大跨径钢筋混凝土拱桥超高组合拱架施工技术.pdf

桥梁建设2 0 1 2年第 4 2卷增刊 1 ( 总第 2 1 6期 ) Br i d g e Co n s t r u c t i o n，Vo 1 4 2 ，S u p p l e me n t No 1 ，2 0 1 2( To t a l l y No 2 1 6 ) l 0l 文章 编号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 2 ) S 1 0 1 0 1 0 6 大跨径钢筋混凝土拱桥超高组合拱架施工技术 刘永福 ， 杜佐龙 ( 中国建筑土木建设有限公司路桥分公 司， 上海 2 0 0 1 2 2 ) 摘 要 ：长白山国际旅游度假 区北 区 2号桥主桥为等截 面上承式钢筋混凝土拱桥 ， 计算跨径 1 2 0 m， 计算矢高 2 4 m。施工时采用两侧满堂支架、 中部钢管支墩 贝雷梁及 满堂脚手架形成组合拱 架进行 现 浇施 工 ， 支架 高 2 0 m 以上 采 用钢 管 支墩 一 贝雷 梁组合 拱 架 、 2 0 m 以下采 用碗扣 脚手 架拱 架 ， 利 用剪 刀撑将 组合 支架联 系形 成整 体 ； 对搭设 完成 的 支 架进 行预 压 ， 根 据 监 测数 据 调 整底 模 标 高及 支架 高度 ； 主拱 圈合龙 达 到设 计 强度 后 进行 落 架作 业 。 关 键词 ： 拱 桥 ； 钢 筋混凝 土 结构 ； 组合 拱 架 ； 桥 梁施 工 中图分 类号 ： U4 4 5 4 6 文 献标 志码 ： A Co n s t r u c t i o n Te c hn i q u e s o f Ve r y Hi g h Co mbi n e d Ar c h S u pp o r t f o r a Lo ng S p a n Re i nf o r c e d Co n c r e t e Ar c h Br i d g e L I U Y o n g f u ，DUZ u o l o n g ( Ro a d a n d Br i d g e B r a n c h，Ci v i l En g i n e e r i n g Co n s t r u c t i o n Co mp a n y ，Ch i n a St a t e Cons t r uc t i o n En gi ne e r i n g Co r p or a t i o n，Sha ng ha i 20 01 22，Chi n a) Abs t r a c t ：Th e ma i n b r i dg e o f t h e Br i d ge No 2 i n t he Nor t h A r e a o f Cha ngb a i s ha n I nt e r na t i o na l Re s o r t i s a r e i n f o r c e d c on c r e t e de c k a r c h br i d ge wi t h c o ns t a nt s e c t i o n a nd wi t h t he c a l c u l a t e d s pa n l e ng t h 1 2 0 m a nd c a l c ul a t e d r i s e 2 4 m I n t h e c o ns t r uc t i on of t h e b r i dg e，t he br i d ge wa s c o ns t r uc t e d by t he c a s t i n s i t u m e t ho d o n t h e s t a gi ngs a r r a n ge d o n t he bo t h s i d e s a nd on t he c o rn bi ne d a r c h s u ppo r t m a d e up o f s t e e l pi pe p i e r s，b a i l e y t r us s a nd s t a gi ng a r r a ng e d i n t he mi d dl e The 2 0 m o f t he u ppe r pa r t o f t he s up po r t wa s t he s t e e l p i pe p i e r s a nd ba i l e y t r us s a nd t he 20 m o f l o w e r pa r t of t