現(xiàn)澆混凝土拱橋主拱圈線型控制

□文/于建起

現(xiàn)澆混凝土拱橋主拱圈線型控制

□文/于建起

文章通過工程實(shí)例，對鋼筋混凝土拱橋支架施工的拱軸線線型控制進(jìn)行了闡述。

混凝土拱橋；主拱圈；線型控制

1 工程概況

綿陽市南河大橋建于1989年，橋梁全長412.608m，其中主橋長327.108m，主橋為5×52m+30m拱橋，引橋為10×8m簡支梁橋。其中30m跨為石拱橋，其余為鋼筋混凝土拱橋。52m拱橋矢跨比1/7，拱軸系數(shù)m=2.24；30m拱橋矢跨比1/5，拱軸系數(shù)m=3.142；主橋設(shè)1.5%縱坡，坡度采用正橋斜置形式，引橋為3%縱坡。橋面寬度為 2.5m（人行道）+12m（車行道）+2.5m（人行道），設(shè)計荷載等級為汽車-20，掛車-100。拱上建筑為拱上橫墻、腹拱及拱上填料。

2 工程特點(diǎn)

綿陽南河大橋受5.12汶川大地震的影響，加之多年使用，橋面鋪裝損壞嚴(yán)重，在安全橋范圍內(nèi)均存在裂縫、坑槽、斷板和橫向裂縫并伴有滲水；工程是對原橋進(jìn)行加固，荷載設(shè)計等級提高到公路Ⅰ級，按現(xiàn)行抗震烈度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，在上游新建一座寬度為7m的副橋。舊橋的線型性經(jīng)過多年沉降及變形發(fā)生了較大變化，新橋原則上還要考慮線型上的盡可能一致。

3 線型預(yù)控的技術(shù)措施

3.1 消除基礎(chǔ)沉降變形

支架基礎(chǔ)采用連砂石硬化處理，現(xiàn)場淤泥較深，需大范圍清淤。清淤完畢全部采用連砂石回填作為支架基礎(chǔ)?；靥罡叨葹榉潘蠛铀嫔?m。回填完畢后用壓路機(jī)壓實(shí)，經(jīng)檢測需達(dá)到100kPa的承載力方可作為支架基礎(chǔ)。支架四周須做排水溝，防止雨水浸泡支架基礎(chǔ)。橋位部分局部松軟的部位采用混凝土作基礎(chǔ)處理。

3.2 消除施工支架的彈性和非彈性變形

1）為保證拱軸線型在允許范圍內(nèi)，對施工方案進(jìn)行可行性分析，確定施工方案為滿堂式支架施工。支架布置縱向為120cm間距，步距為120cm。用φ48mm×3mm鋼管將整個支架連成整體。支撐架四周從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐；中間縱橫向由底至頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，其間距應(yīng)≤4.5m。剪刀撐的斜桿與地面夾角應(yīng)在45°～60°之間，斜桿應(yīng)每步與立桿扣接。當(dāng)模板支撐架高度＞4.8m時，頂端和底部必須設(shè)置水平剪刀撐，中間水平剪刀撐設(shè)置間距應(yīng)≤4.8m。支架底腳沿橫橋向鋪設(shè)15cm×15cm方木，以使支架整體均勻受力。針對支架頂木條可能受力不均勻，在順橋向1.2m間距加密一道立桿作為木條的輔助支撐，立桿下端用扣件鎖定在橫桿上。其頂端設(shè)可調(diào)托撐，以調(diào)整標(biāo)高確定拱形和落架用。標(biāo)高調(diào)整到位后，在可調(diào)絲口部分（盡量靠上）加順橋、橫橋向通長鋼管，增強(qiáng)其剛度，減小加載后的變形，見圖1和圖2。

圖1 支架搭設(shè)橫斷面

圖2 支架搭設(shè)縱斷面

2）布設(shè)應(yīng)力監(jiān)測網(wǎng)，監(jiān)測桿件內(nèi)力變化情況，以采取措施消除支架彈性變形，確保支架的穩(wěn)定。監(jiān)測表明，由于施工支架設(shè)計的合理性，支架各桿件內(nèi)力儲備較大，結(jié)構(gòu)安全，支架整體穩(wěn)定性和剛度能夠滿足施工要求。

3）預(yù)壓處理。施工支架各連接的彈性和非彈性變形，隨主拱的分段澆筑而發(fā)生變化。對拱圈和支架來說，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形將經(jīng)過多次調(diào)整，其實(shí)際變化與理論分析值也會存在一定差距。為此，在拱圈施工前，對支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓采用砂袋，預(yù)壓重量為拱箱重量的100%。選擇利于觀測的位置進(jìn)行觀測，在預(yù)壓過程中不得碰撞、擾動。在拱圈的投影中線上設(shè)觀測點(diǎn)，縱向每跨設(shè)一排觀測點(diǎn)。觀測點(diǎn)用鐵絲懸掛一根40cmφ28mm鋼筋于底模上，上刻標(biāo)記，預(yù)壓過程中不得碰撞、移動觀測點(diǎn)。

