系杆拱桥施工方案比较与选择

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1、系杆拱桥施工方案比较与选择 摘要：笔者在下文对先梁后拱式系杆拱桥的三种设计、施工方案 的技术可行性、经济性、工期及安全进行了比较，供同行参考。 关键词：系杆拱桥；施工方案；比较；选择 、 工程概况 主桥采用刚性系杆刚性拱肋的钢管砼系杆拱结构，系杆跨径为 77.7m，计算跨径为 70m 矢高为 14.801m，矢跨比 D1/5，采用二次抛 物线线型，拱 轴线方程为 Y=(4fx/L2)(L-x)，其中 L74.006m，f=14.801m 。系杆采用高 1.8m ， 宽 1.4m 矩形空箱断面， 拱肋采用单根 1100钢管， 钢管采用 Q345C ，壁厚 16。风撑为中 间一字撑、两侧各一 K

2、撑，其中一字撑及 K 撑横管为 1100 钢管， 钢管采用 Q345C，壁厚 16。K 撑撑脚钢管 为 400钢管，钢管采 用 Q345C，壁厚 12。吊杆采用 OVMLZM7 37I 型成品吊杆，吊杆 间距 4m，全 桥计 217 根吊杆。 对应吊杆处设置内横梁，在横梁之间 安装桥面板。 系杆拱桥跨高水河，规划 III 级航道，标准通航 净空为 607m。设 计最高通航水位 8.33，河道在南水北调调水期常水位为 7.0 左右。系 杆底高程为 15.80。 、 系杆拱桥设计施工顺序（系杆现浇、完成系杆层后安装拱肋） 1）工厂加工钢管， 现场预制中横梁，达到强度后，张拉中横梁第 一批预应力钢束

3、； 2）搭支架现场分三段浇注系杆及拱肋预埋段、端横梁；3）浇注系杆两道湿接缝； 4）待系杆和端横梁达到强度后， 张拉端横梁预应力钢束，张拉系 杆第一批预应力钢束； 5）安装中横梁，张拉横梁第二批预应力钢束； 6）安装行车道板； 7）桥面搭设支架，安装拱肋钢管、风撑钢管； 8）灌注拱肋内混凝土； 9）安装吊杆，拆除拱肋安装支架，张拉吊杆； 10）拆除桥下临时支架; 11)张拉系杆中第二批预应力钢束； 12）施工桥面二期恒载； 13）安装伸缩缝，完成全桥施工。 三、原设计方案现浇支架计算 (一) 、荷 载 1、行车道板重 13025/（742）=22KN/m 2、中横梁重 0.768.52517/

4、（692）=20KN/m 3、系杆重 （41.41.83.21.20.8 3.220.10.1）25/4=44.2KN/m 4、施工荷载 10KN/m 5、贝雷自重（一节长）（1）贝雷片 52.7=13.5KN （2）加强弦杆 520.8=8KN （3）贝雷销 540.03=0.6KN （4）支撑架 20.2120.4=1.2KN （5）弦杆螺栓 1020.0074=0.15KN （6）支撑架螺栓 240.0069=0.17KN 小计 23.62KN 合 7.87KN/m 吊杆张拉前的支架计算 荷载组合（12345） 合计 104KN/m，取安全系数 K=1.2 q= 125KN/m （二）、

5、受力分析 1、受力简图q=125KN/m 贝雷支架受力 简图 2、内力图剪力图 700KN -1550KN 1875KN -1875KN 1550KN -700KN 弯矩图 1960KN-m 6413KN-m -7650KN-m 1960KN-m -7650KN-m （三）强度校核 最大弯矩 7650KNm1687.550.8=6750 KNm 5 片贝雷抗弯强度不满足，需 6 片贝雷才能满足抗弯强度要求。 最大剪力 1875KN245.250.8=980.8KN 不满足 考虑贝雷片自重，需采用 6 排双层贝雷才能满足抗剪要求。搭设双层 贝雷支架后，通航孔净空高度只有不到 4 米，不能满足通航

