上承式50m钢筋混凝土拱桥施工工法

上承式50m钢筋混凝土拱桥施工工法

1.前言

随着我国城市桥梁建设的发展，桥梁的结构和形式在不断进步，拱桥在市政工程中应用越来越

多，中等跨度的拱桥已成为桥梁建设的一个重要发展方向。我局承担的贵阳市金阳新区的观山

东路特大桥，引桥50m钢筋混凝土拱桥采用现浇法施工，在贵阳市市政设计研究院、贵州省桥

梁设计研究院的配合下，对传统的支架方法加以改进和提高，形成了门架支架，预压调拱，曲

线控制，分段不分环，对称多点浇筑的施工方法。既提高了工效，又保证了工程质量。此成果已

完成，经总结形成本工法。

2.工法特点

利用门架分段不分环施工预应力连续拱桥的突出特点在于：

（1）门架轻盈简单，易于施工，支立快，易于调整；

（2）不用大型设备，施工成本低；

（3）浇筑前进行预压，积累原始数据，保证安全，采用等效预压减小劳动强度；

（4）用竹木组合模板分节吊装支立，浇筑后的肋拱曲线优美；

（5）分段不分环，减少混凝土早期收缩和接茬，保证混凝土的内在质量和外在美观。

（6）对称多点泵送浇筑混凝土，保证支架安全和提高混凝土浇筑速度。

3.适用范围

（1）本工法适用于铁路、公路、市政等工程各种现浇拱桥；

（2）具有现浇条件，且有可进行门架支立场地，如果桥下为既有行车线路或有房屋不能用此工

法，如果是河流经过改造可参照本工法施工。

4.工艺原理

50米上承式肋拱上部结构施工主要分为四部分：拱肋、拱上立柱、纵梁及桥面板梁。其主要技

术难点在拱肋施工：

拱肋采用多功能门架搭设满堂支架施工，根据支架的稳定性和安全性检算.确定搭设间距。底

模和侧模为双层方木加竹木胶合板制做成大块木模板，然后拼装而成。浇筑前采用预压和等效

预压进行调拱，混凝土浇筑采用2台混凝土输送泵进行泵送浇筑混凝土，分段不分环对称进行

浇筑混凝土。

5.工艺流程与操作要点

5.1工艺流程（见图1）

5.2操作要点

本工法施工拱肋要点在干地基处理.支架的布置及施工.支架预压.绑扎钢筋及支立侧模.浇

筑混凝土。

5.2.1地基处理

在搭设支架前，需对地基进行平整处理，对于原地面为鱼塘处，采用清除淤泥，换填30cm厚片

石，然后再在其上铺20cm厚土夹碎石，并用压路机和打夯机将每层夯压密实，其它地面采用原

地面夯实后，在其上铺20cm厚土夹碎石，并用压路机或打夯机夯压密实。在清除淤泥及处理原

地面时，均将地面沿道路中线做成2%的人字坡，并在支架两侧50cm外各挖一条排水沟，以防

雨水下渗，造成地基下沉。

准备砂袋

钢筋制作

浇筑金华方向S1段碎浇筑阳关向S1段砂

1»_

浇筑左侧S3段碎浇筑右侧S3段碇

_______!____________________!_

浇筑金华方向S2段碎_______浇筑距关向S2段能

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浇筑间隔槽碎

图1工艺流程图

5.2.2支架的布置及施工

满堂支架设计按照水公路桥涵施工技术规范＞＞JTJ041-2000第九章第二节：模板、拱架和

支架的设计进行，其中荷载计算按照＜＜公路桥涵施工技术规范＞＞JTJ041-2000附录D:普通模板

荷载计算参考资料进行。

5.2.2.1荷载计算及荷载组合：

上承式拱桥的混凝土施工主要集中在拱肋施工和桥面板施工两部分，以下分别对拱肋施工

和桥面板施工时的荷载进行计算比较：

a.拱肋及横肋施工时产生的荷载：(单肋部分)

