下承式钢筋混凝土系杆拱桥安装技术方案.doc

下承式钢筋混凝土系杆拱桥安装技术方案

摘要：本文根据下承式钢筋混凝土系杆拱桥施工的实际情况，对该桥的安装方案进行了详细的说明，对同类型桥梁的安装具有重要的参考价值。
关键词：系杆拱桥　安装　方案
一、工程概况
某桥位于我市县级道路上，是我市滞洪区内的重要撤退桥梁。原桥年久失修，已成危桥，本次对其进行拆除重建（老桥暂不拆除，待新桥安装完毕通车后再拆除）。
该桥主桥上部结构为下承式钢筋混凝土系杆拱，拱肋为混凝土结构，跨度为75米，水面至拱顶高度24米，水面至桥面高度为8米，拱肋净距为9米，主桥上部系杆2根、端横梁2根、中横梁12根、风撑5道、吊杆单侧12道、拱肋2道。下部结构采用方形实体桥墩，肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。
二、系杆、拱肋施工工艺
本工程系杆共计2根，采用箱形截面,单根长75m，宽1.2m，高1.8m(拱脚处加高至2.65m)，空心矩形壁厚为22cm，在吊杆位置1.0m范围及根部6.15m范围内加强为实心矩形。拱肋为等截面的工字形截面钢筋混凝土构件，高1.6m，宽1.2m，拱脚处为实心矩形截面。
原系杆施工图按支架现浇法设计，根据现场的施工条件及通航的要求，现更改采用现场分段预制法。系杆两端18.35m、中部26m采用现场预制法，待系杆预制混凝土达到强度后采用浮吊进行安装。分段预制长度方案得到设计认可，并把预制系杆主筋配筋进行了加大，以确保该段系杆吊装过程安全而不出现裂缝。
拱肋整体放样分段预制，共10片。湿接头长度为60cm，湿接头钢筋焊接采用绑焊，混凝土浇制采用同强度微膨胀混凝土浇制。
三、吊装工艺
吊装采用浮吊（起吊重量为150T）进行安装，安装前先协调航道有关部门，实施断航。系杆先吊装北侧预制段，再吊装南侧预制段。拱肋采用钢管桩基础，搭设贝雷梁支架，用浮吊分段安装的工艺，先上游后下游，先两端后中间合龙。
1、支架搭设
系杆的安装支架设计，两端充分利用承台，水中部分在拱肋湿接头的正下方分别采用钢管群桩，桩顶用纵向、横向I32工字钢联系组成支墩，其上安装架设贝雷梁。
拱肋安装在对应湿接下部施打钢管群桩作为支墩，每组6根钢管桩用I32工字钢联系。12组支墩之间采用贝雷片横向、纵向连接各组支墩，形成一个整体框架，落架设备采用砂筒。在贝雷梁上精确放出满堂支架平面位置，支架高度和高程按拱肋的下翼缘坐标准确放出，并按设计要求预加预拱度。支架搭设完毕后，在贝雷梁顶上放出系杆中心线，同时在系杆顶面放出拱肋中心线，以便检查拱肋安装质量。拱肋支架采用满堂式支撑体系。如下图所示：
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下部支架采用Ф50mm钢管桩拼组而成，水中部分6根一组，间距1.8m，两端桩顶高程26.045m，向中间起拱，拱度同系杆起拱值一致。贝雷片采用4榀，规格1.5×3m，横向间距0.8m，
上部支架工作高度13.3m，宽1.8m，采用Ф50mm钢管拼组而成，沿桥轴线方向钢管间距为100cm，横向为40cm+30cm+30cm+30cm+50cm，竖向间距为80cm，支架脚手杆底部分别坐落于系梁支架、老桥上。考虑主拱支架矢高较大，宽度较窄，如遇大风易晃动，故在支架每边各设两道缆风，以增加支架的整体稳定性。缆风位置设在距系梁顶6.15m处。钢管桩、工字钢、贝雷梁均按结构荷载计算结果确定其截面尺寸。
2、系杆及拱肋安装
支架预压、浮船锚定后，采用两点吊捆绑吊装，吊点位置设在0.25L 处，为确保构件起吊后，其轴线在同一竖直平面内，吊点位置保持位于顶面正中（设计状态）。为防止节段安放时下滑，在支架上设置防滑构件。
系杆吊装顺序：左中→右中→右上→左下→右下→左上；系杆就位后，安装4#、9#中横梁，现浇湿接头，待横梁达到设计规定的强度后，用YCW-150 型千斤顶双向张拉中横梁预应力束。
拱肋吊装顺序：下右C→上右C→上左C→下左C→下左B→上右B→下右B→上左B→上中A→下中A。节段就位后，先临时固结，检查轴线偏位、下底面标高和吊杆位置，焊接湿接缝钢筋，浇注湿接缝。施工时注意绑扎好波纹管接头，焊好预埋筋与横梁主筋接头，并将横梁与系杆的结合面凿毛冲洗，为防止横梁与系杆混凝土结合处产生收缩裂缝，在混凝土中加入具有微膨胀功能的JM—Ⅲ型外加剂。待湿接头混凝土强度达到设计值时，接着对称张拉系杆预应力束。同时，吊装前将风撑位置线标注出来。
3、安装吊杆钢管及风撑
吊杆钢管在吊装系杆和拱肋前先安装，最后调整其中心位置、垂直度等，风撑安装时搭设工作平台，工作平台固定在拱肋上，将风撑就位后，调整其与拱肋上标注的位置线对准，然后焊接。
4、穿吊杆钢丝，吊杆初张拉
（1）、吊杆高强钢丝下料编束、冷镦穿束。
①钢丝下料编束，冷镦穿束。
用调直机一次完成开盘、调直及下料工作，下料在一定的拉力下进行，钢丝束下料用砂轮切割机割，在同束钢丝中，下料长度相对差值严格控制在±2mm 以内。
②穿束冷镦
首先采用LD20k 型液压冷镦机进行冷镦，镦头应圆整不歪斜，并取镦头总数的3%作抗拉试验，试镦合格后正式镦头，镦头油压取镦头器的额定油压，为保证镦头不歪斜，被镦的钢丝端面应与母材垂直，镦头的偏心度不超过1mm。
将张拉端钢丝冷镦后逐根穿入锚具孔内，将编束的钢丝束由吊杆上端连同锚环（卸去锚圈）往下拉80cm 左右，然后在系杆下端完成固定端镦头，再将钢束往回拉，拧好锚圈。
（2）、 吊杆初张拉：
吊杆张拉是成桥最关键的工序，吊杆张拉必须严格按设计规定的张拉力和规定顺序，用2台YCW—250 型千斤顶（配工具拉杆及撑脚）张拉两片拱肋吊杆对应钢束。每根吊杆张拉都遵循以下程序：
0—→初应力—→100%σi1（持荷载2min）—→（锚固）
σi1为每根吊杆第一次张拉控制应力，按设计要求取定，张拉以双控制，并注意做好张拉记录。
5、张拉中横梁
按顺序张拉吊杆第一批预应力后，拆除临时支架，拱肋落架，形成裸拱结构，钢筋混凝土组合构件形成并参加受力，落架设备采用砂筒。安装其余中横梁，并张拉中横梁第一批预应力，张拉顺序由支点向跨中进行。在横梁对应位置刷一层C40 水泥砂浆，安装行车道板后，张拉全部中横梁第二批预应力钢束N2、N3，压浆封锚。
6、吊杆第二次张拉
用YCW—250 型千斤顶进行吊杆第二批预应力束张拉，张拉钢束及张拉顺序按设计要求，具体程序同第一批钢束张拉。
至此，桥梁主跨的安装工作全部完成。
四、吊装中几个主要问题
（1）、支架搭设尽量采用钢贝雷，以消除支架点节非弹性变形。
（2）、择优质锚具并进行严格检测，校好千斤顶和油泵。混凝土达到规定强度后，方可进行张拉，张拉时严格控制好张拉力，并以伸长值作校核。施工中注意观测构件上拱值和压缩值，并与理论值作比较。
（3）、施工中必须保持对称施工，严禁单侧加载。
（4）、系杆和横梁施工由两端向跨中对称进行，以保证支架变形保持均匀和最小。
（5）、按照由两端向跨中的顺序依次铺设行车道板并按此顺序浇筑桥面铺装。
（6）、下部支架及拱肋安装支架搭设完毕后，应对其平面布置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性作全面检查，合格后方可进行下道工序。
（7）、因高强钢绞线下料要求很严，每根吊杆高强钢丝下料前，应再次测量吊杆实际长度从而决定下料长度。吊杆张拉必须分期、分批、多点对称地逐步加载，第一次和第二次张拉完成后，吊杆内力须经多次调整。
五、结束语
该桥为我公司首次承接的下承式钢筋混凝土系杆拱桥，其主跨的安装是工程最大的难点，经过多方案比较后，我们采用了此种安装方法，顺利完成了桥梁的安装工作，目前该桥已通车运行良好，该安装方案可以作为下承式钢筋混凝土系杆拱桥的安装方法进行推广。
附： 26m中间预制段系杆钢管桩支架验算
26m直线段系杆，在预制梁下部贝雷片上均匀铺设枕木，作为分布系杆梁的底座，两侧利用③号钢管桩支墩作为竖向支撑,
(1)、系杆的重量计算：
1）、26m系杆混凝土的自重：G=175.4/150*26*2.5=76t
2）、26m贝雷梁（一节1.5*3m）自重： 4排×8节×0.275=8.8t
3)、系杆内木箱模板: 0.1*26=2.6T
考虑安全系数K=1.2，总重：1.2*(2.6+76+8.8)=104.88T
均布荷载：q =104.88t/26m=4t/m

