无支架先拱后梁系杆拱桥施工技术

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1、无支架先拱后梁系杆拱桥施工技术 摘要：通过上海市嘉(定)金(山)高速公路吴淞江大桥主跨 85 m 系杆拱桥工程实 践，介绍了采用无支架先拱后梁的施工技术。从总体施工方案、施工工艺流程、 端横梁和拱脚施工、钢管拱制作安装、钢管拱肋混凝土泵送、系梁和中横梁预 制安装、吊杆张拉、施工过程中水平力控制等方面进行了阐述，为今后系杆拱 桥施工提供了宝贵的经验。 关键词：系杆拱桥无支架先拱后梁施工技术 1 工程概况 上海 A5(嘉金)高速公路吴淞江大桥主跨采用 85 m 的下承式系杆拱桥跨，桥宽 365 m，钢管拱肋为+90 cm 亚铃式钢管拱肋，拱肋高 2 m，矢跨比为 15。 全桥钢管拱共 4 根，风撑

2、 14 根，桥面铺装设置 2横坡。梁顶面标高桥中心线 处为 11162 m，外侧为 10841 m，左右钢管拱肋中心间距为 1725 m，端 横梁高为 266 m。单片拱肋质量为 65806 t，单根风撑质量 8 t。拱肋焊接 采用坡口焊。OVMDS(K)755 吊杆共有 64 根。预制系梁共有 28 块节段，每段 长 9 m，质量 28 t；中横梁 32 根，每根长 1485 m，质量 68 t。系梁采用箱 形梁，中横梁采用 T 梁。主桥采用 LQZ 一 17500KN 系列球型钢支座。 2 总体施工方案及工艺流程 21 总体施工方案 在主桥施工过程系梁成形之前，需要设置临时支墩支撑拱脚 0

3、 号块的重量，平 衡临时索偏心及拱脚转动等因素产生的荷载。端横梁底部前后两侧设临时钢筋 混凝土限位块，限制支座在桥梁施工过程中产生较大位移。端横梁和拱脚混凝 土一次性浇注成型。钢管拱按设计线形进行厂预制，分段运输至现场进行拼装 成型，利用浮吊进行单片钢管拱整体安装，缆风绳临时固定；钢管拱内泵送 C50 微膨胀混凝土。系梁和中横梁均采用现场预制，浮吊安装，现浇湿接头混 凝土，张拉体内钢绞线。利用系梁上部 4 束 7+j1520 钢绞线作为施工过程中 的临时水平索，分次分批张拉，克服拱脚处的水平推力，最终转换成系梁体内 永久索；吊杆张拉采用千斤顶一次张拉到设计要求索力值。 22 工艺流程 无支架先

4、拱后梁系杆拱桥施工工艺流程图见图 1 基础及墩(台)身施工，拱脚防磕头设置端横梁及拱脚。号段支架及混凝土浇注， 支座限位施工端横梁预应力束张拉压浆安装设备进场检验 拱肋、风撑安 装、焊接顶升设备、管道检验 拱肋微膨胀混凝土泵送吊杆安装 纵梁安装 及湿接头施工，预应力张拉拱肋、风撑加工、运输、现场拼装验收、拱脚处理， 进料口、排气孔设计施工贝雷梁安装 中横梁安装及湿接头施工，预应力 张拉贝雷梁拆除卜+l 吊杆索力调整桥面板施工，预应力张拉桥面铺装、防 撞墙等 微膨胀混凝土配合比设计 图 1 无支架先拱后梁系杆拱桥施工工艺流程图 中国市政工程 2005 年第 6 期(总第 118 期) 梁体现场预

5、制、存放 梁体现场预制、存放 4 施工方法 41 临时支墩施工 拱脚临时支墩采用钢筋混凝土结构。顺桥向布置，与主墩中心距 3 m，临时支墩边缘距承台边缘 10 cm，横桥向位于拱肋中心线上，截面为 80 cm60 cm。 墩顶设聚四氟乙烯滑板，临时支墩与主墩之间采用 2 根28a 槽钢连接，主墩 设预埋件，脱模后焊接(图 2 拱脚临时支墩及支座限位图 42 端横梁及拱脚施工 端横梁为高 25 m、宽 359 m 钢筋混凝土实体梁，两端与系梁 0 号块固结。 系梁 0 号块为预应力钢筋昆凝土实体，上部拱脚处设有法兰盘形式封端钢板及 锚固角钢，中部设有预应力张拉索，下部设有球形钢支座及临时支墩，全

