大跨度拱箱施工工艺 - 图文

大跨度拱箱施工工艺改进

一、工程概况

**大桥，两端桥头与南北两侧的道路衔接。大桥全长297.02m（20m空心板+3×64m上承式箱型肋式拱桥+4×20m空心板），桥面全宽30m。

根据原桥设计方案，主桥上部①～④采用净跨60 m的钢筋混凝土上承式箱型肋式拱，横桥共设4道箱肋（每幅桥2道），每道箱肋由两片预制箱通过现浇底板湿接缝形成整体。主桥箱型肋式拱采用工厂分段预制，缆索安装拱肋，桥墩处对称施工，合拢后形成多孔拱肋，然后进行现浇接缝及肋间横系梁、拱上建筑、桥面板的施工。施工工艺复杂，施工精度及施工控制要求较高。尤其是主桥拱箱在缆索吊装期间，缆索最大吊装重量为35.6T，吊装风险较大，在每跨同时落梁期间，存在整垮垮塌的危险。

经咨询得知，加工一台跨度200米、吊重40T，并能横向移动30米的缆索吊机，需要1500万元，并且从订货到交货需要8个多月的时间，施工工期难以满足要求。为降低施工安全风险，在合同工期内完成工程施工任务，迫切需要对现有拱肋施工工艺进行改进。

二、工艺改进过程 （一）方案选择

我项目部自从承揽该桥施工任务后，多次对该施工方案进行调研，结合现场的实际情况，认为原方案工艺复杂，施工精度及施工控制较高，主桥缆索施工期间，施工风险很大，存在严重的不安全隐患。由于此方案存在多种不利因素,一致认为将设计方案由预制安装修改为满堂支架现浇法施工，河道中间施工改到非汛期施工。满堂支架搭设简单，架立快捷迅速，易于调整，拱箱整体性好，对结构有利，而且便于施工，施工时不需要大型机械，成本可以大大降低。

（二）、拱箱现浇施工工艺： 1、施工方法简介

北岸①～②跨、南岸③～④跨，通过进占，变水上施工为陆地施工，这两孔陆地施工条件相对较好。②～③跨，由于在主河道，现在2号桥墩处进行导流，然后回填河道，表面进行三七灰土处理。拱箱施工时，先将桥位地基处理后，表面浇注10cm混凝土，在软基部位增加钢筋网片，待混凝土强度达到设计强度后，采用碗扣式满堂脚手架单幅逐跨现浇施工工艺进行施工，施工时，外侧模采用竹胶板（按跨长配置二套模板），内模采用胶合板（按跨长配置二套模板），底模采用木模板（按三跨长度配置）。施工工艺流程如下： 2、施工工艺流程

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河道导流 回填，灰土处理 垫层混凝土浇注 做侧摸，内摸 搭满堂脚手架 安装方木铺底摸支架预压 绑底板钢筋 立侧摸 监理质监站验收 浇底板混凝土 绑腹板钢筋 立内模 监理质监站验收 浇腹板混凝土 立顶板底摸 绑顶板钢筋 监理质监站验收 浇顶板混凝土 养护，拆架子

三、满堂支架现浇拱箱施工方案 1、河道导流

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澧河大桥所处的位置，河面宽度约80米，经我们通过当地水文局的水文资料得知，近20年来，澧河水在11月份到来年5月底最大流量为19m3/s,根据水文资料，我们采用断面为22平米的导流明渠进行导流，然后封死河面，垫平，碾压，修筑支架平台。经过现场勘察，决定利用2号承台，在承台两侧各做40公分宽，4米高的砼墙，内配置钢筋网片，做成导流明渠，导流断面为22平米，满足需要。其导流断面见下图。

2、地基处理

先用推土机将表层耕质土、有机土推平并压实；承台基坑清淤后采用分层回填亚粘土并整平压实。原有地基整平压实后，再在其上填筑大约30cm的黄土，并选择最佳含水量时用振动压路机进行辗压，辗压次数不少于3遍，如果发现弹簧土须及时清除，并回填合格的砂类土或石料进行整平压实，然后在处理好的黄土层上浇注10cm混凝土，浇注混凝土比箱宽每边宽出1米。为尽量减少地基变形的影响，在承台基坑回填好的地基上做30cm三七灰土。为避免处理好地基受水浸泡，在两侧开挖40×30cm的排水沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑。 在拱角处小于1m高的下部分层用土方夯实，并用砖进行外断面封口。土方上面同样浇筑10cm厚的混凝土垫层。

