现浇钢筋混凝土箱形拱桥主拱圈施工技术.pdf

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1、 现浇钢筋混凝土箱形拱桥主拱圈施工技术 一、项目概况 xx 市 xx 桥位于 xx 市 xx 镇，是 xx 水库建成后对原道路的改造工程。该桥位于 xx 水库上游，横跨库区，末端与上线相连。桥梁较长 192.8m，主跨为 120m悬链线箱形拱桥，跨度清晰，承重向上，升跨比为 1/6，拱轴系数 m=1.756；,采用 7.8m 预张法预应力空心板作为桥面结构。主箱为 2m 等截面的单箱双室，三腹板支撑拱上的弯柱；上拱结构按高度分为横墙和弯架两种。形式;拱基于 8 130cm 桩帽。桥梁设计荷载为公路级，桥面宽度 9.5m（0.25m 栏杆+1.0m 人行道+7.0m 行车道+1.0m 人行道+0

2、.25m 栏杆）。桥面总体布置如图 1 所示。附加墩543J7J6J5J4J3J2J1J0J1J2J3J4J5J6J7120L0=12000GZOGZ13*12004001928016*7802*1200400中心桩号 K16+294.00起点K16+191.60 终点K16+384.4 图 1 桥梁总体布局 2.支架构造 2.1。支架排列 桥梁根据施工条件采用支座施工。两个拱脚段，碗扣式脚手架按原地势直接拼装在硬化地面上，中间段采用梁柱复合体系：其结构为：明挖、现浇-放置混凝土基础；钢支架分为三层，底层是放置在混凝土基础上的钢管柱墩，中层是由万向杆组成纵梁的框架结构，上层是全覆盖碗扣脚手架。

3、使用碗扣支架将拱形调整成拱形，由碗扣支架顶部的可调支架完成拱形的拆卸。钢管柱墩采用3258 钢管作为主支撑柱，N 型万能杆变高处采用双柱，其余为单柱。框架结构采用万向杆搭建，2m 水平 28a 槽钢分布梁与立柱连接，N型万向杆两侧设有索风绳；万向杆上设有纵向和横向工字梁分布梁。上面放置了一个固定碗的脚手架。全桥钢管柱布置为 11 跨，跨度为 8m、9m、10m.根据原有地形条件，将支架的两条拱腿直接组装在硬化地面上，组装成碗扣式脚手架。具体布局如图 2 所示。图 2 支架的总体布置 2.2 支撑基础建设 地基处理时，先清除桥面耕作土，根据立柱间距和桥位地形，开挖至砂质粘土卵石层，在清理干净的地

4、基上厚厚回填。20cm 在夯基础上浇筑1.0m 或1.5m 9.0mC251.0m 混凝土柱基础，9.0m 基础表面用水泥砂浆封闭，基础承载力不小于 3.0m160k Pa，混凝土浇筑前预埋件.根据立柱设计位置准确预埋固定，防止浇筑过程中移位。2.3 支架安装 2.3.1 钢管柱 按设计长度在陆地上加长或截断，用吊车辅助站在设计位置，将根部焊接到基础的预埋部分，吊点不松动。支护完成后，及时将纵横通道和工字梁连接起来，保证钢管柱的稳定性。2.3.2N 型万向杆 组装是手动的和分散的。为保证支架装配质量，装配过程中应注意的事项如下：(1)万向杆装配前应组织技术交底，以利于装配顺利，对来料进行全面检

5、查，必要时检查力学性能。(2)万向杆采用螺栓连接，装配时螺栓应一次拧紧。(3)万向杆支架组装前，底层应加固。滑轮提升机可用于吊装后支架上的松动杆。应针对每个组件测量、检查和调整万向杆支架。10m 万向杆支架装配过程中，应及时拉动电缆和风索，以保证支架施工的安全。万向杆支架组装好后，应进行全面检查，误差应符合以下要求：万向杆支架顶部标高：50mm 万向杆支架顶部位移：20 mm 万向杆支架顶平面高度差：10mm 光束偏转：L/1000 立柱倾斜度：H/2000 万向杆支架的组装属于高空作业，施工时应严格遵守高空作业相关的安全技术规程。2.3.3 碗扣脚手架 钢管支架电杆按垂直距离 90cm，水平