(1)模板和支架自重：600KN

(2)新浇钢筋混凝土自重：2114.84KN

(3)施工人员和施工料/具等行走运输或堆放的荷载：50KN

(4)振捣混凝土时产生的荷载：145.6KN

(5)其他防雨、养生产生的荷载，风、雪等荷载：30KN

计算强度荷载组合：(l)+(2)+(3)+(4)+(5)=2940.44(KN)

验算刚度荷载组合：(l)+(2)+(5)=2744.8(KN),由于拱肋自重主要集中在模板下的三根立柱匕

故可只验算此三根:2940.44/(81X3)=12.1(KN/m)

b.桥面板施工时产生的荷载：(单跨部分)

(1)模板和支架自重：2014.1KN

(2)新浇钢筋混凝土自重：9339.4KN

(3)施工人员和施T料/具等行走运输或堆放的荷载：150KN

(4)振捣混凝土时产生的荷载：566.5KN

(5)其他防雨、养生产生的荷载，风、雪等荷载：90KN

计算强度荷载组合：(I)+(2)+(3)+(4)+(5)=12160(KN)

验算刚度荷载组合:(l)+(2)+(5)=11443.5(KN)

桥面板自重主要集中在桥面板11m部分，其边缘部分受力较弱，故可将荷载均载于桥面板下

11m部分：12160/(81X13)=1L5(KN/根)V12.1(KN/根)。

由于拱肋作用力比桥面板集中，其安全系数比桥面板施工的要小，故直接验算单拱肋施工时支

架荷载即可。因此，在验算轴向力时，取大值I2.1KN/根。

C.立柱稳定性与轴向力检算：

长细比：、=h/ii=VI/A

其中h为步距，取1.2m,钢管外径48mm,内径41mm。

所以i=JI/A=15.78mm

X=1200/15.78=76.05<fX1=150

稳定安全系数：1.972,立柱稳定。

轴向力安全系数：30/12.1=2.48,轴向力满足。

5.2.2.2地基验算

a.地基承载力计算

采用五根立柱下共用两根25cmX20cmX250cm枕木，故最大地基承载力：

12.1X54-(2.5X0.25X2)=48(KPa)

b.地基处理依据

(1)通过满堂支架的设计计算，要求地基承载力不小于lOOKpa,48(Kpa)<100(Kpa)；

(2)通过地基预压确定，地基在承载时的非弹性沉陷不大于6mmo

5.2.2.3门架搭设

经以上荷载计算，确定支架搭设采用如下结构：多功能门架横桥向搭设，顺桥方向间距为

0.6米，门架多采用1.93米高标准门架与1.7米、0.9米、0.5米小门架进行调拱，每层门架底部

全部用长钢管顺桥向锁住，横桥向每四层锁一道钢管，每隔4根门架设剪刀撑一道。支架底部

通过底座立于枕木上，枕木间距0.6米。具体详见图2.

