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1、 分节架设拱肋、分两次连续泵送的下承式钢管混凝土系杆拱桥施工工法一前言钢管混凝土结构在桥梁建设中的应用已有 60 多年的历史，但在我国起步较晚，直到 1990 年，我国才建成第一座钢管混凝土系杆拱桥四川旺苍大桥（净跨 115 米的下承式系杆拱公路桥） ，自此以后在我国发展迅猛。钢管混凝土受压时，由于钢管对核心混凝土的套箍作用，使得核心混凝土处于三向受压状态，从而提高了混凝土的抗压强度和变形能力，而内填混凝土又有效的增加了钢管管壁的局部稳定性，从而使钢管和混凝土既发挥了各自的特长，又形成优势互补，使得这种组合材料具有强度高、塑性和韧性好、耐疲劳、抗冲击等优点。系杆拱桥因结构形式跨度、建桥处的水文
2、、地质地形地貌等因素的不同，施工方法各异，我们在省市大桥施工中，采用在纵梁上搭设分离式支墩并分节吊装架设钢管拱肋和从拱脚往上分两次将混凝土连续泵送入钢管拱内的施工方法，获得了成功，经过总结和提高，形成本工法。二工法特点1 钢管拱分小节段加工，在现场拼装成较长节段，并分次吊装于分离式支墩上，在空中焊接成型，空中焊接量小，缩短工期，且分离式支墩所用辅助器材少，易于搭设和拆除，节省费用，缩短工期。2无需大型吊装设备，费用低。3拱肋线形较易控制。4拱肋内混凝土密实度较好，质量容易保证。三适用范围本工法适用于拱肋离地面不高，桥下无水或水面不宽、地基条件较好的公路、铁路下承式无风撑钢管混凝土系杆拱桥的施工
3、，同时对有风撑是或中承式、上承式系杆拱桥的施工，也可部分参照使用。四工艺流程及操作要点 （一）工艺流程梁底部支架的搭设及预压 梁部钢筋绑扎及其内预埋管道的安装和拱脚段拱肋节的安装 立模浇注纵梁和端横梁混凝土并第一批预应力张拉 浇注中横梁及其两边部分桥面板混凝土并第一批预应力张拉 搭设分离式支墩并分节吊装架设拱肋成型 拱内混凝土的压注 安装并张拉吊杆 纵梁、横梁预应力第二批张拉 桥面合拢段混凝土的浇筑及人行道挑壁混凝土的浇筑 吊杆调索（张拉） 拆除梁底部支架 拱肋的防腐涂装。（二）操作要点1梁底部支架的搭设及预压。支架应根据其所承受的荷载进行设计并进行力学检算，确保支架有足够的强度、刚度和稳定性
4、。搭设前，整平场地（有水处可降水或导流）并压实，地基密实度应满足支架受力要求。用全站仪和经纬仪放出支架立杆位置控制线（点） ，开挖沟槽，放入支架立杆下分散力用的枕木（方木）或预制的钢筋混凝土条（块） ，回填沟槽并使之密实，确保枕木（方木）或预制的钢筋混凝土条（块）稳固。开挖沟槽时，位置控制准确，沟槽底标高用水准仪严格控制在允许误差（或立杆可调节范围）以内。支架搭设时，再检查枕木（方木）或预制钢筋混凝土条（块）顶的标高，如不符合要求时进行调整。按已放出的支架立杆控制线（点）和支架设计图进行支架的搭设。按设计要求的预压荷载对支架进行预压。预压采用就地取的土（砂）装编织袋来进行加载，预压时间为 48
5、h（从加载完毕起计） 。预压完成标志：沉降基本稳定，且每天（24h）沉降时不大于 2mm。在加载过程中及时观察，每天早、中、晚各观察一次，观测数据详细记录，预压完毕后及时调整支架的沉降量。2梁部钢筋的绑扎及其内预埋管道的安装和拱脚段拱肋节的安装。支架预压完毕前，墩支座应安装完毕，以加快施工进度。支座安装 应用仪器控制，确保位置及标高准确。在已铺设的底模上用全站仪准确放出梁的边线、轴线及纵梁吊杆预埋管的中心点，确保钢筋、波纹管特别是吊杆预埋管位置的准确，波纹管和吊杆预埋管应固定牢固。先绑扎梁部钢筋，后绑扎拱脚钢筋。梁部钢筋应在梁部直接绑焊，不提倡先绑扎好再吊装。应按设计要求绑扎拱脚钢筋，吊装拱脚