6、要求。 四、建议方案( 少支架预制安装) 由于高水河桥在施工区域的特殊性，北侧 40 米就是老的进闸桥， 老桥通航孔与新桥通航孔并不重合，故采用现浇支架法施工，通航高 度、宽度及通航安全很难保证，采取无支架整片吊装的条件又不具备、 且线型很难控制。项目部建议采用少支架预制安装施工方案。系杆、横梁及行车道板全部采取预制安装。 施工顺序如下： 1）工厂加工钢管， 现场预制中横梁、系梁中间三大段及拱脚段及 端横梁，达到强度后，张拉横梁第一批预应力钢束； 2）搭支安装拱脚段、端横梁、系杆中间三段及 1#、2#、5#、6#、12#、13#、16#、17#中横梁； 3）浇注系杆、端横梁及第一批中横梁湿头；

7、 4）待系杆和横梁湿接头混凝土达到强度后，张拉端横梁、第一批 中横梁第二批预应力钢束，张拉系杆第一批预应力钢束； 5）桥面搭设支架，安装拱肋钢管、风撑钢管，灌注拱肋内混凝土；6）拆除桥面支架，按顺序对吊杆进行第一次张拉； 7）拆除桥下临时支架; 8）张拉系杆中第二批预应力钢束； 9）安装剩余中横梁，浇筑湿接头，张拉第二批中横梁第二批预 应力； 10）安装行车道板; 11)现浇调平层； 12）现浇护栏和水泥混凝土面层； 13）吊杆第二次张拉，成桥。 五、两种方案比较 1、工况条件的要求 第一种方案：（1）要求两岸都有交通条件，可以提供混凝土； （2）整个施工期间要求断航，时间大约为一年。 第二种

8、方案： （1）一侧有交通条件，可以提供混凝土； （2）任何可以进行浮吊船操作的河道，不需要整个施工期断航， 只需要在浮吊船操作过程中断航，间歇性断航时间约为每天 8 小时， 计 15 天。 2、工期 考虑预制构件在做基础灌注桩及下部构造时完成。 第一种方案：支架搭设 2 个月，支架预压 1 个月，分三段浇筑系 杆、拱脚段及端横梁 3 个月， 浇筑系杆二道湿接头、等强及张拉端横 梁半个月，安装中横梁、浇筑中横梁湿接头、等 强及张拉中横梁第二 批预应力钢束半个月，安装行车道板半个月，在桥面搭设支架、安装 拱肋风撑及灌注拱肋内混凝土半个月，安装吊杆、拆除桥面支架及张 拉吊杆半月，拆除桥下支架 2 月

9、（占用桥梁施工工期 1 天，忽略），张 拉系杆中第二批预应力钢束、施工桥面二期恒载、安装伸缩缝等 1 月， 至支架完全拆除共需 10 个半月，成桥需要 9 个半月。 第二种方案：支架搭设 1 个月，安装拱脚段、端横梁、系杆中间三 段及 1#、2# 、5#、6#、12#、13#、16#、17#中横梁、浇注系杆、端横梁及 第一批中横梁湿头及， 张拉端横梁、第一批中横梁第二批预应力钢束， 张拉系杆第一批预应力钢束 1 个月；桥面搭设支架，安装拱肋钢管、 风撑钢管，灌注拱肋内混凝土半个月；安装吊杆、拆除桥面支架，按顺序对吊杆进行第一次张拉半个月；拆除桥下临时支架 1 个月（占用桥 梁施工工期 1 天，