6、距离 90cm，竖立在放置在万能杆支架上的垂直 I18 工字梁上，水平杆步距为 90cm。垂直、水平和水平排列剪刀撑，以增强整体稳定性。300cm 竖杆与大小横杆的连接采用对接方式，如果穹顶竖杆单根长度不足，采用搭接方式，至少用 3 个紧固件与 3 个小横杆连接水平条，垂直条连接到以交错排列的方式呈现的扣件位置。斜撑全部搭接，搭接长度不小于该搭接长度 50cm，搭接段用扣件连接。在连接顶部小横杆和竖杆的扣件下 面再加一个扣件，防止拱顶上的小横杆滑落。由于拱圈混凝土浇筑过程中拱架横向挤压力较大，拱脚处的竖杆、横杆、斜撑均采用加密方式。拱的架设需要严格控制杆的垂直度。但由于拱形位置较高，对接杆轴线

7、很难完全重合，对接面也可能处于非理想水平状态。轻微的弯曲，以及使用旧钢管也会使杆子很难完全笔直。为增加灯杆的稳定性，对情况严重的灯杆采用横杆或斜撑进行局部加固。拱架竖立后，对所有紧固件进行彻底检查。2.3.4 支架预紧 支座预载载荷试验的目的是检查其承载能力和消除非弹性变形，并测量支座的变形值。根据支座压力试验和加载试验结果，绘制支座荷载-挠度曲线，为施工监测提供可靠依据。在拱桥结构施工过程中，对支座的受力和变形同时进行校核试验，确保支座的完整性、刚度、强度和稳定性满足要求。施工支座预压荷载试验采用局部荷载对整个拱环进行预压，即总预压荷载值为：（拱环底板重量+拱环腹板重量）1.2，即根据主拱圈

8、的浇筑顺序确定，加载顺序与主拱圈的施工顺序相同。加载形式如图 3 所示。预压砂袋加载重量（底版+腹板）重*1.2图 3 主拱圈支座预紧立面图 负载监控和数据收集 选择沿桥拱跨 1/8、1/4、3/8 的四段，拱顶四段，水平桥每段三段：两侧和中间。将铅球挂在槽钢的上下两端（也可以将钢头焊成三角形），如果与地面 有活动间隙 50cm1m，系 1m 上一根长精度 mm（用卷尺切割）从地面左右绑线；后视尽量使用基准；测点作为整个桥梁施工过程的观察点，采取保护措施。每天早上 6:00 左右和晚上 5:00 左右进行观察；装载前，装载 100%底板重量时，装载 100%卷材重量时，满载 120%（底板重量

9、+卷材重量），用水平仪观察。拱架的预压是通过铺设沙袋实现的，沙袋的运输由两台汽车起重机完成。双向同步对称加载（放置载荷时横向也应对称）。在整个加载过程中监测拱架的变形。当地基沉降率小于 1mm/天并经过 48h 后，开始卸荷。去除预紧力后，通过观测数据重新调整拱底标高和对中，检查紧固件的松紧度。3、主拱圈施工 3.1 主拱圈底模标高的确定 在主拱圈支座现浇过程中，合理确定模板竖向标高是关系到主拱圈线形是否光滑、是否符合设计的重要问题。如果在确定模板竖向标高时考虑的因素更加现实并且控制得当，主拱与桥面之间的最终对齐将是良好的；否则，主拱的最终线形将明显偏离设计线形。设计中立模板标高不等于桥梁建成