6、段拱肋节，并用仪器控制，使之位置准确，并固定牢固。3 立模浇注纵梁和端横梁混凝土并第一批预应力张拉。纵梁混凝土宜从中间向两边浇注。因混凝土方量大，宜用泵送混凝土。混凝土振捣时，振动棒不宜伤及波纹管，以免波纹管破裂漏浆，给后续施工造成困难。纵梁和中横梁交接面，应用模板封闭。模板接缝处夹海绵条，模板宜涂刷脱模剂，以保证混凝土外观质涂刷脱模剂，以保证混凝土外观质量。拱脚处因钢筋较密，应仔细浇注和振捣，确保拱脚处混凝土密实。拱箱顶部钢板在浇注完其内混凝土后再焊接封闭，以利其内混凝土的浇注和振捣。纵梁和端横梁的预应力张拉的开始时间，应按设计要求的其混凝土达到的强度及龄期双向控制。第一批预应力应按设计要求
7、的顺序和行程加载，并按施加力和伸长量双向控制。出现异常情况及时处理。4 浇注中横梁及其两边部分桥面板混凝土并第一批预应力张拉此处的部分桥面板，为中横梁两边（顺桥向）一定距离内的桥面板，宽度由设计给出。立模前，将纵梁和中横梁交接处模板拆除，并将该面凿毛处理，浇注混凝土前，用水浸湿。在纵梁和端横梁第一批预应力张拉完毕前，应支立中横梁和桥面板除与纵梁连接处的模板以外其他模板，并绑扎完毕此部分桥面板钢筋，以加快施工进度，张拉完毕后，封闭剩余模板，绑扎剩余的桥面板钢筋。支立所要浇筑的部分桥面板侧模，浇注混凝土。 其他要点同 3 中述。5搭设分离式支墩并分节吊装架设拱肋成型在中横梁第一批预应力张拉完毕前，
8、应在纵梁上完成分离式支墩的搭设，以加快施工进度。吊装架设的每两节段接口处设一支墩，支墩应有足够的强度、刚度，为增加其稳定性，横桥向两边和顺桥向拱脚侧用缆风绳拉紧。支墩上纵桥向放置方木，在方木上横桥向放置工字钢，工字钢上放置千斤顶。支墩的高度，应使该处拱肋的设计标高在千斤顶的可调高度以内。支墩顶应搭设工作平台，作为架设拱肋准确就位及空中焊接作业用。平台边应搭设防护栏杆和安全网，以保证空中作业的安全。分节吊装拱肋前，应在地面完成拱肋小节段的拼组，拼组完毕后的每一较长节段，线形符合设计要求。拼组时，拱肋应脱离地面足够的高度，以便小节段接口底有足够的焊接空间，为了节省材料和材料的重复使用，拱肋节段下可
9、用方木垛搭设临时分离式支架，水平拼组为佳。方法为：小节段用吊车吊到临时支架上，用吊车结合千斤顶、撬棒调节其位置和标高，用经纬仪和水准仪控制，线形与设计一致时，焊接每两小节段之间的接口，完毕后，撤离吊车并对焊缝探伤。拱肋吊装宜选在气温较低时进行（因温度高时拱肋伸长较大） ，顺序应为先两边后中间，最后为中间合拢段。每一节段就位时，用 2 台经纬仪和 1 台水准仪结合长卷尺，控制此节段的轴线、标高、里程与设计一致。每一节段吊装准确就位后，横桥向两边用缆风绳拉紧固定，接口临时锁固，至合拢段吊装合龙成型后，在支墩上完成拱肋的空中焊接，再撤走合拢段吊车（其他节段接口锁定后吊车即可撤走） ，并对焊缝探伤。6
10、。拱内混凝土的压注钢管拱肋的设计，多为柔性拱。混凝土压注前，计算出拱肋在压注过程中的理论变形情况，决定是否采用扣索调节。跨度不大的拱肋，压注过程中变形不大，加之混凝土压注完毕的变形恢复及吊杆张拉后的变形，一般不设扣索。 压注前，也应计算出第二次压注孔的位置，第一次压注孔一般设在拱脚位置 1.5-2.0m 处。压注孔处设压注插管，与拱肋焊接，与混凝土泵管法兰联结，与拱肋成 30倾角。拱顶设 2 排浆（气）管，高度以能使拱顶混凝土密实为度（给拱顶增加的压强 p=hv;h-排浆（气）管高度，v-混凝土的容重） ，一般高度以 1-1.5m，直径以 2025cm 为宜。压注开始前，移走支墩上拱肋底的千斤