在桥跨内测设出桥梁中心线和支架搭设边线，测出每个立杆的搭设位置，根据放样结果横

向安放枕木，测定其标高，计算各处门架搭放高度。根据施工放样结果，搭设支架从桥跨中间向

两侧搭设，至两侧时采用横杆及横撑调整。第一层立杆拼装后，固定纵横水平连杆，调整立杆的

底托，使纵横杆保持水平、立杆竖直；调整好后，再逐层向上拼装，直至拼到拱肋底部处：再在

支架上安装顶杆及拼装斜撑。

按门架施工规范严格控制，保证门架间距和垂直度。分层搭设，在高层采用滑轮及滑轮组将门

架提升。在门架顶端安放顶托，拱顶设计预拱度值按IDcm计算，以拱脚为零按直线分配。顶托

上横桥向铺12X12方木作底方木，然后是顺桥向10X10顶方木，方木之间用楔型木调平，局部

用抓钉抓牢。详见图3

5.2.3支架预压

支架拼装好后，在顶托上放置承重方木，铺竹胶板做底模后。同时，在两侧设置观察点30~4()个,

测量其未压时的标高，绘出其原始曲线图：在48小时预压过程中，分别观察其点4次，并绘出

其过程曲线；在卸载后，再次测量并绘出其卸载曲线。通过卸载曲线和原始曲线的比较，找出

下沉量最大的观察点(即受荷最大的部分)，根据测量成果检验是否有软基处，如有，将其全部进

行处理，合格后再统一调整底模标高。预压方法：采用编织袋装土的方法，平均每袋50公斤，共

装所浇混凝土自重的1.2倍的重量进行加载预压48小时。根据预压数据分析支架沉降弹性变形

量和非弹性变形量，预压后按弹性变形预留预拱度。

拱肋'2面布置图

50拱助平面布置图

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说明

ninin:iiin:miini：i[]：本图为示意图每隔层加设•

层斜支拌及横向水平加固杆.

