下承式簡(jiǎn)支拱施工技術(shù)研究

譚飛

摘要：文章以新建濰坊至煙臺(tái)鐵路工程ZQSG-6標(biāo)段大理路中橋64?m簡(jiǎn)支拱橋施工為例，分析了下承式簡(jiǎn)支拱的總體施工方案，以及以系梁支架施工、鋼管拱肋施工、吊裝施工技術(shù)為主的簡(jiǎn)支拱施工關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)橋梁應(yīng)力變化和壽命預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)：梁體線形平順，梁面標(biāo)高變化幅度平緩，橋梁階段最大誤差在1.2?cm以內(nèi)，梁面起伏位移、梁體各測(cè)試斷面實(shí)際應(yīng)力與理論計(jì)算結(jié)果基本一致，保證施工工藝的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：下承式簡(jiǎn)支拱??系梁施工??拱肋施工??吊裝施工

中圖分類號(hào)：U445.4???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research?on?the?Construction?Technology?of?the?Through?Simple-Supported?Arch

TAN?Fei

（Jiqing?High-Speed?Railway?Co.，?Ltd.，?Jinan，?Shandong?Province，?250000?China）

Abstract：?This?paper?takes?the?construction?of?the?64m?simple-supported?arch?bridge?in?the?middle?bridge?of?Dali?Road?in?the?ZQSG-6?tender?section?of?the?newly-built?Weifang?to?Yantai?railway?project?as?an?example，?and?analyzes?the?overall?construction?scheme?of?the?through?simple-supported?arch，?and?the?key?technologies?of?simple-supported?arch?construction?focusing?on?tie-beam?support?construction?technology，?steel?pipe?arch?rib?construction?technology?and?hosting?construction?technology.?Through?the?prediction?of?the?stress?change?and?life?of?the?monitored?bridge，?it?is?found?that?the?beam?body?has?a?smooth?linear?shape，?the?change?amplitude?of?beam?surface?elevation?is?gentle，?the?maximum?error?of?the?bridge?stage?is?within?1.2?cm，?and?that?the?undulating?displacement?of?the?beam?surface?and?the?actual?stress?of?each?test?section?of?the?beam?body?are?basically?consistent?with?the?theoretical?calculation?results，?which?ensures?the?accuracy?of?construction?technology.

Key?Words：?Through?simple-supported?arch;?Tie-beam?construction;?Arch?rib?construction;?Hoisting?construction

1?工程概況

濰坊至煙臺(tái)鐵路工程ZQSG-6標(biāo)段大理路中橋，橋長(zhǎng)66.5?m，起止里程DK212+115.00～DK212+181.84，孔跨布置1-64?m簡(jiǎn)支拱。橋梁基礎(chǔ)為鉆孔樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為雙線一字形橋臺(tái)，下承式簡(jiǎn)支拱。拱肋在橫橋向內(nèi)傾8度，呈提籃式樣，拱頂處兩拱肋中心距13.002?m[1-2]。矢跨比f(wàn)/l=1/5，拱肋平面內(nèi)矢高12.8?m，拱肋為二次拋物線，拱肋立面投影方程為：?（m）。

2?簡(jiǎn)支拱關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1?總體施工流程

總體施工流程如圖1所示。

2.2?系梁施工

在進(jìn)行系梁施工前，需要進(jìn)行橋梁中線的測(cè)量和放樣，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滿堂盤(pán)扣支架位置的實(shí)測(cè)確定以及地基處理。系梁施工的工藝流程包括以下步驟：（1）對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行處理，然后進(jìn)行支架的搭設(shè)和底模的安裝，并進(jìn)行預(yù)壓；（2）吊裝外側(cè)模板，綁扎底板和腹板的鋼筋，并安裝預(yù)應(yīng)力管道、下錨箱和拱腳；（3）安裝模板，綁扎鋼筋，并安裝預(yù)應(yīng)力管道、預(yù)埋件和預(yù)留孔；（4）在完成以上步驟后，需要對(duì)線形進(jìn)行檢查和調(diào)整，接著進(jìn)行混凝土的澆筑，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；（5）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉和壓漿，以完成系梁施工[3-4]。

2.2.1?支架搭設(shè)和預(yù)壓

（1）支架搭設(shè)流程。

系梁支架體系采用滿堂盤(pán)扣架，系梁盤(pán)扣支架橫向間距0.6?m，縱橋向在兩端5.4?m范圍內(nèi)加密，間距0.6?m，中間區(qū)域間距0.9?m，步距1.5?m。系梁盤(pán)扣架頂布置I20工字鋼分配梁，長(zhǎng)度18?m。系梁腹板下10?cm×10?cm方木間距20?cm，底板下10?cm×10?cm方木間距均為30?cm。系梁箱室內(nèi)使用盤(pán)扣支架作為支撐，斷面上橫向、縱向間距均為90?cm，豎向步距為150?cm；支架每隔5跨設(shè)置剪刀撐；倒角模板使用2根鋼管進(jìn)行斜向支撐，與豎向鋼管使用扣件進(jìn)行固定，斜向鋼管間距隨倒角變化進(jìn)行調(diào)整[5-7]。