h e s u pp o r t wa s t he bo wl c ou pl e r s c a f f ol d i ng The s c a f f o l di n gs we r e c o n ne c t e d b y t he C R OS S s t r ut s i n t o a n i n t e g r i t y a nd we r e p r e l o a de dI n a c c or d a nc e wi t h t he m o n i t o r i ng da t a，t he e l e v a t i o n o f t h e b o t t o m f o r mwo r k a n d t h e h e i g ht o f t h e s c a f f o l d i n g s we r e a d j u s t e d a n d a f t e r t h e ma i n a r c h r i n g s we r e c l o s e d a n d t h e c o n c r e t e o f t h e a r c h r i n g s r e a c h e d t h e d e s i g n e d s t r e n g t h，t h e s c a f f o l di n gs we r e t h e n r e mov e d Ke y wo r ds ：a r c h b r i d g e；r e i nf o r c e d c o nc r e t e s t r uc t ur e；c omb i ne d a r c h s u pp or t ；br i dg e c on s t r tt c t i1 On 1 工程 概况 钢筋 混凝 土拱 桥采 用 支架 现浇 方法施 工 比较 常 见。对于跨度大 、 矢跨 比大的拱式桥梁 ， 其施工支架 具有很大的风险， 当其支架高度超过 5 0 m时 ， 支架 的风险则更为突出r 1 。因此选用合理 的支架形式 、 进行可靠的安全设计 、 精细准确地施工 ， 不仅关系到 施工的成败 ， 而 且直接 关 系到拱 桥施 工 的经济 合 理 性 。 长 白山国际旅游度假 区北 区 2号桥主桥为钢筋 混凝土拱桥( 图 1 ) ， 拱圈截面高 2 2 m， 宽 8 6 m， 计 算跨径 1 2 0 m， 计算矢高 2 4 m， 矢跨 比为 1 5 。桥梁 最大净空高 5 5 m。该桥采用搭设组合支架体系， 形 成箱形拱拱架并进行现浇施工， 拱架作用在筑岛地 基上 ， 长 1 2 0 m、 高度超过 5 0 m。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 0 1 5 作者简 介 ： 刘永福 。 高级工程师 ， E ma i l l ： l y f 1 1 5 0 0 0 1 6 3 C O N。研 究方 向 ： 桥梁工程。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 大跨 径钢筋混凝土拱桥超高组合拱架施 工技术 刘永福 ， 杜佐 龙 l 0 3 表 1 支 架各构件组合应力 、 变形 Ta b 1 Co mb i n e d St r e s s an d De f or ma t i on o f Di f f e r e nt Compo ne n t s of S u ppo r t 杆件 杆件型号 组合应力 MP a组合变形 ram 注 ： 钢材轴向容许应力 一2 1 0 MP a ；结构容许变形值 ： L 4 0 0 3 0 ram( 为钢管柱跨度 ， 取 1 2 0 0 0 mm) 。 杆件 ( 钢 管柱 、 柱 的横联 、 平 联 以及柱 顶工 字钢 ) 最 大 组合应力 、 贝雷梁各个桁 架杆件最大轴 向应力及整 个支架体系的最大变形值均满足规范要求 。 通过计算 ， 单根钢管桩承载力为 l 1 3 0 8 k N， 考 虑 2 1 m( 1 2 I T I + 9 r n ， 焊 接 而 成 ) 钢 管 柱 6 3 0 7 ram( 考虑钢管为 旧钢管 ， 计算 厚度取为 一7 ram) 在顺桥 向约束 比较薄弱 ， 采用经典力学对其稳定性 进行校核 ， 其稳定性满足要求 。 通过计算 ， 最大地基 附加压力为 2 3 8 2 k P a ， 地 基分层沉降值为 1 9 mm， 均满足要求。 