6、桥共 4 个端横梁、8 个系梁 0 号块。 拱脚预埋件安装定位采用稳定的型钢支架，拱脚钢板空间位置采用全站仪进行 坐标和标高监控，利用倒链葫芦进行调整、缆风绳予以固定，在拱脚钢筋绑扎 完毕后进行复测调整，确保拱脚位置准确。 1 6 拱脚钢筋较为密集，为保证结构质量，端横梁和拱脚混凝土宜一次性整体浇注。 可在拱脚顶面预留天窗，方便振捣工人和混凝土泵管进入拱脚内部进行施工， 同时拱脚周围安排多台振捣棒进行联合振捣，从而确保拱脚施工质量。 43 钢管拱制作 钢管拱及风撑均采用厂制，钢管拱轴线为二次抛物线型，矢跨比为 1：5。单拱 运输困难，一般在厂内分段成型，分 3 段运输到现场进行现场拼装。 44

7、 钢管拱和风撑安装方法 单片拱肋在现场拼装完毕后，将缆风绳捆绑到拱肋上，用浮吊进行两点起吊(吊 点间距 20 m，包箍吊点)，同时，两端采用较大吨位的吊车进行配合完成拱肋 翻身，消除拱肋端部与胎座或地面碰撞产生变形。浮吊吊起拱肋行至拱脚正上 方，浮吊徐徐松钩，当拱肋一端与拱脚钢板贴紧时，立即进行点焊固定。另一 端由人工利用倒链葫芦将其拉至拱脚对位，测量检查拱肋轴线，浮吊结合缆风 绳进行调整，锁定缆风绳，浮吊松钩，拆除吊点装置，进行拱脚焊接，完成单 片拱安装。安装完 2 片拱后，随即安装焊接风撑，拆除缆风绳固定设施。 45 拱肋混凝土泵送施工 1)微膨胀混凝土配合比设计：28 d 强度应满足设计

8、强度，膨胀系数为 lxlO- 42xlO ，水灰比小于 04，碎石粒径 525 mm，坍落度 l822 cm，以 20 cm 为最佳，缓凝时间不低于 8 h。 2)钢管拱进料口和排气孔设计：单片拱肋拱脚每处设 3 个泵送口。泵送口设在 拱肋拱脚处内侧，采用加强型泵管，和拱轴线夹角 45。 。每片拱肋设 3 个排气 孔。排气孔设于拱肋的最高点，采用普通钢管。泵送口及排气孔均为,I,lOO mm+125 mm，排气管长 15 m 左右，以增加顶部混凝土的密实度。 3)泵送顺序：下圆钢管(下仓)一上圆钢管(上仓)一中间矩形(中仓)，间隔时间 为 7 d，混凝土强度应达到设计强度的 8090。 4)泵

9、送速度：混凝土采用匀速对称、慢速低压的原则，确保两对称段混凝土同 时泵送，其顶面高差不大于 1 m，泵送速度以 1520 m3h 为宜，保持压送畅通 及连续性，4 台泵的泵送速度应尽量一致。 46 系梁施工 1)安装顺序：平索放松，应力归零，然后再张拉至从两边向跨中间隔安装，半 幅桥 2 根系梁对称进行。 2)标高调整：系梁预制段利用浮吊起吊到位后，将吊杆下端穿人系梁预留孔内， 下端安装吊杆纠偏装置并拧紧锚头螺帽，进行标高测量，再行拧紧或拧松锚头螺帽进行系梁标高初步定位。等全部预制段安装完毕后，对全部预制段标高进 行复测，利用张拉千斤顶在拱肋顶部张拉吊杆进行标高精确调整。 3)湿接头施工：吊杆

10、标高调整完毕后，进行系梁平面位置调整和定位连接，调 整方法为利用倒链葫芦将预制段中心位置及水平进行调整并将部分湿接头钢筋 进行焊接，连接波纹管，吊模浇注混凝土。 4)转换：系梁上层混凝土浇注前，对临时水平索的加劲波纹管进行检查。对波 纹管接头和破损处进行套管修复，保证混凝土浇注过程中不漏浆堵管。待湿接 头混凝土强度达到设计强度的 80后，张拉系梁下部预应力筋，将上层的临时 水平索放松，应力归零，然后再张拉至设计控制张拉力、压浆，临时水平索转 换成永久索。 47 中横梁施工 1)安装顺序：半幅桥共 l6 根中横粱，自边向中一次 23 根依次交替进行安装。 2)安装固定体系：由于中横梁两段与系梁间

