60米跨钢筋混凝土拼装式拱桥施工工法

'60米跨钢筋混凝土拼装式拱桥施工工法一、前言装配式钢筋混凝土拱桥是一种大跨度桥梁，上跨公路及铁路时无须在中间设立柱，施工时只须在支点处设立支架成桥后拆除。在我们施工该类型桥时从构件的预制、运输、安装及支架设计方面采取了一系列新方法及措施，并取得成功的经验，我们对施工方法进行总结，并形成该工法，对此类型的桥梁施工增加一种可选方案。二、工法特点1、支架采用轮扣式脚手架配合工字钢搭设而成，操作简单。2、采用轮胎式吊车吊装，机械灵活性强，吊装成本低。3、多工序可平行操作，施工时间短。三、适用范围本工法适用于预制安装式普通钢筋混凝土拱桥。四、施工工艺（一）、构件预制1、弦杆、斜撑、拱腿、实腹段的预制由于该桥与机场路斜交，且位于竖曲线、平曲线上，图纸设计细部尺寸错误较多，斜腿、弦杆、实腹段的长度以及各处标高都存在着不同的错误。为了保证预制构件的结构尺寸以及减小预制误差，我们对主要构件弦杆、斜撑、拱腿、实腹段进行1:1实地放样，根据实地放样尺寸来确定各构件的预制尺寸。由于弦杆、斜撑、拱腿、实腹段构件均为长细杆件，且厚度较小，预制完成后短时间内不宜移运，我们采用了重叠法卧式浇筑预制，每块底模上重叠预制构件4块。预制厂设置在两侧桥头路基上，底模分两部分，底层为10cm厚15＃素砼，上部为10cm厚20＃素砼，然后上铺宝丽板，底层尺寸为130×20×Lcm，顶层尺寸为90×15×Lcm（L为杆件长度），在上层砼浇注时，每隔1.5m预埋一道PC管以作加固模板时穿插对拉杆之用，由于采用了重叠法预制我们对地基的承载力进行了检算：因构件厚度均为35CM，只需对一种构件进行了检算。经测算路基顶承载力为：0.3Mpa，构件压力为0.000021MP＜0.3Mpa，符合要求。 首先在底模上进行第一根构件的预制。铺设好宝丽板，并均匀涂抹机油，然后进行钢筋绑扎、模板架立，进行混凝土浇注，浇注时要严格控制构件厚度并将杆件顶面抹平，待强度达到2.5MPa后拆除模板。当第一根构件的强度达到75％时进行第二根构件的预制。首先在第一根构件顶铺设宝丽板，作为底模，在上面进行第二根构件的钢筋绑扎，将预制第一根构件的侧模在外侧用10型槽钢进行架立，并将槽钢作为加劲肋对模板进行加固，然后进行混凝土浇筑，振捣时要严格控制振捣棒插入深度，避免碰触模板，造成底部拱腿的损伤。模板具体支立见下图。2、肋腋板、横系梁、悬臂板的预制肋腋板、横系梁、悬臂板均有标准和非标准几种类型，均采用定型钢模板进行预制，肋腋板、悬臂板均由底模和侧模构成，因其上为桥面铺装和护栏，预制件顶部抹平拉毛即可，其侧模待混凝土强度达到2.5MPa后即可拆模，底模需到混凝土强度达到80％以上后，用吊车将构件吊起，敲打底模脱模，脱模后即可将构件运至存放场存放。（二）、构件安装1、支架搭设根据拱片接点数量及拼装时拱腿受力情况，全桥纵向设五道横向主要支架，即在拱腿中部（两道）、拱腿与实腹段接点处（两道）以及跨中搭设（一道）。支架采用轮扣式脚手架拼装，支架顶部采用可调式顶托，顶托上垂直于桥轴线方向顶托16＃工字钢，横桥半桥长度用16＃工字钢连接为一个整体，其上在构件下面位置沿桥轴线方向设置3道30＃工字钢，16＃工字钢与30＃工字钢采用焊接，以增加支架的整体性。