3施 工工 艺及 操作 要点 总体施工工艺流程为： 测量放线一地基处理一 基 础施 工一 钢 管柱施 工一 贝 雷梁 安装一 满 堂脚 手架 施工一底模及附属安全设施安装一支架预压一底模 调 整一 拱 圈施 工及支 架监 测一 拱 架落 架 、 支架拆 除 。 3 1 测量放 线 在 桥 梁 两侧 拱 座 施 工 完后 ， 根 据 设 计 图纸放 出 拱架平面图， 主要放设 出地基梁、 钢管桩的位置和碗 扣脚手架纵横位置等 。 3 2地 基处 理 对河道采取筑岛施工 。筑岛时水下部分采用片 石或山皮石斜倾填筑 ； 水上部分采用山皮石或宕渣 分 层填 筑 ， 分 层厚 度 为 3 0 c m， 按 施 工 时最 大水 位 确 定填筑高度 。软弱地基 采取换填措施 ， 材料一般采 用灰土或砂砾 ， 分层 回填 。对于其他 地基采用机械 整平碾压， 其上采用砂砾或宕渣 回填 ， 厚 3 O c m。地 基 均采 用 1 6 t 以上振 动压 路机 碾压 无 轮迹 。 碗 扣架 地 基 上 采 用 1 5 c m 厚 C 2 0混 凝 土 满 铺 浇筑， 以利地基防排水 。在地基两侧外 5 0 c m设置 排水沟 ， 混凝土 表面设置 2 横坡 ， 排水 沟每 3 0 1 3 1 设出水 口， 做到雨停场干 。 3 3基 础施 工 基础结构采用混凝土地基梁 ， 地基梁基坑底应 满 足承 载力要 求 ， 预埋 钢板 位置 准确 、 平整 。 3 4 钢 管柱 安装 、 钢管柱安装前 ， 用全站仪在基础预埋钢板或钢 管桩顶加强钢板上 放出每根钢管立柱 的中心十字 线， 钢管立柱采用分节竖立方式。当钢管立柱高度 小于 2 0 i n时， 可采用整体 吊车法竖立方式 。在钢 管柱底部焊接十字定位钢板 ， 与基础预埋钢板 的十 字线重合定位 ， 采用焊接法将立柱钢管及加强钢板 与基础预埋件连接。安装过程中， 严格控制钢管柱 的倾斜度小于 0 1 。为保证钢管 的稳定性 ， 每排 钢 管 1节完 成 立 即施 工 横 向连 接 钢 构件 ( 每 5 r n设 置 剪 刀形 - 1 4 a 槽 钢 ， 高 2 m) ， 隔 跨 焊接 纵 向连 接钢 构件( 每 7 I T I 高设置 1 8纵 向连接) 。第 1节完后 ， 依次安装下一节 ， 分节钢管柱对接采用套管法 。 为方便施工 ， 钢管柱加工时可用钢筋在钢管桩 上焊接出爬梯和空中操作平台托架 。 3 5工字钢 横 梁安装 在所有钢管柱施工完毕并经过加 固处理后 ， 进 行工 字 钢横 梁 的安 装 。首 先检 查 钢 管 桩 的稳 定 性 ， 确保 无 误后 ， 在 钢管 柱 顶 加 强 钢板 上 划 分 出工 字钢 的布置位置 ； 采用 吊车将工字钢横梁( 根据受力计算 其型号 ， 一般可采用 I S O a ) 准确定 位并与钢管柱顶 钢板 焊 接 。 3 6贝雷梁 吊装 贝雷梁组合 拱架 采用 整体 式 贝雷梁结 构 ( 图 3 ) 。贝雷梁采用 国产“ 3 2 1 ” 公路钢桥桁架标准构件 ， 其 间距 根据 支 撑 架 的规 格 尺 寸 确 定 ， 一 般 为 4 5 c m 或 9 0 c m。考虑 到 碗 扣 脚 手 架 的模 数 ， 一 般 优 先 选 取 9 0 c m 问距 。各 贝雷 梁 间采 用 支撑 架 连接 ， 在 设 计 时应优 先考 虑 其剪力 和 挠度 。 钢管柱验收合格后， 进行贝雷梁 吊装 。贝雷梁 采用分块整体安装 ， 每块 在现场 由 2片组拼形成整 体 ， 拼装长度按跨长确定 ， 然 后采用 5 0 t吊车安装 就位 。贝雷梁 安 装 时应 准 确 就 位 ， 且 沿 中间 向两 端 放置 。贝雷梁 吊装 完 毕 并 检 查 搁 置位 置 、 长度 正 确 无误 后 ， 立 即按设 计 用 支 撑架 将 各 组 贝 雷 梁 连接 成 整体 。贝雷片安装完后 ， 在其上铺设 I 1 4型钢或木 板 ， 形成碗 扣 架搭设 平 台 。 3 7 支架 搭 设 混凝 土 主拱 圈拱 架 采 用 4 8 3 5 mm 碗 扣 脚 手架 ， 剪刀撑 、 扫地杆等采用 j 5 4 8 3 5 mm 钢管 ， 整 体构架竖直方 向通过可调顶托 、 底托调节所需 的施 工标 高 。 