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1、科学技术 姜圩大桥系杆拱施工技术方案 吕国军 盐城 市响 水县 交通局 江 苏 盐城2 2 4 0 0 0 【 摘要 】本 文以姜圩 大桥 为例 ，对预应 力混凝 土 系杆拱施 工方法进行 了阐述。实践证 明采用该 方法施 工简便 、支架承载力 大、拼装 灵 活快捷 ，上部 结构工作 面大，桥 面框格 梁体 系及拱 肋皆在 支架上 一次性 浇注完成 。不仅保证 了大桥整体结构安全及施工质量 ，同时也确 保 了公路的运营和行车安全，最终提前了工期、节省了费用，取得了较好的经济效益。 【 关键 词】 系杆拱拱 肋；支架； 吊杆； 吊装；张拉 1 、工程概况 姜圩大桥工程系盐城市响水县撤渡建桥项 目
2、 工程地点位于响 水县运河镇与张 集乡交界处的通榆河上 设计荷载为公路 l I 级 ，全 桥长 3 7 3 0 6米 设计跨径 为 62 0米 先张法预应 力空心板梁+8 6 9 米单 跨预应 力混凝 土系杆拱+ 8 X 2 0 米先张法预应力空心板梁 ，桥 面 净宽 1 O m 通航净空 7 0 X 7 0 m，计算行车速度为 6 O公里 小时。 主桥上部为 8 6 9 m 单跨预应力混凝土系杆拱 ，为刚性系杆 拱 计算跨径 8 5 m 拱轴线为二次抛物线， 矢跨比为 1 5 矢高为 1 7 m 。 拱肋采用等截面“ l ”字型截面拱肋高度 1 6 m宽度 1 3 m；系 杆采用等截 面箱梁
3、 高 1 8 m，宽 1 3 m；吊杆 间距 为 5 m每片拱 片共计 1 6 根，吊杆采用带 P E S 护层的平行钢丝成品索。 主桥下部结构采用柱式墩 、钻 L 灌注桩基础。每墩基础采用 8 根直径为 审1 2 m 的钻孔灌注桩。引桥下部结构采用双柱式 柱距 5 4 m柱径 1 O r n 基础采 用直径 为 由1 2 m的钻孔灌注桩 。桥台采 用桩柱式桥台 基础采用直径为 1 3 m 的钻 L 灌注桩。 2 、施工顺序 2 1施工主墩下部结构 利用主墩承台立支架 另外施工 4 个 临时墩， 在墩顶上用4 ) 3 0 钢管立支架， 在支架上用贝雷片搭设桁架 作为安装系杆拱的支架。 2 2系
4、杆拱采用在场地上整体放样 分段预制。 2 3、安装系梁 。先 安装右侧系梁 再安 装左侧 系梁 ；施工合 拢段。 2 4、安装端横梁及 4 #、7 #、1 O #、1 3 #中横梁 ，待湿接头 达到设计要求的强度后 张拉该批横梁的第一批钢束 即 N 2钢束 。 2 5、张拉系杆的第一批钢束 ，即 N 1 、N 4钢束 。 2 6、搭设拱肋 支架 ，安装拱肋并进 行合 拢段的施工 ；同时安 装风撑。 2 7、安装 吊杆及剩 余的横梁 待湿 接头达 到设计要求的强度 后 ，张拉该批横梁的第一批钢束 即 N 2钢束 。 2 8进行 吊杆 的第 一次张拉 张拉顺 序为 ：8 # 、9 #一6 #、 1
5、 1 #一 4 # 1 3 # 一 2 # 、1 5 # 一7 # 1 0 # 一 5 # 、1 2 3 # 、 1 4 # 一1 # 、1 6 #。 2 9解除系梁支承 ，安装行车道板 张拉横梁第二批钢束 即 N 1 束 。 3 、施工方案 3 1 临时墩及安装支架的施工 3 1 1 临时墩的施工 全桥共设置 6个临 时墩 ，第一排 临时墩在施工好 的承 台上，第 二排临时墩在水中，距第一排临时墩 1 4 m，第三排临时墩在水中 距第二排临时墩 1 3 m。其跨径分别为 1 4 m、1 3 m 2 7 m、1 3 m、1 4 m。 第一排临时墩在承 台上设置 在承 台顶面预埋钢板 在预埋钢