30＃工字钢上根据各拱片与工字钢形成的空间设置高度各不相同的楔形钢支架，楔形钢支架用角钢焊接而成，以严格控制安装构件标高。支架底部位于机场路面上的3道支架铺设枕木，拱腿中部两道支架基础采用30㎝厚15＃混凝土硬化处理。拱腿中部支架与拱腿与实腹段连接处支架用腕扣式脚手架连接，形成一个整体。支架布置图如下： 　　我们对支架进行了强度、刚度、稳定性的检算，各项均能满足施工要求。斜撑支架在拱腿安装完成后，搭设在拱腿上缘，支架搭设成三角形，一边垂直斜撑一边垂直拱腿，每个斜撑的支架横向联结成整体，以保证其稳定性.悬臂板的支架搭设采用腕扣式脚手架沿桥轴向通长搭设，在机场路上设置两个门式通道，该支架能有工人工作平台即可，以调整悬臂板的位置。对于拱腿横和实腹段系梁的安装，用吊车就位，在其位置以下用脚手架搭设焊接平台，以利于横系梁焊接，平台高度依据拱腿横系梁位置确定，焊接平台可采用吊车移动。2、构件的移运对于长细杆件的移运主要是起吊时其长细比较大，由于杆件与底模粘结力及杆件自重的作用，吊离底模时造成杆件的折损，如果在中部增加吊点，则很难保证各吊点受力的均衡，从而造成杆件的损伤，而现场我们采用了机油作为脱模剂，其对于杆件和底模间的粘结力要大于其他脱模剂，本着既节省材料又能满足施工的原则，我们在对称于原来两个吊环的一侧增加两个吊环，在起吊杆件时，我们先从一侧将杆件掀起，然后放回原位，再平吊脱离底模，这样既防止了从一侧起吊造成杆件和底模的损伤，又预防了直接水平起吊而造成杆件折损的可能，为安全起见，我们对杆件水平起吊时的弯曲强度进行了检算，构件抗弯强度能满足要求。弯矩图如下：3、构件安装顺序构件安装顺序设计如下： 拱腿（左右对称）→实腹段（左右对称）→拱腿、实腹段横系梁→浇筑实腹段接头混凝土→斜撑（左右对称）→弦杆（左右对称）→弦杆横系梁→拆除支架→安装肋腋板和悬臂板（左右对称）→桥面铺装在实际施工中，由于3#桥受高速公路交通限制，改变了原设计安装顺序，我们采用了，半幅依次成拱，然后连接横系梁，再形成裸拱，通过施工证明这样施工也能满足设计要求，同时减小了临时工程数量。4、安装方法1）测量放线支架搭设、防护设施、场地平整压实等准备工作完成后，开始裸拱安装。拱座及主要支架顶确定拱腿、实腹段准确位置，并作好标记，以便安装时确定和控制构件位置，同时精确计算出拱片下缘在各支架顶的标高，并以水准仪检测，枕木进行调整支点标高。标高位置确定后进行裸拱安装。2）拱腿、实腹段的安装首先进行拱腿的安装，将吊车支立在桥台和大节点的支架间的最佳位置，并进行试车调试，然后利用拖车从便道将拱腿运至现场，运输时应立式运输，以免损伤构件。然后利用2台25Ｔ吊车起吊，起吊前在吊环上系上牵引绳，控制构件摆动，用吊车起吊的高度调整拱腿起吊角度，使构件缓慢下落至拱座和支架之上，就位后，检测拱腿是否与事先所放位置重合，如不重合则利用人工配合吊车进行调整至正确位置，同时利用靠尺检测拱腿垂直度，以免侧向倾斜。准确就位后将拱腿与拱座连接钢板焊接，以确保拱腿的稳定，拱腿吊装完成2片后，安装拱腿间横系梁，让两个拱腿形成一个整体。