41m等截面悬链线无铰板肋拱桥施工技1.doc

中铁十四局二处武汉绕城公路第十二标项目部41m等截面悬链线无铰版肋拱桥施工技术二公司 田烈程摘要：介绍等截面悬链线无铰板肋拱桥成套施工组织方案、施工组织管理。支架采用碗扣式钢管脚手架。关键词：等截面、悬链线、拱桥、主拱圈、钢筋混凝土1、工程概况武汉绕城公路K52+612.5分离立交桥，全长54.6m，为一孔净跨径41m的等截面悬链线无铰版肋拱，桥宽8 m。设计荷载：汽-20，验算荷载：挂-100；桥面线型：纵向0.5%的双向纵坡，桥面为R=5460 m的竖曲线，T=27.3 m，E=0.68 m。主拱圈按等截面悬链线设计，拱轴系数m=1.756，净跨l=41 m，净矢跨比为1/7，主拱圈合拢温度为15，桥台基础地基承载力不小于300kpa。主拱圈预拱度由主拱圈及拱架弹性下沉与非弹性下沉等因素确定，拱顶预拱度按l/4计算，=10cm，其余各点按y=10-x2/420250分配。桥台台身上设1#、6#立墙，拱圈上设2#5#立墙，拱上连续梁厚35 cm，30#混凝土。2、施工方案该拱桥施工主要分4部分：基础、台身及台帽施工；主拱圈支架搭设、模板拼装、钢筋绑扎及砼的浇筑；立墙钢筋绑扎、模板拼装及砼施工；拱上连续梁施工；剩余桥面铺装、防撞墙施工。针对该拱桥的设计特点，结合地形、地质及本项目的具体情况，制定了如下方案：（1） 支架采用碗扣式钢管脚手架，预留通道纵向布置6根40cI字钢，横向搭设长4.5米的钢枕18根，如图1、2所示。（2）主拱圈模板采用竹胶板。主拱圈横梁采用15cm15 cm300 cm的方木搭设而成。（3） 沿拱跨方向对称浇筑，分段位置设在四分点，各段接缝应与拱轴线垂直，按对称原则从拱脚开始浇筑至四分点，再从拱顶向四分点浇筑。（4） 卸架程序按计算卸落量由两边向四分点开始，分别对称地向拱顶和拱脚两个方向分三次进行。 横向钢管 竹夹板可调式顶托 立柱 剪刀撑 扫地杆 预留通道图1方木纵向钢管剪刀撑0.3顶托0.6 立杆1.2横向钢管 1.2100.9图23、施工工艺该拱桥施工工艺流程如下：开挖基坑基础砼浇筑台身、台帽施工主拱圈支架搭设、模板拼装、钢筋绑扎、混凝土的浇筑立墙施工拱上连续梁施工桥面铺装、防撞墙施工。3.1 基础台身施工该桥台为重力式桥台，砼数量大，基础、台身砼的方量为1551m3。基础地基承载力经触探试验，承载力为525 kpa（设计300 kpa）。基础分二层施工，第一层为11.2 m14.27 m1.0m，第二层为9.6 m13.27 m1.0m。基础采用C15混凝土，模板采用2.0 m1.0 m大型钢模板。台身不仅混凝土数量大，且要预留拱脚预留孔，预埋立墙钢筋，混凝土不能一次性浇筑，又不能分层过多，影响台身整体美观。结合桥台预留钢筋、倒角多的特点，台身混凝土浇筑分四次进行，如图所示： 立墙起拱线第一步浇筑底部1m及倒角；第二步浇筑包括拱脚预留孔在内的混凝土。第二步施工时，难点在于预留孔模板的加固。预留孔模板在地面放样加工成形，将钢筋孔眼预留好，钢筋预留位置和深度要准确，钢筋端部截开，接头错开。安装预留孔模板，采用内撑外拉加斜撑。浇筑混凝土时，逐步将斜撑去掉。因混凝土数量大 ，且比较集中，在混凝土中插入3 cm的pvc管，以利于散发混凝土产生的水化热；第三步浇筑（包括立墙在内）至侧墙倒角的混凝土；第四步浇筑台身剩余混凝土。混凝土施工中，控制好碎石的级配，和易性要好。3.2 主拱圈搭设、模板拼装地基处理：在开挖后的地面上铺一层30 cm的风化料，用18T的压路机反复碾压至无轮迹。两侧开挖出60cm60cm的水沟，以利于排水。该桥采用碗扣式钢管脚手架，由立柱、水平杆、扫地杆加强支撑、连接扣件、剪刀撑、底座、可调式顶托组成。 计算何载最不利情况 SA=4.98 m2 ，G 砼=4.98*1*1.25=12.45T换算为单位面积：12.45/8*1=1.556T单位面积托架重：0.068T单位面积施工荷载：0.35T单位面积立杆重：0.25T全部垂直荷载合计：025+0.35+0.068+1.556=2.224T受力检算：a、通过以上计算知单位面积上最不利垂直荷载为2.224T，脚手架单元尺寸0.9*0.9*1.2m，步距1.2m，现最不利荷载单杆承重：2.224*0.9*0.9=1.8T/ m2。