（2）支架預(yù)壓。

對(duì)于模板及其支架系統(tǒng)，需要進(jìn)行加載預(yù)壓，以確保支架系統(tǒng)具備足夠的承載力和穩(wěn)定性，同時(shí)消除支架系統(tǒng)的非彈性變形。此外，還需要監(jiān)測(cè)支架系統(tǒng)的彈性變形沉降量，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性；預(yù)壓加載按照梁體最大施工荷載的60%、100%、120%三級(jí)加載預(yù)壓，記錄變形，待支架的非彈性變形消除后方可卸載。

2.2.2?安裝模板

系梁底模、內(nèi)模、外模均采用15?mm厚竹膠板，底模腹板位置鋪設(shè)10?cm×10?cm方木間距20?cm，底板位置鋪設(shè)10?cm×10?cm方木作間距30?cm。內(nèi)側(cè)模面模利用10?cm×10?cm方木做背肋，豎向設(shè)置，縱向間距25?cm，采用雙拼48?mm鋼管做背楞，橫向布置，豎向間距70?cm；腹板模板采用φ14對(duì)拉螺栓固定，橫向豎向布置間距為60?cm×70?cm，次梁采用10?cm方木橫向間距25?cm布置，主梁采用φ48?mm壁厚3.2?mm鋼管豎向間距70?cm布置。系梁底板布置豎向鋼筋支撐，直徑為φ20?mm，在豎向支撐鋼筋頂面焊接φ16?mm縱向水平鋼筋，模板間縫隙用橡膠密封條填塞[8]。

在進(jìn)行模板安裝時(shí)，需要先鋪好底模，并根據(jù)施工預(yù)留的沉降量和預(yù)彎度來(lái)調(diào)整底模標(biāo)高。需要拼裝外側(cè)模板，并控制好模板的角度和標(biāo)高，同時(shí)確保底模和外側(cè)模板的連接牢固可靠。需要進(jìn)行底板和腹板鋼筋的綁扎工作，并使用汽車吊將預(yù)先加工好的內(nèi)模吊裝到系梁內(nèi)，再人工配合汽車吊組拼系梁內(nèi)模。模板需要安裝在系梁箱室預(yù)留的上下人孔位置，以便于系梁內(nèi)模板的拆除。在橫向方向上，每3個(gè)箱室需要設(shè)置一個(gè)預(yù)留孔，預(yù)留孔需要順橋向交錯(cuò)布置，并避開(kāi)預(yù)應(yīng)力管道和梁面預(yù)埋件位置[9-11]。預(yù)留孔的尺寸為80?cm×80?cm。系梁底板頂面應(yīng)該采用敞開(kāi)式布局，以防止?jié)仓拱鍟r(shí)壓縮底板混凝土，導(dǎo)致上浮。在兩側(cè)底倒角處，需要臨時(shí)加設(shè)30?cm寬的竹膠板壓板，以確保模板穩(wěn)定。最后，需要拼裝端模。模板安裝完畢后，還需要對(duì)其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點(diǎn)聯(lián)系和縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

2.2.3?拱腳施工

系梁拱腳處及吊桿預(yù)埋件數(shù)量和種類繁多并且預(yù)埋位置的準(zhǔn)確性會(huì)影響到后期拱肋的拼裝及吊桿的安裝，因此在系梁拱腳及其系梁澆筑的施工過(guò)程中，結(jié)合鋼管拱的線型、吊桿的傾斜度及空間，加強(qiáng)預(yù)埋件施工的精確度[12]。

2.2.4?混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土帶模養(yǎng)護(hù)，采用澆水、噴淋灑水進(jìn)行保濕、潮濕養(yǎng)護(hù)，保證模板接縫處濕潤(rùn)；采取保溫措施，防止混凝土表面溫度受環(huán)境因素影響而發(fā)生劇烈變化；在混凝土澆筑24～48?h后略微松開(kāi)模板繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)至拆模后，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14?d。

2.3?鋼管拱肋施工

鋼管拱橋采用廠內(nèi)分段預(yù)制，鋼管拱的全部加工預(yù)制全部在基地內(nèi)完成后，然后分批次、分節(jié)段運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)臨時(shí)支架進(jìn)行安裝，鋼管拱由柱腳段向合龍段進(jìn)行對(duì)稱安裝，橫撐等結(jié)構(gòu)同步于拱肋安裝進(jìn)行。

2.3.1?拱肋分段

拱肋單元節(jié)段的分段：將每幅拱肋分成2處拱腳段和5個(gè)單元節(jié)段，分段劃分時(shí)，綜合考慮上下拱肋管節(jié)錯(cuò)口，腹板的橫向焊縫與鋼管的環(huán)縫不應(yīng)處于同一截面，焊縫間距不小于200?mm。