10、后标高，必须设置一定的预抛高度，以抵消施工过程中产生的各种变形（挠度）。其计算公式如下：模板定位标高=设计标高+作业前抛高+施工前抛高+支架变形 其中，支架的变形值由支架加载试验得到，综合试验结果，最后绘制支架载荷-挠度曲线并插值。根据以往顶载拱桥的施工和监测经验，结合桥梁的具体情况，估计施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素主要有：以下几个方面：施工临时荷载；支架变形；(3)日照的影响；主拱圈混凝土浇筑顺序和主梁安装顺序；混凝土浇筑量的控制；混凝土弹性模量和蠕变。当上述因素与估计不一致，无法及时查明控制目标偏离的真正原因时，必然导致后期施工中使用错误的纠正措施，造成错误。因此，在施工控制过程

11、中，通过应力和位移偏差分析、结构参数敏感性分析、结构参数识别，找出误差原因，确定设计参数的真值，根据实际情况对桥梁进行有效的施工控制。这个。为了使拱环在最终成型后满足设计和规范要求，必须在支架上设置预拱度。拱顶预拱包括拱环自重引起的拱顶弹性沉降、拱环温度降低和混凝土收缩引起的拱顶弹性沉降、桥墩水平位移引起的拱顶弹性挠度值，以及拱对设计荷载的影响。荷载作用下的弹性和非弹性变形，以及支撑基础在荷载作用下的非弹性下沉。前倾=作业前抛高+施工前抛高+支座变形 根据设计和监测单位提供的数据，拱顶的预拱度按拱顶预拱的总值设定，15cm 拱顶的底部暂定为零，其余点按次抛物线分配。这是：x=1-4x2/L2

12、x任意点的预加高度（与拱顶的水平距离为 x）。前倾角的总值。x跨中到拱的水平距离。L 拱环的计算跨度。支座预压完成后，穹顶下沉 18mm，与监测单元计算基本一致。前倾角不需要调整。3.2 主拱圈施工方案确定 拱环的混凝土施工过程是一个不断加载支座的过程。考虑到拱环浇筑与支架变形的相互影响，为防止支架异常变形，损坏主拱轴线，甚至产生混凝土裂缝，同时遵循“环浇、分段浇注”的顺序，支架应在混凝土浇筑过程中变形。”根据“最小振幅”的施工原则，确定主拱圈的浇筑顺序如图 4 所示（图中标注的数字为混凝土浇筑顺序）。11说明：图中数字为浇筑顺序拱圈混凝土分环，分段浇筑120m2131132333122232

13、112131132333第一环底版第二环腹版第三环顶版760 图4 主拱圈浇注顺序 主拱圈混凝土采用分圈分段法施工，即按支架结构体系将整个拱圈分为 3个浇圈；即底板环、腹板环和顶环，每个环浇注 5 个环。相应的截面水平长度分别 24m 相同。先对称浇筑拱足段，然后从跨中段向两拱足方向浇筑。拱顶部分浇完后，浇 1/4 部分。断面之间预设有间隔槽（顶板不设间隔槽），间隔槽宽度 1.5m 根据监测单元的施工荷载计算计算。对支架和结构相对安全，再进行顶环分段浇筑合拢。为避免支架局部异常变形，采用拱顶两侧对称施工的方法。3.3 主拱圈施工工艺 主拱圈施工流程如图 5 所示。分段安装主拱圈底模板及钢筋分段

14、浇筑主拱圈底板混凝土分段绑扎腹板钢筋及安装腹板内外侧模板分段浇筑主拱圈腹板混凝土绑扎各间隔槽底板、腹板钢筋及安装各间隔槽底板、腹板模板分段安装主拱圈顶板底模、外侧模及绑扎钢筋分段浇筑主拱圈顶板混凝土成形监测卸落架支架应力应变监测支架应力应变监测支架应力应变监测、拱圈应力应变监测主拱圈底腹板合龙形成开口箱形结构支架应力应变监测拱圈应力应变监测主拱圈合龙 图5 主拱圈施工流程 3.3.1 模板系统 3.3.1.1 底模 弧形工字梁纵向铺设在碗扣脚手架上的可调支架上，工字梁与可调支架之间的三角形间隙用角钢焊接三角垫填充。在弯曲的工字梁上，横放 10cm10cm方木，有间距 30cm，在工字梁上焊好挡