3、支架安装

本支架采用“碗扣件”式满堂脚手架，其结构形式如下：纵向立杆间距为90cm，横向立杆间距除拱箱底板所对应的位置处间距按60cm布置外，其余按90cm左右间距布置（可详见《澧河大桥拱板满堂

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支架布置图》），在高度方向每间隔0.9m设置一排纵、横向联接脚手钢管，使所有立杆联成整体，为确保支架的整体稳定性，在每三排横向立杆和每三排纵向立杆各设置一道剪刀撑。在地基处理好后，按照施工图纸进行放线，纵桥向铺设好垫木，便可进行支架搭设。支架搭设好后，测量放出几个高程控制点，然后带线，在立杆上口安装可调顶托，可调顶托是用来调整支架高度和拆除模板用的，本支架使用的可调顶托可调范围为20cm左右。 脚手管安装好后，在可调顶托上铺设12*9cm纵向方木，拱箱底模板下方的10*6cm方木横向布置，长4m，间距为0.4m；木枋布置好后进行拱箱底2cm竹胶模板安装，进行支架预压。

4、支架受力验算 （1）、支撑强度验算：

腹板处受力：P=P1+P2+P3+P4 底

模

腹

板

处

荷

载

：

P1=1.4x2.6=36.4KN/m2（按1.4m混凝土厚度计划，钢筋混凝土的单位重为2.6）

模板荷载： P2=200kg/m2=2KN/m2 设备及人工荷载：P3=250kg/m2=2.5KN/m2

混凝土浇筑冲击及振捣荷载：P4=200kg/m2=2KN/m2 则有 P=P1+P2+P3+P4=42.9 KN/m2 （2）、立杆强度验算：

大横杆布局1.2m，长细比为x=l/i=1200/15.78=76查表可得Φ=0.744

则有：立杆纵向压力容许值[N]= ΦA[б]=0.744x489x215=78.22KN（486为立杆的截面积）

立杆的最大压力值Nmax=PxA=42.9x0.6x0.9=23.12KN

可见[N]＞N,抗压强度满足要求. 另由压杆弹性变型公式得：(按10m计算)

△L=NL/EA=23.12x103x10x103/2.1x105x4.89x102=2.25mm. 压缩变型很小。

单幅箱梁每跨混凝土326.4m3，自重约849T，按上述间距布置底座，则每跨拱箱下共有964根立杆，可承受1802T的重量。故每根杆可承受18.7KN，比值为1802/849=2.12，完全满足施工要求。

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（3）、纵杆12x9方木验算：

底模下脚手架立杆的纵向间距为0.9m，横向间距为0.6m。按简支梁受力考虑： 腹板处的受力为P=42.9KN/m2

大方的计算截面抵抗矩：W=bh2/6=9x122/6=216cm3 由梁正应力计算公式得

б=QL/10w=42.9x0.6x103x0.92/10x216x106=9.65MPa＜[б]=10MPa，强度满足要求。 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

T=3Q/2A=3x42.9x0.6x103x(0.9/2)/2x9x12x10-4=1.61MPa＜[T]=2MPa(参考一般木质) 由矩形梁挠度计算公式得：

E=0.1x105MPa I=bh3/12=9x123/12=12964cm3

Fmax=5ql4/384EI=5x42.9x0.6x106x0.94/384x1296x10-8x1.0x1010=1.7mm

＜[F]=2.25mm([F]=L/400)

刚度满足要求。

（4）、横杆10x6方木验算：

小横杆的间距为0.3m，故在底板下受力为Q=42.9x0.3=12.87t/m。而大横杆为每米Q=42.9x0.6=25.74T/m。故小横杆受力安全。腹板处的是受力为P=42.9KN/m2。

小方的计算截面抵抗矩： W=bh2/6=6x102/6=100cm2

б=ql2/10w=42.9x0.3x103x0.62/10x100x10-6=4.63MPa＜[б]=10MPa 强度满足要求。

T=3Q/2A=3x42.9x0.3x103x(0.6/2)/2x6x10x10-4=0.965MPa＜[T]=2NPa(参考一般木质)

E=0.1x105MPa I=bh3/12=6x103/12=500 cm3

Fmax=5ql4/384EI=5x42.9x0.3x106x0.64/384x500x10-8x1x1010=0.434mm

＜[F]=1.5mm [F]=l/400

刚度满足要求。

以上计算公式的符号代表为：

Бmax—计算截面最大弯曲正应力 L—立杆间距

Q—作用在小横杆上的均布荷载

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