽度由5.5m过度到7.5m。（3）拱上连续梁拱上连续梁计算跨度为（20+22+22+20）m，为配合拱肋曲线景观需要，边跨支点梁高为4.5m，跨中梁高为3m。拱上连续梁共设置5道横隔板，在对应支点位置处设置。拱上连续梁采用先简支后连续的施工方法。（4）系杆自锚式拱桥主要通过设置水平系杆来平衡主拱推力。系杆分临时系杆及永久系杆，是该桥的重要受力结构，采用高强度、低松弛钢绞线。临时、永久系杆均为体外预应力形式，临时索采用直索布置，永久系杆部分在梁端做平弯处理，在拱肋端部锚固。二、桥跨结构施工—施工顺序

地基处理→搭设支架→预压→分节段支架现浇拱肋→浇注拱上立柱→搭设拱上支架→逐孔浇注拱上简支梁→张拉临时系杆及其它预应力索→拆除拱肋、拱上支架→现浇连续梁湿接缝（简支变连续）→转体准备→正式转体→平转到位→封铰→支架现浇边跨并合拢→中跨合拢→张拉永久系杆，拆除临时系杆→桥面附属施工二、桥跨结构施工—转盘施工1、下转盘施工总体施工顺序如下：浇注下承台第一次混凝土→安装球铰定位底座→浇注第二次承台混凝土（球铰和环道部分不浇）→安装下球铰→浇注球铰下混凝土→安装环道→浇注环道下混凝土→浇注反力座混凝土。2、球铰安装⑴球铰加工情况球铰是平转过程中的承重受力构件，设计竖向承载力168000KN，球铰直径4.0m。为了提高球铰的加工质量，保证加工精度。二、桥跨结构施工—转盘施工2、球铰安装⑵球铰安装

a、安装定位底座：用吊车将下球铰骨架吊入，并进行粗调，然后采用千斤顶、撬棍进行人工精确调整，调整时先用线绳拉出骨架准确位置和高程。待骨架调整完成后将下承台架立钢筋与骨架预留钢筋焊接牢固。固定好球铰定位底座后，绑扎钢筋、立模浇注下球铰骨架砼：凝土的浇注关键在于混凝土的密实度、浇注过程中下球铰骨架应不受扰动、混凝土的收缩不至于对骨架产生影响。b、安装下球铰：下球铰安装前先进行检查，主要对下转盘球铰表面椭圆度及结构检查是否满足设计加工要求。下转盘球铰的现场组装，主要是下转盘球铰的锚固钢筋及调整螺栓的安装；此部分为螺栓连接，其它构件均在厂内进行焊接组装完成。浇注下球铰砼：混凝土的浇注关键在于混凝土的密实度、浇注过程中下转盘球铰应不受扰动、混凝土的收缩不至于对转盘产生影响。

固定：精确定位及调整完成后，对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行复查；经检查合格后对其进行固定。

精确定位及调整：利用固定调整架及调整螺栓将下球铰悬吊，调整中心位置，然后依靠固定调整螺杆上下转动调整标高。二、桥跨结构施工—转盘施工2、球铰安装清理上下球铰球面在中心销轴套管中放入黄油四氟粉，将中心销轴放到套管中，调整好垂直度与周边间隙。在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板，用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙，使黄油面与四氟滑板面相平。二、桥跨结构施工—转盘施工2、球铰安装3、环道安装在钢撑脚的下方设有环形滑道，环道中心的直径为12m，环道由专业厂家生产，现场采取分节段拼装，在盘下利用调整螺栓调整固定。转体时保证撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。要求整个滑道面在同一水平面上，其相对高差不大于2mm。将上球铰吊装到位，套进中心销轴内。用倒链微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一直。球铰安装完毕对周边进行防护，上下球铰之间用胶带缠绕包裹严密，确保杂质不进入到摩擦面内。二、桥跨结构施工—上转盘施工1、上转盘混凝土施工上转盘共设有8组撑脚，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。撑脚中心线的直径为12m。撑脚在工厂整体制造后运进现场，在下转盘混凝土浇注完成，上球铰安装就位时即安装撑脚，安装撑脚时确保撑脚与下滑道的间隙为14mm。转体前在滑道面内铺装3mm厚不锈钢板及9mm厚的聚四氟乙烯板。转体前用砂箱作为临时支撑。上转盘构造分两次浇注完成（见下图）。2、上转盘临时固定措施为确保主拱及上部结构施工时转盘、球铰结构不发生移动，一是用钢楔将钢管砼撑脚与环道之间塞死，同时在上承台和下承台之间设置临时支墩，下承台混凝土浇注前预埋钢筋进入上承台，浇注上承台时临时支墩立模一起浇注。转体前凿除临时支墩，切断连接钢筋。