10、忽略），张拉系杆中第二批预应力钢束、安装剩余中 横梁，浇筑湿接头， 张拉第二批中横梁第二批预应力半个月，安装行 车道板 10 天， 现浇调平层 5 天， 现浇护栏和水泥混凝土面层 10 天， 吊杆第二次张拉 5 天。成桥需要 4 个半月，支架使用 4 个月。 3、质量 第一种方案：（1）因采取支架现浇，存在支架下沉影响线型的问题； （2）因场地条件所限，混凝土只能由高水河东侧接 200 米泵管输送到 仓面，存在堵管等问题，可能导致混凝土浇筑停顿甚至中止等情况发 生，会形成施工冷缝等质量问题。 第二种方案：（1）因构件安装时采用砂筒配合千斤顶等工具，可以 精确调节构件的轴线及高程，不会影响桥梁的

11、线型；现场只浇筑少量 的湿接头混凝土，不存在堵管等隐患，混凝土浇筑质量能够得到保证； 4、安全 水上平台施工，施工周期越长，安全越不能得到保证。故第二种 方案更安全。 5、通航保证 第一种方案不能满足 5 级航道通航净高 5 米的要求，施工期间需 完全断航，断航时间 10 个半月。 第二种方案只需间歇性断航，时间约为每天 8 小时，计 15 天。 6、经济不考虑水上施工的施工难度的影响，钢筋混凝土的人工费等按两 种方案相同计，只 对支架及安装浮吊使用费进行比较。 第一种方案： 因该方案没有考虑施工期间利用拱肋及吊杆承载部分系杆层的 荷载，所有系杆层（包括系杆、中横梁、行 车道板）、拱肋安装支架

12、及拱 肋、风撑的所有重量全部由系杆 现浇支架来承受，故需要支架管 桩 120 根约 120T， 贝雷 800 片，型钢 60T。 施工期材料租金为： 管桩：120T200 元/T 月10.5 月=25.2 万元； 贝雷：考虑加强弦杆等配件租金，按每片 75 元/月计 800 片75 元/片月10.5 月=63 万元； 型钢：60T200 元/T 月10.5 月=12.6 万元； 支架搭 设： 打拔钢管桩： 120 根1600 元/根=19.2 万元； 贝雷搭拆 ： 800 片200 元/片=16 万元； 支架 预压 系杆层、拱肋及施工荷载约 2000T，预压材料费、人工费、机械费 按 100

13、元/T 计，需 20 万元； 安装浮吊使用费 15 万元； 计 171 万元。 第二种方案 因该方案考虑到施工期间利用拱肋及吊杆承载部分系杆层的荷载，故只需要支架管桩 80 根约 80T，贝雷 400 片，型钢 30T。 施工期材料租金为： 管桩：80200 元/T 月4 月=6.4 万元。 贝雷：考虑加强弦杆等配件租金，按每片 75 元/月计 400 片75 元/片月4 月=12 万元 型钢：30T200 元/T 月4 月=2.4 万元 支架搭 设： 打拔钢管桩： 80 根1600 元/根=12.8 万元 贝雷搭拆 ： 400 片200 元/片=8 万元 安装浮吊使用费 27 万元 计 68

14、.6 万元。 两种方案对比表 序号 对比项目 第一种方案 （系杆现浇） 第二种方案 （少支架 预制安装） 1 工况条件 要求高：要两侧有交通条件并 能提供混凝土、要完全断航 要求低：要一侧有交通条件并能 提供混凝土、间歇断航 2 工期 成桥 9 个半月 成桥 4 个半月 3 质量 有较大的质量隐患 质量有保证 4 安全 施工期长，安全隐患大 施工期短，安全隐患小 5 通航保证 不能通航 可以通航，只需间歇性断航 6 经济 施工成本高，支架及吊装浮吊 需 171 万元 施工成本低，支架及吊装浮吊需 68.6 万元 六、结束语邵伯三线船闸进闸桥梁工程第二联系杆拱桥采用少支架预制安 装的设计及施工方案，于 2010 年 4 月份开始搭设支架，至 2010 年 8 月份完成系杆拱桥的施工。在质量、进度、安全、经济效益及通航保证 等各个方面都取得了比较好的结果。 对于工期要求紧的城区系杆拱桥而言，少支架预制安装的方案应是系杆拱桥施工的首选。