拱腿安装完成2－3片后进行实腹段的安装，实腹段安装程序同拱腿安装，调整好位置后焊接拱腿与实腹段的钢板连接，并在两端支架处利用焊接钢管固定，2片实腹段吊装完成后，焊接实腹段间的横系梁，形成局部整体，确保杆件稳定。用同样的方法吊装另一侧拱腿及实腹段，两侧对称安装完成后，焊接实腹段与实腹段的钢筋连接，浇筑湿接头混凝土形成裸拱。3）拱腿、实腹段横系梁安装利用吊车将横系梁吊至焊接位置，然后在所搭设的移动平台上进行位置调整，并进行焊接。焊接时注意焊缝的饱满、密实等要求，不要烧伤连接角钢，保证焊接质量，且安装时应注意控制横系梁上缘与拱片肩部平齐，以免安装肋腋板时，横系梁与肋腋板间出现空隙，横系梁失去承重作用。安装完成后，浇注焊接点处混凝土，模板采用整体钢模板，螺栓加固。4）斜撑安装拱腿、实腹段安装完成后，搭设斜撑支架，斜撑支架采用腕扣式脚手架搭设，底部支撑在地面上，下设垫木，脚手架横杆根据斜撑的坡度搭设，斜撑直接放在脚手架的横撑上。斜撑就位后，焊接斜撑与拱趾处的钢板连接，保证其稳定。5）弦杆安装首先将50T吊车停支在桥台和大节点间的场地上进行弦杆安装，然后用拖车将弦杆运至现场，起吊后，分别支撑在弦杆支座和大节点处支架上，然后调整弦杆和斜撑及实腹段间的接头位置，调整时以经纬仪检测，使弦杆轴线与实腹段轴线重合，并将弦杆和拱腿结合处的钢板焊接，并焊接弦杆与斜撑，弦杆与实腹段的接头钢筋，支立模板，进行湿接头混凝土浇注，浇注前湿接头的钢筋的绑扎焊接定要满足规范要求，模板采用钢模，实腹段处湿接头采用对拉加固，振捣要密实规范保证砼及其外观质量。6）弦杆横系梁安装弦杆横系梁安装同拱腿、实腹段横形梁安装。7）支架拆除 当湿接头强度达到设计强度的80％时拆除支架，支架的拆除应均匀、对称、分级进行，拆除支架经过设计部门反复计算，采取如下方式。8）肋腋板安装支架拆除后进行肋腋板安装。肋腋板利用25T吊车安装，吊车直接安放在桥下面的高速公路上，两端对称逐块安装跨中合拢，安装时要保证肋腋板1cm的砌缝，并保证肋腋板顺桥向两边分别支撑在横系梁上。肋腋板就位时要轻缓，防其碰撞拱片产生损伤。9）为保证肋腋板的顺利安装，以上安装以半幅为单位，左半幅安装全部完成后，在安装右半幅。10）悬臂板安装肋腋板安装完成后进行悬臂板的安装，悬臂板同样利用12t吊车在桥下安装。吊车就位后，将悬臂板用自制拖车运至桥下，然后吊装到位，放至所搭设的支架和拱片外侧肩部，并将其上部预埋筋和肋腋板预埋筋连接，以保证肋腋板的稳定，固定前以经纬仪或挂线确定其横向位置，并调整其线型的顺直。肋腋板完成后进行桥面现浇层的施工，现浇层施工采用振动梁实施。五、质量标准施工中除必须严格执行《公路桥涵施工规范》有关规定外，还必须满足以下技术要求：1、加强对施工操作人员的培训。2、支架顶部支座尺寸必须满足实腹段的抛物线要求。3、支座高程放样误差不能超过2mm。