二、桥跨结构施工—主拱施工1、主拱的分段计划将单侧主拱分为5个节段，分段施工。每段长度不超过15m，节段之间设置后浇间隔缝，间隔缝宽度不超过2m。2、主拱支架主拱拟采用满堂脚手架体系作支撑。3、主拱浇注方案1）主拱部分整体浇注方案⑴模板方案考虑到工期原因，主拱模板计划采用竹胶板作面板，方木作背肋。碗扣支架上先放置一层方木，第二层方木通过钉子与第一层方木联接，竹胶板再与第二层方木用钉子联接。外模与内模之间设拉杆，并通过方木与底模固定。⑵浇注方案拱座部分施工完毕后，由拱座向拱顶方向逐段对称浇注主拱。单侧60m拱肋分为5个节段，每段长度不超过15m，节段之间设置后浇间隔缝。2）纯拱肋部分浇注方案每节段计划分三次浇注完成，先浇注到高出底板与腹板交界位置20cm左右位置，第二次浇注至腹板与顶板交界位置，最后浇注顶板。为控制好各部位混凝土厚度，确保拱肋不超重，在模板上计划采用以下方法控制：①底板：控制好底模标高，然后绑扎底板钢筋，浇注底板与腹板交界位置20cm左右位置，底板浇注过程中顶面通过加压板（组合钢模）来控制底板厚度，每浇注1m后及时将压板通过螺栓固定。

②腹板：挡头模与内外侧模通过方木联接，浇注过程中人工清理倒流的混凝土。③顶板：腹板浇注完后再支立支架，顶板底模支撑体系直接放置在底板上，顶板外侧模通过设置在混凝土顶面的对拉拉杆加固，顶板混凝土厚度控制方法和底板相同。二、桥跨结构施工—主拱施工3、主拱浇注方案模板固定示意图二、桥跨结构施工—主拱施工3、主拱浇注方案3）拱肋与梁部组合部分浇注方案靠近拱顶部分拱肋和梁部结合在一起，拱肋施工时梁部也要同时施工。计划将拱梁组合部分划分为三部分施工，见图。第一部分：先施工拱肋，施工顺序及方法同一般拱肋部分。第二部分：靠近拱顶部分拱梁一起施工，底板、腹板施工顺序及方法同一般拱肋部分，顶板与梁部一次性浇注。第三部分：第二部分施工完毕后，在已经完成的第一部分拱肋上搭支架、立模，拱上梁部一次浇注完成。拱肋与梁部组合部分浇注划分图二、桥跨结构施工—连续梁施工1、连续梁支架方案连续梁拟采用膺架体系作支撑，立柱采用钢管和在拱上柱顶部设置牛腿结合的方案，在两个拱上立柱之间设置一排钢管立柱，跨度9.0m。钢管立柱放置在拱肋上，并与拱肋顶板上预埋的钢板焊接，钢管之间纵横用槽钢设置剪刀撑连接。牛腿在拱上立柱浇注混凝土前预埋相关钢件，拆模后立柱两侧对称安装牛腿，并用精轧螺纹钢通过墩身预留孔将每对牛腿连接，立柱和牛腿上放工字钢垫梁，垫梁与钢管立柱和牛腿焊接联结，然后顺桥向放置贝雷梁，贝雷梁上设置型钢或方木形成连续梁底模支撑体系。2、