(2)、系杆下工字钢验算：
钢管桩顶横梁采用I32a拼成，系杆下工字钢采用其力学性质如下：
L=1800mm δ=215N/mm2=2150kg/cm2 W=692cm3
I=11080cm4 E=21×105N/mm2=21×106kg/cm2
该工字型按以下计算简图（一）验算：

强度验算:
M最大弯矩=1/4×26×1.8=11.7t.m
δ= M/W=11.7t.m/692cm3=11.7×105kg/692cm2
=1691kg/cm2＜[δ]=2150kg/cm2 满足要求
挠度验算:
最大挠度按均匀荷载计算q=26t/1.8m=14.4t/m
fmax=5qL4/384E·I=5×14.4×10kg/cm×1804/384×21×106×11080
=0.0085cm=0.085mm ＜[ f ]=1800/400=4.5mm满足要求
该系杆由③号钢管桩支墩承受，单个支墩承受荷载应为F=52T,初步设计为一组6根。
(3)、系杆下贝雷梁验算：
强度验算：
M最大弯距= 1/8*4*12*12=72t·m＜[W]=4×78.82=315.28t·m
满足要求
剪力验算：
Q最大=52t＜[Q]=4×24.52=98.08t
满足要求
挠度验算：（贝雷片E=21×105N/mm2 I=250500cm4）
f = 5qL4/384×E×I
=5×4*10×124×108/384×21×106×250500×4
=0.05cm＜[f]=1200/400=3cm
满足要求
故贝雷梁数量为4列，间距为50cm，满足要求