六、机具设备表序号机具名称型号数量备注1变压器200KV.A12备用发电机150KW1 3搅拌机350L24吊车25T35运梁拖车50T16电焊机47钢筋切割机28振捣器1.5KW39钢尺3M210全站仪111水准仪1七、劳动力组织表序号工种人数工作内容1项目经理1负责全面工作2技术负责人1协调各工序、解决技术难题3技术人员2现场技术指导及施工控制4质检员1质量控制、检查5安全员1施工安全控制、安全检查6材料员2材料供应、保管7试验员1钢筋、水泥、混凝土及砂石料取样8模板工4立、拆模板9钢筋工3钢筋加工、绑扎 10混凝土工8混凝土搅拌、运输、振捣11电工1电力供应12架子工10施工架的搭设、拆除、运输13司机4吊车、拖车的驾驶14修理工2机械维修15附助工5其他工作合计46八、交通措施及施工安全机场互通１＃桥上跨机场路，是武汉市至天河机场的唯一通道，施工安全非常重要，机场路为双向4车道，路面总宽度为22.5m，标准等级为高速公路。根据机场高速公路的车流状况，我们的吊装交通组织方案进行了分别设计，机场互通1#桥采用施工绕行便道，两条便道分别从台背后通过，这样将施工区域完全隔离并且行车施工互不干扰机场互通3#桥交通组织方案分三个阶段进行，支架搭设阶段、构件安装阶段、支架拆除阶段。在第一和第三阶段机场路保证半幅通车，在第二阶段机场路绿化带两侧各留一个5m的通行车道，车道净高保证有4.5m，机场路预留车道的两侧用导向锥与施工区隔开，在施工现场两侧各300m处开始设置导向牌、限速牌、标示牌、爆闪灯等标志，提醒车辆注意慢行。在机场高速公路上下行改道处，机场路与施工便道交叉处设置专人看守，指挥交通，确保施工安全。九、注意事项1、在整个实施吊装过程中，出现了不少问题，其中在裸拱形成焊接过程中，实腹段在支架范围内出现了3条裂纹，经过反复论证，裸拱形成过程是一个受力体系转换的过程，在实腹段由简支变为连续时，由于有支架的作用，受力由上压下拉转变为上拉下压，待裸拱形成，支架拆除后再转变为上压下拉，而设计正是没有考虑实腹段受力由上压下拉转变为上拉下压这个工况，上部钢筋设计数量不足，导致混凝土被拉裂。2、在支架设计中，我们充分考虑了拱片安置在支架上，支架及拱片稳定性的问题，忽略了设计中要求拱片与支架最好为点接触，在3#桥中我们的上部临时支架宽度为1.2m，则实腹段在支架范围内各出现了3条裂纹，而在1#桥我们调整了接触面积，由面接触改为线接触，裂纹只出现了1条。3、在焊接温度、焊接速度的控制不够好，在小截面钢筋混凝土拼装中，应当尽量选在温差较小，气温较为恒定的情况下进行，另焊接速度不易过快，同时要采用钢筋降温措施，否则极易将混凝土拉裂。4、对于应力检算、钢筋数量及型号、混凝土截面尺寸等有关设计等方面的复核不太重视，认为设计院对于这方面的验算应当没有问题，实际情况看来不是这样。1、 在吊装前，准备工作应当尽量充分，譬如临时支垫的各种厚度薄钢板、枕木、楔形钢板等等，最大限度地缩短跨路施工时间，以保证安全，造成不必要的损失。十、工程实例我单位施工的机场互通1＃桥3#桥是武汉绕城公路第七标段的两座跨线桥，该桥与武汉至天河机场高速公路斜交，上构采用单孔净跨60m、净矢跨比1／8的装配式钢筋砼肋腋板刚架桥，斜交角65º。全桥共有预制构件626块，其中弦杆、斜撑、拱腿、实腹段各24块，肋腋板174块，横系梁256块，悬臂板100块。该两座桥已经顺利施工完毕，工程质量受到业主好评。对3#桥进行了动载和静载试验，各项指标均符合设计要求。'