15、块，防止其滑落。将底模铺在方木上，底模用厚 15mm 竹胶合板制作。底模安装的关键是定位的准确计算和测量，数值以 AutoCAD 为准绘图软件计算出理想的拱底模线可以通过调整弯曲的工字钢和方木来设置。模板结构是否合适将直接影响梁体的外观。3.3.1.2 外模 面板全部采用 15mm 厚竹胶合板，外侧采用方木框，2.4m 一节，外模包在底模上，下沿按横排位置排列拉杆拱环内有钢筋，上沿用圆钢做拉杆。模板弯曲 造成的缝隙用加工过的木条填满，然后用“便利贴”贴接缝，防止漏浆。3.3.1.3 内模 浇注底板时，无需内模。混凝土初凝后，人工压制成型。底板浇注后，用扣件式脚手架和可调支撑架组装，用 12mm

16、 厚竹胶合板作为面板或顶板的底模，形成内模。拱箱内模架的设计应尽量少占用间隙，以方便内模的拆卸。内模顶部有 4 根纵向后肋，10cm 每框上设有 10cm5 根竖向钢管，分别支撑在底板和顶板上的方木上，用于支撑顶板模板 10cm。10cm 用方木的纵向后肋支撑内模板，上下水平布置两根钢管，用支撑架顶 10cm 10cm 的方木沿桥面。框架纵向间距 90cm 采用钢管纵向连接，中间不加斜撑，可减少框架占用空间，便于施工。钢管之间的连接用紧固件固定。拱箱的模板结构如图 6 所示。模板的铺设顺序为：第一圈混凝土浇筑时：拱圈底模外模板安装拉杆和分段隔板设置横竖条木。浇筑第二圈混凝土时，模板铺设顺序为：

17、内外模板安装拉杆和横竖条。浇筑第三圈混凝土时，模板铺设顺序为：顶板底板侧模板安装拉杆和横竖条。10*10方木48*5钢管15mm竹胶板方木框架底板混凝土 图6 模板结构图 3.3.2 钢筋 拱环底模板铺设完成后，测量并设置中心线、边线和标高，并标出各段点和隔板的位置，作为安装其他模板和绑扎钢筋的依据。拱环钢筋的安装在桥下加工弯曲，吊车吊运至拱架进行现场绑扎施工。钢筋按拱脚的顺序绑扎到拱跨的 1/4 段，先装箍筋，再放主筋；先穿主筋，再从拱跨的 1/4 到拱顶套上马镫，方便施工。主钢筋接头、箍筋和隔板钢筋采用焊接连接；浇注前将间隔槽钢筋与箍筋绑扎，注意间隔槽位置钢筋的错开长度应符合规范要求。在钢

18、筋绑扎过程中和骨架形成后，应准备好支撑架，以免变形。上部钢筋网采用钢管临时定位，保护层垫呈 80cm 梅花形间距排列，与主筋牢牢系结。浇注前，确保钢筋无锈。如果有，在浇注混凝土之前去除锈迹。3.3.3 混凝土浇筑 混凝土浇筑后，水平移动，向拱顶方向推。腹板浇筑时，上下两层浇筑，各层倾斜倾斜（浇筑拱脚混凝土前，应在拱的新旧混凝土与混凝土的接缝处凿出表面应凿至骨料外露并冲洗干净，然后用水润湿留茬 4m 表面，然后抹上一层1：1 水泥砂浆。浇注必须 6m 在前一段混凝土初凝前进行。开始下段混凝土，以保证浇筑的连续性。混凝土浇筑不得随意中断。需要间断时，间隔最长应为根据所用水泥的凝结时间、混凝土的水灰