11、采取湿接头连接，中横梁安装就位 后无任何支架支撑，因此，采取在系梁上放置加强性贝雷梁作为临时受力梁。 利用浮吊将中横梁起吊就位拧紧临时吊杆上下螺帽将中横梁固定。 3)安装方法：浮吊吊起中横梁移动就位。依靠钢丝绳牵引浮吊缓慢转身，准确 就位后，然后再启动移位装置。在中横梁超过纵梁顶面 15 cm 时，人工将贝雷 梁剩余 2 节桁架及连接件分别与中横梁上的 12 m 贝雷梁连接，形成 18 m 贝雷 梁，中横粱缓慢下放，贝雷梁两端落座，使贝雷梁 4 脚保证密贴不悬空，中横 梁再次慢慢下放，将 4 根,1,3o mm 的冷拉级钢筋分别从上扁槽钢担横梁的, 1,32 mm 的钢板孔中穿过，拧紧螺帽。浮

12、吊扒杆放松，将中横梁再次慢慢下放， 4 根,1,3o mm 的冷拉级钢筋同时受力。检查中横梁的顶面标高无误后，松绳 解钩，即完成中横梁安装。 48 施工过程中水平推力控制 在钢管拱安装、钢管混凝土泵送、系梁预制段吊装时，而桥梁受力结构未形成 前，均对拱脚产生水平推力，支座都会产生较大位移。当支座限位块满足不了 时，将会发生较大的破坏，甚至导致桥梁结构破坏。因此，整个吊装过程中， 须对临时水平素进行不断张拉，以克服对拱脚产生的水平推力。张拉控制的原 则是支座(拱脚)前后位移不超过设计规定值5 mm，张拉时须对拱脚和支座的 位移情况进行现场测量监控。 5 质量控制措施 1)严格控制原材料质量，禁止

13、使用不合格材料或半成品。 2)对首次采用的钢材、焊接材料、焊接接头型式及焊接方法等，进行机械性能 和焊接工艺等试验，需进行焊接工艺评定；焊缝质量应 100进行超声波探伤 检查，重要部位或特殊部位还应进行一定比例的 X 光拍片。 3)做好微膨胀混凝土的配合比设计，严格按照配合比施工，控制泵送速度，确 保钢管拱肋内混凝土浇灌密实。常规检测方法采用小铁锤敲打钢管和超声波检 验其密实度，钢板与混凝土间有否空隙，对于空隙大于设计要求的部位，采用 钻孔压浆进行补强。 4)混凝土泵送保证措施：配备足够的运输车辆和输送泵，泵送施工不得间断。 对于两根拱组成的单幅桥梁，混凝土泵送时保证 4 台工作泵和 2 台备

14、用泵；对 于由 3 根拱组成的全幅桥，混凝土泵送时保证 6 台工作泵和至少 2 台备用泵。 另外还应配备足够的备用管道。 5)拱脚焊接质量和混凝土防裂控制措施：在拱脚钢板内侧，以钢管拱焊接环缝为中心黏贴 20 cm 宽石棉布隔热，拱脚混凝土作一次性浇捣，避免拱脚后混凝 土收钢管拱安装时，焊接所形成的高温使该区域的混凝土开裂破坏。同时，在 拱脚焊接时采取降温措施，采用低电流、间断焊，防止热量集中。 6)钢管拱线形控制措施：按照设计进行钢管拱预拱度设置，严格按照钢结构制 作、运输、存放工艺进行钢管拱的加工、焊接、运输和现场拼装。作好切割和 安装时的温度修正。确立正确的吊点位置和吊点形式，并做好空中翻身时拱肋 端部的辅助吊点，消除较大变形和永久性变形。制定合理的混凝土泵送顺序和 构件安装顺序，控制施工速度，加强施工监控，确保钢管拱线形满足设计要求。7)系梁、中横梁的湿接头混凝土强度达到设计强度的 80后，方能进行预应力 张拉作业。预应力张拉采用应力和应变双控，压浆应在规定时间内(24 h)完成。 临时水平索采用分级放张卸载。 8)吊杆张拉前，必须对吊杆的实际拉力进行测量，依据测力结果，计算实际张 拉力增量，自两端向中间对称进行吊杆张拉。张拉前后，应对拱肋和系梁进行 标高、偏位、应力、应变测试。