根据公路施工手册，横杆步距1.2m时，每根立杆荷载设计为37KN，即3.7T。此时安全系数位2.06，满足施工要求。 b、 方木横梁计算：考虑用15*15 cm方木作横梁，方木挠度（最大挠度）F=5*QL4/384EI=5*2.224*0.92/（384*1*1*100*0.152/12）=1.2 m m其中：E=10*104，Q=2.224*107N/ m。F值满足要求。（1）立柱：立柱排距90 cm，步距120 cm。立柱下端装配底座或钢垫块，底座或钢垫块座落在枕木上，枕木间距根据支架间距而设，立柱上端装配螺旋式可调顶托，可调长度为1530 cm，顶托上铺设15cm15cm横方木。（2）扫地杆：纵向扫地杆用直角扣件固定在距底座下不大于20cm的碗扣式钢管支架上，横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方。（3）加强支撑纵向剪刀撑：最外两排和中间一排加剪刀撑，每道剪刀撑跨越钢管支架7根。横向剪刀撑：两端、中间每隔6跨设置横向剪刀撑。每根剪刀撑用旋转扣件固定在与之相交的钢管支架上，接头采用对接。（4）两侧斜支撑：为增加横向稳定性，横向两侧每隔6米对称设置侧支撑，用旋转式扣件与钢管支架连接在一起。其高度不超过支撑总高度的2/3，斜撑角度不大于60度。（5）预留通道布置地基处理：预留通道净宽2.7m，两侧浇筑9m1.2 m0.25 m C25混凝土底座。碗扣式钢管支架采用30cm30cm搭设4排，里外搭设两排剪刀撑。钢管支架上放置可调式顶托，托座上纵向放置长6 m的40c 工字钢4根，40工字钢上横向布置间距0.6 m、长4.5 m的钢枕18根。混凝土浇筑时，封闭预留通道，同时增加支撑点。每根40工字钢下面增设8个支撑点，钢枕增设4个支撑点。主拱圈模板拼装：（1）底模制做a、施工平台的铺设在砂浆做成平整的平台上，用经纬仪放出拱圈大样，以确定拱圈形状和尺寸。拱圈分段位置、各杆件位置和尺寸，并进行块件等编号。拱圈大样采用1：1的比例。平台平整，不积水，且坚实。b、拱圈放样放样时采用坐标法。以拱顶为圆点，用经纬仪放出x-x和y-y两坐标基线以及A-A、B-B、C-C、D-D等辅助线，并以对角线校核之。 C y D A Ax xBB C y Dc、按设计坐标点，以坐标基线及辅助线为基准，用经纬仪及钢尺（标准的）放出各预定点并量出加预拱度值后的各点。d、用预先制做的曲线板将各点连接起来，绘出拱圈的设计弧线和加预拱度后的弧线。曲线板的制做：将拱圈弧线近似地换算成多心圆，然后算出各段弧线的圆心角和半径。计算公式为：R1=（xD2+yD2）/2yD，D为分段点。e、弧线绘出后，检查弧线长度和控制点坐标的对角线长度。拱圈的水平长度误差及拱轴线偏差不宜大于计算跨径的1/2000。为使大样在使用期间保持清晰，弧线要不定时的进行标记。 f、根据放样的拱轴线，将15cm15cm的方木进行加工，使之长短不一，加工时遵循：方木长短应搭配，纵向接头错开，纵向间距为30cm，横向间距90 cm；纵横向方木用扒钉扒紧，扒钉应对称放置，每处不少于2个扒钉。（2）拱架测量各杆件和组件位置以桥中心线和墩台中心线两个方向的基线为基准进行引测。对拱架立柱和拱架支撑面进行详细检查，准确调整支架支撑面和顶部高程，并复测跨径。支架在同一节点处的标高应尽量一致。检测误差：起拱线以上部分拱架立柱的纵轴在平面内与设计位置的偏差不超过 30mm；拱肋与桥中心线之间的距离偏差不超过10m；拱圈底模标高误差不超过+ 10mm或-5mm。（3）模板采用竹胶模板模板制作时的允许偏差：模板间缝隙宽度2mm；表面平整度3mm；相临两模板表面高低差1mm；模板的长度和宽度 5mm。施工中，控制好模板的平整度、相临两模板的高差、拼缝要密实。