6、板上竖立 4 根 3 0 钢管 上端与预埋在盖梁侧面的钢板连接 钢管 上横桥向焊双 3 O #工字钢 第二排临时墩分为两个墩 基础为 2 5 木桩， 每墩共计 3 O 根， 其顺桥向间距 0 7 5 m横桥向间距 1 0 m纵横用方木打剪刀撑 木桩上横桥向架设 2 5 c m 方木 方木上顺桥 向安装 贝雷片支架作 为 分配梁 在此贝雷架上安装横向两层贝雷架 其中上层贝雷横向通 长，起横向联结作用。 见下图 1 ) 一墨 囊薯 ： 曩 ：曩薯 “ 谚 4 图 1第二排临时墩支架 图 第三排临时墩分为两个墩，基础为 8 0 钢管桩每墩计 6 根， 其纵 向间距 为 2 5 m 横 向间距 为 2
7、 5 m 纵横 用 1 O #槽钢打剪刀撑 ， 桩上纵横用双 3 O #工字钢焊接成整体，在其上面安装 3 0钢管立 支架， 支架间用2 0 #槽钢横向联结 支架高度根据临时墩的标高及 安装高度确定 。( 见下 图 2 ) 图 2 第三排 临时墩 支架 图 3 1 2系杆支架 的施工 在 临时墩 支架上安装贝雷桁架 左右 侧各 6条龙 ，贝雷架用 9 0 c m封头联结 两侧贝雷桁架每 9 m用 1 6 #槽钢横向联结。贝重 桁架 顶标 高根据梁底标高确定 。( 见 下图 3 ) 图 3系杆 支架安 装图 在 贝雷桁架 上系梁 支点处横 向放置双 2 O #工字钢 ， 工字钢 用电 焊焊成 整
8、体 。工字钢上放 置砂 顶 砂顶预置高度根据计算的标高确 定 为防止砂顶下沉 ，根据计算 的高度用千斤顶预压 。砂顶放 置位 置在距 系梁端 0 2倍长度 。 主桥 两墩净跨 8 2 3 2 m由于单 片贝 雷长度 为 3 m，其安装好长 度为2 7 节8 1 m两端各有0 6 6 m用 1 0 #槽钢焊接成调节段 与预 埋 在桥墩 盖梁侧面 的钢板焊接成 整体 。 3 1 3支架内力计算 ( 按单片拱片计算) 荷载组成贝雷桁架 由 6条龙拼装而成 贝雷 自重荷载( 包括 其它小构件)为 0 8 t m；系梁荷载 为 4 t m；拱肋 A荷载 5 2 t 拱 肋 B荷载 5 9 t 拱肋 中荷
9、载 6 9 t ；拱脚重 8 4 T；拱肋支架每个 重 5 t ： 先期安装 4个中横 梁 每 个重 2 3 t 个。 支架 受力图 4 【 I I l出 l U l _L n I L _L L ! L L 图 4支架受力图 支座 反力 见支座反力图 第一排临时墩支座反力 6 3 0 4 K N ，第二排临时 墩支座反力 1 3 1 2 3 K N 第三排临时墩支座反力 2 3 1 1 5 K N 。第一排 临时墩基础利用主墩承台不必验算。第二排临时墩基础用 2 5 木桩 共计 3 O根 ，单 桩承 载力 P =I 3 1 2 3 0 = 4 3 7 T 。 根据 河床测量 与地质 资料显 示
10、，水 深为 3米 上层土层 为淤泥 质粉质粘土层厚为 7 6 m 极限摩阻力 T i 取为 2 5 k p a ，则根据桩 的侧 向摩 阻力计算单桩承载 力为： P =1 2 UI i T i ( U为桩周长 为入土深度 r i 侧向摩阻力) 2 01 0 4 科 学技 术 =1 2 X 3 1 4 X 0 25 X 2 5 I I =4 3 7 求得 ：f i = 4 5 m 则桩 的入土深度为 4 5 m。 第三排 临时墩基础 用 8 0 钢管桩 共计 6根 ，单桩承 载力 P =2 3 1 2 6 =3 8 5 T。 根据河 床测量与地质资料显示 水深 为 4米 ，上层土层 为淤泥 质粉