11、顶，使拱肋在压注过程中竖向处于自由状态。从拱脚两边对称压注，至第二次压注孔以下 1m 左右时停止压注，关闭第一次压注孔，换至第二个压注孔继续对称压注，要求接管迅速，尽量缩短时间。排浆（气）孔冒出混凝土后，稳压 2-3min，再短暂压注，再稳压，如此 4-5 次，关闭第二次压注孔，停止压注。24h 后割除压注插管及排浆（气）管，并将拱肋上其口用原割去的钢板焊接封闭.压注时间宜选在气温较低时进行,以免混凝土坍落度的损失、混凝土泵堵管以及混凝土特别是拱内混凝土的凝结速度加快,给压注作业造成困难。压注过程中,应严格控制混凝土的坍落度、泵送压力，用锤击法观测混凝土到达的位置及密实情况，全过程监测拱的线形
12、变化及变形情况，出现异常情况及时处理。混凝土应为微膨胀混凝土，以补偿混凝土的收缩。严格按照设计配合比拌料，坍落度一般为 18-20cm。按设计要求进行 x 射线检测混凝土密实度，有空隙处压浆填充。分离式支墩不予拆除，并在拱肋下搭设其防腐涂装工作台支架或吊架。7吊杆的安装张拉工作台的搭设。搭设的防腐支架或吊架可作为安装吊杆的上作业平台，梁部底支架作为吊杆安装及张拉的下作业平台。拱内混凝土压注完毕即可安装吊杆。用吊车通过吊环钩住吊杆上锚头，吊至拱肋预埋管正下方，用手拉葫芦配合将吊杆上锚头穿过拱肋预埋管，安装偏转装置和上端螺母。将吊杆下锚头穿过纵梁预埋管，安装偏转校正装置和下端螺母。安装吊杆上、下减
13、震器。 待拱内混凝土达到设计强度后，按设计要求的批次、顺序、张拉应力对吊杆进行张拉，同一纵梁的两根要同步、对称进行，张拉数据应详细记录。安装吊杆防水罩、锚具保护罩。8纵梁、横梁预应力第二批张拉张拉要点同第一批张拉。9桥面合拢段混凝土的浇筑及人行道挑臂混凝土的浇筑这两个工序可以颠倒或同时进行，视施工情况方便而定。合拢段浇筑前，应对其底模再次顶紧，因浇筑中横梁这道工序包括中横梁两边部分的桥面板内容，因这部分桥面板混凝土收缩，在浇注合拢段时，混凝土浆渗入收缩的缝隙，影响桥面板底混凝土的外观质量。同时应拆除完已浇的部分桥面板的侧模、凿毛并清理干净。人行道挑臂和桥面合拢段混凝土浇筑，同一般混凝土施工，不
14、再述。10吊杆调索（张拉）待桥面合拢段和人行道挑臂混凝土达到设计强度后，按设计要求对吊杆第三次张拉调索，要点同 7 中所述。11.拆除梁底部支架。拆除过程应注意安全。12.拱肋的防腐涂装表面的清理：将拱肋表面油污、混凝土、焊疤等清理干净，并用打磨机除锈，凹陷大于 2mm 的，用专用树脂加入 120%200%填料调成不可流动的糊状物进行刮填至表面光滑流畅，要求附着牢固，固化后打至光顺流畅。按选择的防腐涂装工艺进行施工。要求表面光滑，颜色均匀，起到防腐效果。五主要材料（见表 1）主要材料 表 1序号 材料名称 单位 数量 说明1 支架（墩）杆件 t 视具体情况而定 2 20 工字钢 根 2 根/支墩 长度同拱肋宽水平投影3 钢丝绳 根 1 直径长度按吊装方案定4 10 缆风绳 根 5 根/节口 长度视具体情况定5 枕木 根 视梁部底支架图而定6 方木 m 3 视组拼小节段数量及支架（墩）情况定六主要机械机具（见图 2）主要机械机具表 表 2序号 名称 型号规格 数量 说明1 罐车 6 m 3 4 台2 装载机 950B 1 台3 混凝土搅拌机 强制式 JDY500 3 台4 吊车 12t、20t、50t 各一辆5 混凝土泵 HBT60A-1406 3 台 其中一台备用6 电焊机 直流 3 台 7 电焊机 交流