模板拼装完毕，涂一层同一品种的脱模剂。（4）翼缘板的制作翼缘板为R=109.4 cm、宽度为1m的曲线板。翼缘板在地面放样，用5cm5cm的小方木制做出曲线，长度100 cm或50 cm不等，等主拱圈拼装完毕后，安装翼缘板模板，翼缘板外面包裹一层宝丽板。整体制做完成后，调整其线型和平整度，至符合要求。（5）模板拼装完毕后，对其平面位置、顶部高程、接点联接及纵、横向稳定性进行全面检查，符合要求后，进行下一道工序施工。3.3 主拱圈钢筋绑扎、混凝土的浇筑钢筋施工：钢筋焊接采用搭接电弧焊，两钢筋搭接端部预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致，采用单面焊，长度不小于10d，焊条使用500号以上。混凝土浇筑：（1）浇筑程序：第一阶段浇筑主拱圈；第二阶段浇筑立墙；第三阶段浇筑连续梁及桥面铺装。（2）浇筑顺序：主拱圈沿拱跨分段进行，分段位置设在四分点，各接缝面与拱轴线垂直，按对称原则先从拱脚开始浇筑至四分点，再从拱顶向四分点浇筑。（3）混凝土要求：混凝土标号为C30，水泥采用华新32.5号水泥，粗骨粒选用级配较好的粒径在10mm40 mm之间的碎石；施工中混凝土和易性要好，坍落度控制在3 cm4 cm之间，严格控制水灰比；混凝土采用强制式拌和机拌制。施工过程中，3名技术人员现场值班，1人负责混凝土的拌制，1人负责拱上混凝土振捣，1人负责观测沉降；坍落度每隔1小时制作1组，搅拌时间不少于90秒。拌料不均匀、和易性不好、坍落度不符合要求的，严禁运输。（4）混凝土的运输：运输工具采用机动翻斗车，运距80m。为减轻拱上自重，采用2台16T吊车对称作业。漏斗升过程中要缓而稳，漏斗距钢筋1.0 m左右时泄料。施工中，控制好漏斗的方向，严禁漏斗摇摆不定和碰撞钢筋、模板。夜间施工中，安排足够的照明设备，保证路畅通和司机通视良好。（5）混凝土的浇筑：混凝土按设计浇筑程序进行浇筑。混凝土使用插入式振动器振捣，振动器移动距离不超过振动半径的1.5倍；与侧模保持50 100 mm的距离；振动上一层砼时，插入下层砼80mm左右；振捣时振动棒应快插慢提；施工中尽量避免振动棒碰撞钢筋、模板，严禁将振动棒附着在钢筋上振动。每一处的振捣以混凝土不下沉、不冒气泡、表面平坦、泛浆为止。施工中混凝土表面泌水较多时，采取排水措施，前提是不扰动已浇筑的混凝土。混凝土浇筑过程中，对混凝土进行修理、抹平，待定浆后进行压光、拉毛。混凝土浇筑过程中，安排两人对支架、模板、扣件等进行检查，发现有移位、松动或变形时，及时处理。拱圈合拢时，选择在温度接近合拢温度、通视良好的中午。（6） 混凝土的养护：浇筑混凝土时，当地平均气温在10左右，夜间气温更低，收浆后，铺一层塑料薄膜，上覆麻袋片，麻袋片上覆盖一层厚厚的稻草。根据当地气温，砼达到2.5Mpa需两天时间，在此之前，不得在其上进行施工、行走、堆放物品。4、立墙施工先施工桥台立墙，待混凝土强度达到设计的70%时，进行拱圈立墙模板拼装、混凝土的浇筑。5、拱上连续梁施工拱上结构在主拱圈设计强度达到70%时进行。其支架的搭设、模板的拼装、钢筋绑扎及砼浇筑的施工要求同主拱圈。施工中，注意预埋好相应的预埋件。6、拱架的拆除主拱圈和连续梁混凝土强度均不小于设计强度的90%时，拆除拱架。卸架程序：按卸落量由两边四分点开始，分别对称地向拱顶和拱脚两个方向分三次进行。卸落量的计算，由四部分计算所得。（1）拱圈自重产生的拱顶弹性挠度值11=（L/2）2+f2/f.E= Hg/A.COSm（2）因温度变化产生的挠度22=（L/2）2+f2.t/f（3）砼硬化收缩产生的拱顶下沉值33=（L/2）2+f2.k/f（4）拱架和支架在受载后的弹性压缩4 4= r.h/E 其中： L-跨径； f-计算矢高； E-材料的弹性模量；Hg-不计弹性压缩的拱圈的恒载水平推力；m-半跨拱弦线与水平线夹角；A-拱圈的平均截面积-拱圈材料线膨胀系数；t-平均温度减封拱温度；k取5-15；r -立杆内的压应力；.h-立杆高度；经计算：=4+8.7+12.4+10.2=3