本图仅为示意图单位以厘米

计

图2多功能门架搭设满堂支架图

图3门架及方木加固图

在进行2~3组拱肋1.2倍领压后，得出门架沉降规律后，进行小范围等效预压。等效预压是在相

同的地基条件下用10~20片门架组合成一组一层的支架，在等压强的情况下加载48小时，观测

地基沉降数据，分析地基情况，采用等效预压可减少工作量，节约工作时间，在后期施工中我

们全部采用等效预压。

5.2.4绑扎钢筋及支立侧模

钢筋混凝土共分五段施工，钢筋在预留槽处需断开，所以钢筋按混凝土分段长度下料，在底模

上用钢管架搭设绑扎钢筋支架，在支架上绑扎钢筋有利于调整和绑扎，钢筋成型后卸落支架，

调整钢筋保证各部尺寸及保护层符合设计及规范要求，钢筋就位后支立侧模。

拱肋侧模采用自制大块木模拼装而成，用拉筋和方木固定，如图4所示。用吊车配合人工吊装,

各相邻模板用拉筋联结固定。为防止侧模上浮，用拉筋把侧模与底方木固定在一起。同时保证

相邻模板各折线顺接，模板有错台的地方用高效原子灰抹平并打磨光滑。模板上方的拉筋也用

钢管扣件联结代替效果更佳。

图4拱肋侧模方木示意图

5.2.5浇筑混凝土

拱肋混凝土浇筑采用分段不分环施工，根据此桥情况采用分五段浇筑，性浇筑顺序见图3所示,

先浇筑1段，然后3段最后2段前后左右对称浇筑：

输送泵A和输送泵B同时浇筑左右S1段和横系梁，要求左右S1段同时开始同时结束。然后输

送泵A浇筑左侧S3段，输送泵B浇筑右侧S3段，横系梁同时完成。最后输送泵浇筑大里程方

向的S2段和系梁，输送泵B浇筑小里程方向S2段和系梁。

横系梁

拱勋立面图

*输送引

图5浇筑混凝土顺序图

按此顺序分段浇筑保证混凝土对称于拱顶进行，使支架变形保持均匀和尽可能最小。分段浇筑

时，各分段内的混凝土应一次连续浇筑完毕。间隔槽混凝土应待拱圈分段浇筑完成后，且强度

达到80%设计强度后，浇筑间隔槽混凝土，拱顶及两拱脚间隔槽混凝土应在最后封拱时浇筑,

封拱合拢温度按规范要求应小于15℃时进行。

5.2.5.1浇筑方法

拱肋及横系梁所需的混凝土采用自拌混凝土，在市政工程中多采用商品混凝土，要求坍落度在

140〜160之间，混凝土的水平运输采用混凝土搅拌运输车，垂直运输采用两台混凝土输送泵

对称同时施工，备用一台吊车，以防停电或有输送泵出现故障临时备用。采用插入式振动器振

捣。

5.2.5.2盖模施工

在浇筑S1段、S2段时顶面需用盖模.盖模用竹胶板与方木结合制作。在浇筑混凝土前，在拱脚

处盖模0.6米长，在浇满此段后，继续向上盖模，混凝土水平向上浇筑,浇筑一层盖一层。保证

混凝土振捣密实。

5.2.6沉降观测

拱肋成型之后要定时观测，测出拱圈完成预拱度情况，预拱度在施工过程中不可能全部完成,

预拱度一般要在拱上立柱、纵梁、桥面板完成之后才能完成，有时要竣工之后一段时间甚至几

年后才能完成。对拱上立柱和纵梁的高程控制要按观测数据控制。在拱顶设一系列观测点，浇

筑完成拱肋拆支架前测一次且记录数据，在拱上立柱施工前测量下沉量，然后用设计预拱度减

去下沉量就是拱上立柱应该留的预拱度，结合以拱脚为零按直线分配进行调整，将调整后的数

据应用到拱上立柱、纵梁、和现浇桥面板的施工。

6.主要材料

表1主要材料表

序号材料单位数减

1多功能门架片4000

2钢管t18

3竹胶板m2700

4方木m350

7.机具设备

表2参

加施工

机械设机械设备名称规格型号台数各注

备表：

序号

1两台输送泵S602

2吊车8t1备用

3碎搅拌运输车7m'2商混时按实际增加

4插入式振捣器Z508包括备用

5发电机150Kw1备用

6手推军4

8.劳力组织

表3参加

的施工人

工种人数备注

员：

序号

1管理人员6

均采用2班制

2捣固工8

3司机K

4起重工2

5电工2

6普工30

7其他工种6

8合计72

9.质量、安全保证措施

（1）立杆底托立于枕木上应牢固，应采用大钉固定好，枕木稳定。当立杆基底间的高差大

于50cm时，则用短门架调整。

（2）方木底部与U型托撑密贴，两侧空隙用木楔楔紧。

（3）立杆的垂直度偏差不超过10cm,拼装到3-5层后，应用经纬仪检查门架的水平度及立杆

的垂直度。

（4）在无荷载的情况下,逐个检查立杆的底座有无松动或空浮情况，并不时旋紧可调底托，

必要时加塞木楔。

（5）支架的横撑必筑在中心线两侧对称加力。

（6）碎的坍落度要求在1416cm之间，现场每车由试验人员检验坍落度，符合要求方可入

模。

（7）采用混时，派专人到砂拌合站旁站，监督碎拌合质量。

（8）碎的捣固选用有经验的捣固工振捣。

（9）浇筑混凝土期间，应设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，当发现有松

动、变形、移位时，应及时处理。

（10）气温高时，通过试验采取降低水灰比、掺加混和料、掺加外加剂等方法减少水泥用

量和减小水化热。

（11）减小浇筑层厚度，加快混凝土散热速度。

（12）备用足够的混凝土盖模，保证拱肋尺寸。

（13）备用水箱和麻袋.保证已浇混凝土及时养生，如需要可向已浇和未浇模板外侧浇水降温。

10.质量标准

表4木模板制作允许偏差

序号项目允许偏差（mm）

1模板的尺度和宽度±5

2不创光模板相邻两板表面高低差3

3刨光模板相邻两板表面高低差1

创光模板3

4平板模板表面最大的局部不平

不刨光模板5

5拼合板中木板间的缝隙宽度2

6支架、拱架尺寸±5

7桦槽嵌接紧密度2

表5现浇混凝土拱圈实测标准

项次检查项目规定值或允论许偏差检查方法和频率规定分

1混凝土强度（Mpa）在合格标准内按附录D检查35

板拱1015

2轴线偏位（nun）用经纬仪检查5处

肋拱5

跨径＜30mm±20