11、质粘土，层厚为 7 6 m 极限摩阻力T 取为 2 5 k p a ；下层为粘 土 ，层厚达 5米 极限摩 阻力 i 取 为 4 0 k p a ，则根据桩的侧 向摩阻 力计 算单桩 承载 力为 ： P =I 2 uI i Ti(u为桩 周长 ， 1 i 为入土深度 Ti 侧向摩阻力 ) ：1 23 1 4O 8 ( 2 5 7 6 + 4 0Xl i )=3 8 5求得 ：J =2 9 m 则桩 的入土深度= 7 6 +2 9 +1 5( 河床冲刷 )：1 2 O m。为 了保 证万无一失 对每根钢管桩都按照要求的承载力进 行静压 。 支架 强度验 算 系梁支架的内力图见剪力图、 弯矩图 计
12、算中取贝雷片的截面 面积 5 0 9 6 c m ， 贝雷片的惯性矩 I x = 2 5 0 5 0 0 c m 允许 M= 9 7 5 K N M 允许 剪力为 4 1 6 T 则 系梁支架的抗 拉刚度 E A= 6 X 5 0 9 62 1 0 1 o 2 1 O =6 4 2 0 9 6 T，抗 弯 月 0度E l = 6 2 5 0 5 0 0 1 0 -8 x 2 1 0 1 0 6 1 0 =3 1 5 6 3 0 T m 由图可 知 ， 支架最大弯矩为 M=5 1 5 2 K N M 支架容许弯矩 M=6 9 7 5 =5 85 0 KN M，支架最 大剪 力1 6 8 8 K
13、N 支架容 许 剪力 6 41 6 =2 4 9 6 K N。 变形计算 支架挠 度见挠 度图 由图可知 ，支架最大挠度 变形 5 2 5 mm 支架允许 变形 为 L 5 0 O 一2 7 O 。 0 5 。 0 ：5 4 mm。支架 的支座 反力、弯 矩 、剪力 挠度验算是通过计算机 力学程序实现的。为了保 证安全 系数 中间 3跨 贝雷桁架 上下用加强弦杆加强。 3 2 系杆拱预制 系杆拱采用在场地上 整体放 样 分段预制 右侧拱 片预 制好 后 在其上面铺设底模预制左侧拱 片。 3 2 1 场地准备 预制场地选择在河东岸桥北侧 的河堤 上。先进行场地整平 ，再 用打夯机夯实 保证场地不
14、下沉 。 根据 拱片形状 用 C 2 0混凝 土硬化 场地 其尺 寸比拱片大 3 0 c m，厚度 1 0 c m。在硬化好 的场地上根据 图纸 尺寸精确放样 。 根据放样 的边线立模浇筑 混凝土底模 ，施 工时注意混凝 土表面 的平 整度及边线 的顺直 ，底模厚度 7 c m。在底模 内预留 巾 2 0 P V C管道 ，间距 7 5 c m用于对拉螺栓 。 施工底模 时预留端 横梁 、中横 梁，风撑 的位置 在其外框 线内用土填实 以便 钢筋安装时预埋钢筋 。 3 2 2 立模 外模 面板 采用竹胶 板 ，骨架采 用 5 c m5 c m方木 在制作模 板 时 ， 方木全 部用刨床剥平 使
15、方木厚度一致 保 证模板的平整度。 模板相互 问连接处 采用企 口咬紧 ，并贴上海绵 防止 漏浆。竖向用槽 钢 、螺丝 固定 。 在模板上根据 图纸规定 的位 置安装固定锚垫板 为防止 漏浆 锚垫板与模板 、锚 垫板 与波纹 管问用海绵塞实 。 系梁 为箱型结构 ，内箱模 板在混凝土浇筑后无法拆 除 故 内箱模板采用一次性模板 模板面板采用 1 5 mm胶合板 骨架采用 3 c m5 c m 方木 做 成箱 型 ，上下留置浇筑混凝土的孔 洞，在混凝 土浇筑过程 中适时封堵 。 3 2 3混凝土浇筑 ( 略 ) 3 3系杆拱安装 1 )支架措设 完成后 ，对支架进 行预 压 以检验 支架的承载能 力， 同时测出支架在设计荷载作用下的弹