19、比和混凝土的硬化条件确定。预留拱圈。应浇筑间隔槽内的混凝土 d 在所有小节混凝土浇筑完成后，相邻节段的混凝土强度已达到 70%。,设置模板。为防止浇筑过程中混凝土外流，在底板、腹板和屋面拱脚位置设置盖板保护。浇筑拱脚混凝土时，应控制混凝土的坍落度，防止混凝土滑落至拱脚。.3.3.4 间隔槽混凝土的施工与维护 每段浇筑完成后，将暂时断开的纵向钢筋焊接起来，形成间隔槽。先进行 拱足段和中段的间隔槽施工，然后进行拱顶段和中段的间隔槽施工，最后进行拱脚段和中段的间隔槽施工。足弓部分完成。间隔槽的构造实现了整个拱环的封闭。拱顶混凝土强度高达 30MPa，当温度达到 8间隔槽混凝土时浇筑。根据施工单位安排

20、，主拱箱间隔槽将于 12 月进行合拢作业。结合区域实际温度，采取以下措施，严格控制区间槽的闭合温度。一是科学安排运行时间，关闭时间为自然温度最低的凌晨 0:00 至凌晨 6:00；二是集中人力物力，尽量减少收龙浇注时间，总则控制在 4 小时内完成；通过采取以上措施，有效控制了龙的体温。4 主拱环落架 落架作业是现浇主拱环的最后一道工序，也是一个非常关键的工序。主拱圈裸拱成型后，应在混凝土达到设计强度后落下吊架。丢帧要严格按照程序图进行。卸料无需安装专用卸料设备，只需将固定在顶部小横杆上的紧固件有序松开，即可方便地完成拱的卸料。主拱环混凝土的最低强度达到设计的 90%，主拱环将被剥离。由于拱门设

21、计中采用可调节支撑架来调节仰角和落架，落架点多，落架施工技术难度大。根据计算分析确定卸荷原则：横向桥向必须同时均匀卸载，纵向桥向从拱顶到拱脚一一卸载，最后将拱圈底模与混凝土面完全分离，形成裸拱的主体结构。拱环完全受力。4.1 各起落架点总卸载量的计算 各起落架点卸荷总量由两部分组成，即主拱环裸拱弹性变形量 g与拱架弹性变形量 e之和，即=g +e，可以得到监控单元提供的计算数据，拱顶最大卸载量为 3.6 厘米。4.2 起落架步骤 支架设计采用碗扣支架顶部的可调节支架来调节升降和落架。拱环的落架点多达 1500 个（每排 11 个可调支架，共 139 个垂直排），这么多的起落架点，不可能实现所有

22、点的同步均匀着陆.为获得合理的卸荷顺序，采用多种方法计算比较了由拱和主拱圈组成的复合体系，确定了卸荷方案。支架横向卸荷必须同时均匀卸荷，纵向桥梁方向从拱顶到拱足一排排，并保持左右两侧同步对称。服用过程如下（分三步，见图 7）。步骤 1：将拱顶上 5 号钢管台架至 7 号钢管台架范围内的支架卸除，63 号至 84 号杆的拆除量为 2 厘米。卸载第 2 次 10 号（10 号）钢管台架到 4 号（8号）钢管台架范围内的支架，5263、8494 杆的卸料量为 1 厘米。第二步：在拱顶 5 号至 7 号钢管墩范围内，63 号至 84 号钢管墩范围内再次卸载支架号角掉落 1cm。再次卸载第 52 至第 63 和第 84 至第 94 杆 0.5cm。第三步：从跳马开始到拱脚，所有的撑杆都卸了，卸的量比 1cm 那个要大。要求模板和主拱圈与模板和主拱圈完全分开。落架第一步落架第二步落架第三步 图7 主拱环支架拆除过程示意图 主拱环脱离框架后，拆下支架。支架拆装过程是相反的，使用的方法和设备是一样的。5.结论 主拱环建成后，特别是拱上的建筑物施工后，通过一系列监测，应力和变形都达到了理想状态。桥梁的施工实践证明，该支架作为现浇支架的施工方案是安全可靠的。主拱环分环、分段施工是合理的。这种施工方法施工方便，适用于大跨度现浇钢筋混凝土拱桥的施工，对同类桥梁的施工具有很好的参考价值。