支架搭设 的顺序为 ： 按排距放线一铺设支座垫 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 6 桥梁建设B r i d g e C o n s t r u c t i o n 2 0 1 2 4 2 ( S 1 ) 2 3 4 联合作用机理l- J 公路 ， 2 0 1 1 ， ( 3 ) ： 1 4 1 9 ( I AU Pe ng，CH ENG Si t i a n，ZHENG Ka i f e n g Co a c t i on M e c ha n i s m o f Ca s t - i n s i t u Co nc r e t e Box Ar c h R i n g a n d Ar c h C e n t e r i n g J Hi g h wa y ，2 0 1 1 ，( 3 ) ： 1 4 1 9 i n Chi n e s e ) 张 铎 ， 何 畏 ， 蒋 长江 ， 等攀 枝花新 密地大 桥拱 圈 悬臂浇注施工监 控 J 桥梁 建设 ， 2 0 1 2 ， 4 2 ( 4 ) ： 8 7 92 ( Z HANG Du o ，HE W e i ，J I ANG C h a n g j i a n g ，e t n f Co ns t r uc t i o n M o ni t or i ng a n d Co nt r o l o f Ca nt i l e v e r Ca s t i ng of Ar c h Ri n g of Ne w M i di Br i dg e i n Pa n z hi hua J B r i d g e C o n s t r u c t i o n ，2 0 1 2 ，4 2 ( 4 ) ：8 7 9 2 i n Chi ne s e) 段 望 ，何佳大跨径 钢管混凝 土拱桥 施工监控 研 究E J 山西建筑 ， 2 0 1 2 ， ( 5 ) ： 1 8 5 1 8 6 ( DUAN J u n，HE J i a Re s e a r c h o n Co n s t r u c t i o n Mo n i t o r i n g f o r L a r g e - S p a n Co n c r e t e F i l l e d S t e e l Tu b e Ar c h B r i d g e J S h a n x i A r c h i t e c t u r e ，2 0 1 2 ，( 5 ) ：1 8 5 1 8 6 i n Ch i n e s e ) 陈伟 刚 ， 黄 勇桑 坝大桥 拱桥 支架有 限元分 析 J 山西建 筑 ， 2 0 1 0 ， ( 2 6 ) ： 2 8 4 2 8 5 ( CH EN W e i ga n g，H UANG Yo ng Fi ni t e El e m e nt A na l y s i s o f Sc a f f ol di ng f o r Ar c h Br i dg e o f Sa n gb a Br i dg e J S h a n x i Ar c h i t e c t u r e ，2 0 1 0 ，( 2 6 ) ： 2 8 4 2 8 5 i n ( h i n e s e ) I- 5 姚文君复合型上承式拱桥结构体 系仿 真分析 J 交 通标准化 ， 2 0 1 2 ， ( 6 ) ： 7 3 7 6 ( YAO W e n j u n S i mu l a t i o n An a l y s i s o n S t r u c t u r e S y s t e m o f C o mp o u n d D e c k A r c h B r i d g e l, J Tr a n s p o r t s t a n d a r d i z a t i o n，2 O 1 2 ，( 6 ) ：7 3 7 6 i n Ch i n e s e ) DU Zuo l ong 刘 永福 1 9 7 2 一， 男 ， 高级工程师 l 9 9 3年毕 业 于哈 尔 滨建 筑 工程 学 院城市 与道路工程专业 ， 工学学士 。 研究方 向 ： 桥梁工程 E ma i l ： l y f l 1 5 0 0 0 1 6 3 c o m 杜佐龙 1 9 7 9 一 ， 男 ， 高级工程师 2 0 0 1 年毕业 于 华北 水 利 水 电学 院 水 电专 业 ， 工 学 学士 ， 2 0 0 5年毕 业 于大连理工 大学 地下工 程专 业 ， 工 学硕士 ， 2 0 1 0年毕业 于同济大 学桥 梁专业 ， 工学博 士。研究 方向 ： 地下 工程 、 结构力学和桥梁工程 E ma i l ： 1 0 8 3 0 5 9 5 q q c o rn ( 编辑 ： 赵兴雅 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m