預(yù)壓前觀測值為△1；每隔4h觀測一次，記錄觀測值，待沉降穩(wěn)定后（連續(xù)48h觀測沉降不超過2mm）的觀測值為△2；卸載后的觀測值為△3。支架變形分為彈性變形和非彈性變形，非彈性變形為△1-△3，彈性變形為△3-△2，卸載后重新調(diào)整高程設(shè)置預(yù)拱度。預(yù)壓根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行，預(yù)壓時間根據(jù)地質(zhì)情況、梁體重量、支架類型等進(jìn)行現(xiàn)場預(yù)壓試驗后確定。通過預(yù)壓消除臨時結(jié)構(gòu)由于各種不利因素造成的非彈性構(gòu)造變形；而且經(jīng)過施加仿真荷載，得出鋼筋混凝土施工過程中臨時結(jié)構(gòu)的彈性變形量，以方便拱圈立模時預(yù)設(shè)上拱度而確保主拱線型。

3.3 預(yù)拱度的設(shè)置

根據(jù)預(yù)壓試驗及測量觀測數(shù)據(jù)等現(xiàn)場收集到的資料，及時對拱軸線進(jìn)行調(diào)整并設(shè)置預(yù)拱度。預(yù)拱度的設(shè)置包括：結(jié)構(gòu)變形量；支架各連接處彈性、非彈性變形值；碗扣立桿的彈性、非彈性變形值；設(shè)計預(yù)拱度按水平推力影響線的分配；計入施工預(yù)拱度后標(biāo)高的確定。

4 線型控制的操作工藝及過程監(jiān)控

4.1 線型控制工藝流程

滿堂紅支架的初步搭設(shè)、支架頂托高度的初步調(diào)整、方木的調(diào)整、模板的鋪設(shè)、拱軸線標(biāo)高調(diào)整、鋼筋混凝土施工、澆筑后的線型復(fù)測及分析。

4.2 線型的測設(shè)

拱軸線線型為懸鏈線，放線前先做好內(nèi)業(yè)的計算，先確定拱軸線的計算跨徑，由于該橋是在老橋的一側(cè)加寬7m，線型要保持與老橋的一致，所以計算跨徑采用老橋現(xiàn)場實(shí)際測量的計算跨徑為新橋的計算跨徑。計算出以計算跨徑軸線為X軸，垂直于計算跨徑的方向為Y軸的坐標(biāo)，然后用全站儀把坐標(biāo)點(diǎn)放樣到每根豎直的腳手架上，同時加上相應(yīng)每個點(diǎn)的預(yù)拱度值。

4.3 線型的精整

底模的調(diào)整是整個線型控制的關(guān)鍵；控制好底模就可以很好地控制住拱圈成型后的整體線型。在底模鋪設(shè)時，先在上方木的斜角方木上定出中線，然后向兩邊鋪設(shè)，每邊留30cm用于偏位時調(diào)整。底模鋪完一段，即用全站儀每3排立桿(即3.6m)放一中線點(diǎn)和兩邊線點(diǎn)進(jìn)行校正，然后用水準(zhǔn)儀測量其標(biāo)高，做出精確調(diào)整。

5 澆筑程序?qū)€型控制的影響

按以上方法調(diào)整控制好底模后，就可以開始綁扎鋼筋，立模，澆筑混凝土了。在混凝土澆筑加載過程中的實(shí)時監(jiān)控尤其重要。在每澆筑段均布置測點(diǎn)，對各工況進(jìn)行觀測。各工況包括：支架預(yù)壓前按理論預(yù)拱度調(diào)整的拱軸線型，預(yù)壓后的線型值，每一澆筑段加載前后的線型值等。通過對各工況線型的觀測并與理滄值對比分析，結(jié)果表明拱圈澆筑程序也直接影響到拱箱的線型變化。為消除其影響，及時調(diào)整了預(yù)拱度，以確保線型滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

在拱橋施工過程中，控制拱軸線型在設(shè)計和規(guī)范允許范圍內(nèi)，以確保結(jié)構(gòu)受力應(yīng)力狀態(tài)滿足設(shè)計要求，是拱橋施工成敗的關(guān)鍵，也是拱橋施工的一大難點(diǎn)。在鋼筋混凝土懸鏈線箱型無鉸拱鋼筋混凝土拱橋施工過程中，采用有支架施工，只要建立反映工程實(shí)際受力情況的結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)真分析，精心設(shè)計，科學(xué)組織施工，加強(qiáng)線型監(jiān)測，及時收集施工過程中拱圈的受力變形數(shù)據(jù)，合理調(diào)整澆筑程序，采取有力措施消除支架彈性和非彈性變形，就能保證拱箱線型控制符合設(shè)計和規(guī)范要求。

U448.34

C

1008-3197（2011）04-45-02

2011-06-12

于建起/男，1964年出生，高級工程師，天津路橋建設(shè)工程有限公司，從事施工技術(shù)質(zhì)量管理工。