连续梁体系形成根据设计要求，先逐跨浇注简支梁，浇注分两次进行，先浇注底腹板，然后在底板上立顶板底模，绑扎钢筋，布置预应力管道，浇注顶板梁部施工完毕后，此时安装并张拉临时系杆后落梁。拆除拱上支架，现浇湿接缝，按设计要求张拉相关预应力索后完成简支变连续体系转换。二、桥跨结构施工—支架拆除方案1、拱上连续梁支架拆除拱上简支梁施工完毕，临时系杆张拉，落梁后，即可拆除拱上支架，先人工拆除悬臂板钢管脚手架和模板，然后将拉杆及螺栓拆掉后拆除梁体侧模。侧模拆除完毕后用氧气-乙炔将钢管立柱或牛腿上型钢切割3cm，使贝雷梁产生一定的下落量，将贝雷梁顶部的型钢用卷扬机抽掉，使膺架跟梁底有足够的拆除空间。逐一拆除模板、方木等，拆除贝雷梁前将钢管立柱和牛腿上的型钢垫梁电焊接长，然后用卷扬机或手拉葫芦将贝雷梁导出梁体悬臂板以外，然后用吊车吊装至旁边开阔场地，吊车配合人工分解。2、拱肋支架拆除拱上支架拆除完成后，再拆除拱肋支架。用同样的方法先使底模脱架，然后抽走放置在钢架上的方木和底模，不影响转体的情况下先不拆除支架，待转体完成后从上至下用人工配合吊车逐一拆除钢架、贝雷梁和钢管立柱。二、桥跨结构施工—转体施工方案1、

转体各部分的布置平转牵引系统由牵引动力系统、牵引索、牵引反力座组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统。牵引系统体系见下图。牵引动力系统牵引索上转盘设置两束牵引索转体各部分的布置图二、桥跨结构施工—转体施工方案2、转体前准备事项⑴解除约束转体前凿除临时支墩，切断连接钢筋。凿除前检查钢撑脚是否用钢楔块塞死。⑵称重试验在上转盘下用千斤顶施加力，分别用位移计测出球铰由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值，上转盘两侧的力差即为不平衡重量。

⑶配重

根据称重试验在梁部用砂袋或水箱增加配重，确保两端重量平衡。

⑷转前检查

正试转动之前，全面检查一遍牵引动力系统、转体体系、位控体系、防倾保险体系是否状态良好。

3、

转体实施1）正式转体⑴检查滑道和转体设备是否完好，做好试转的准备工作。⑵进一步做好人员分工，根据各个关键部位、施工环节，对现场人员做好周密部署，各司其职，分工协作，由现场总指挥统一安排。⑶先使千斤顶达到预定吨位，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。⑷单个转体使用的两对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反，避免不平衡力偶产生。⑸设备运行过程中，各岗位人员坚守岗位，时刻注意观察，监控动力设备和转体各部位的运行情况，并作好记录。⑹在转体就位处设置限位装置，并安排技术人员在两个转盘附近负责读转盘上标识的刻度，随时与总指挥联系。为防止超转现象，在转体接近设计位置时，停止自动牵引操作，采用点动控制精确定位。2）转体精确定位轴线偏差主要采用连续千斤顶点动控制来调整，点动时间为0.2秒一次，每次点动千斤顶行程为1mm，换算梁端行程。每点动操作一次，测量人员测报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至转体轴线精确就位。若转体到位后发现有轻微横向倾斜或高程偏差，则采用千斤顶在上下盘之间适当顶起拱，进行调整。3）转铰固结转体精确定位后，立即进行撑脚走板与环道钢板，中心转轴上下钢板焊接，然后焊接上转盘伸出钢筋与下转盘预埋钢筋，立模浇注上下转盘间混凝土，将转铰固结。二、桥跨结构施工—转体施工方案二、桥跨结构施工—拱桥的合龙方案1、边跨现浇段施工边跨现浇段支架采用落地式支架施工。现浇段地基处理结合拱肋支架地基处理形式一同施工，现浇段一次浇注完毕。2、边、中跨合拢根据设计要求先进行边跨合拢，然后再进行中跨合拢。利用槽钢作为边、中跨合拢段下承重梁，槽钢上横桥向再铺设10×10cm方木做底模梁，并利用