2.3.2?拱肋支架、拱腳安裝

（1）在系梁上搭設(shè)臨時(shí)支撐，鋼支架采用鋼管格構(gòu)柱，主柱采用φ180?mm×10?mm圓管，斜撐采用φ133?mm×5?mm圓管，格構(gòu)柱高度根據(jù)安裝位置確定；通過(guò)桁架連接同側(cè)縱橋向臨時(shí)支架，共6組，桁架規(guī)格為φ133?mm×5?mm圓管。

（2）拱腳安裝采用現(xiàn)場(chǎng)散拼法（上、下弦管及端頭封板），廠內(nèi)預(yù)制安裝胎架。拱腳安裝采用80?t汽車吊于地面進(jìn)行單體吊裝，單根拱管最重為2.834?t，最大作業(yè)半徑22?m，起升高度20?m，主臂長(zhǎng)度29?m，最大起重量4.7?t＞2.834?t（單管重量），安全系數(shù)1.65，滿足吊裝要求。

現(xiàn)場(chǎng)拼裝方案如下：從拱腳處開(kāi)始向跨中對(duì)稱安裝，同時(shí)安裝K撐連接。在橋面上搭設(shè)支架，并使用兩臺(tái)100?t汽車吊在橋下小里程梁體兩側(cè)靠近系梁邊緣進(jìn)行吊裝。將兩片拱肋從拱腳到拱頂對(duì)稱安裝，全部拱肋吊裝完成后進(jìn)行節(jié)段的焊接。橫撐及斜撐在相應(yīng)管節(jié)安裝后及時(shí)連接，以保證拱肋施工期間的橫向穩(wěn)定性[13-16]。

2.3.3?拱肋混凝土施工

鋼管混凝土拱肋是拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，其由鋼管與混凝土組成的共同受力結(jié)構(gòu)；鋼管內(nèi)的混凝土與鋼管共同承擔(dān)荷載。鋼管拱肋混凝土泵送壓注混凝土壓注采用4臺(tái)地泵進(jìn)行施工，先對(duì)稱泵送下管混凝土，下管混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，再對(duì)稱泵送上管混凝土，上管混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，再對(duì)稱泵送腹板混凝土。

2.4?吊裝施工技術(shù)

2.4.1?吊桿設(shè)置及張拉

平行布置吊桿，共設(shè)9對(duì)吊桿，吊桿垂直梁面距離為5?m，橫向內(nèi)傾8°。吊索采用抗拉強(qiáng)度為1?670?MPa、疲勞應(yīng)力幅200?MPa的PES（FD）7-109型低應(yīng)力防腐拉索（平行鋼絲束），鋼絲和不銹鋼護(hù)管采用雙層HDPE護(hù)層。

鋼管拱肋內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，安裝吊桿進(jìn)行張拉，下端外套復(fù)合不銹鋼管，配套使用LZM7-109型冷鑄鐓頭錨。上端穿過(guò)拱肋，錨于拱肋上緣張拉底座，下端錨于系梁內(nèi)固定底座。在梁部頂面上方同時(shí)進(jìn)行單端張拉對(duì)稱吊桿（即每次張拉4根）吊桿分兩次張拉，吊桿張拉過(guò)程中需對(duì)吊索張拉力計(jì)算及檢測(cè)，先進(jìn)行2.5倍吊桿力進(jìn)行抗拔試驗(yàn)，其次進(jìn)行下錨箱施工，最后按要求對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)。

2.4.2?預(yù)拱度的布置與位置

在施工過(guò)程中和預(yù)應(yīng)力張拉完成后，上部構(gòu)造會(huì)發(fā)生一定的變形。為確保上部構(gòu)造在預(yù)應(yīng)力張拉完成后能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的線形，需要在支架和模板施工時(shí)設(shè)置預(yù)拱度。

3?現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

3.1?主體線形監(jiān)測(cè)

在梁部布置應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)以控制截面布置，以觀察截面的應(yīng)力變化和分布情況，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度、穩(wěn)定性和安全性，以確保橋梁符合設(shè)計(jì)要求。

（1）滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，梁體線形應(yīng)該平順，接近理想線形。梁面標(biāo)高變化幅度應(yīng)平緩，橋梁階段最大誤差不超過(guò)1.2?cm。

（2）在施工過(guò)程中，梁體的位移應(yīng)基本一致于理論計(jì)算結(jié)果，預(yù)測(cè)結(jié)果也應(yīng)準(zhǔn)確可靠，以確保后期線形滿足運(yùn)營(yíng)要求。

3.2?主體應(yīng)力監(jiān)測(cè)

每個(gè)測(cè)試斷面的應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)記錄下來(lái)，其中1-1至4-4測(cè)試截面的應(yīng)力數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行處理，應(yīng)力以受拉為負(fù)，受壓為正，如表1所示：

在大理路中橋64?m簡(jiǎn)支拱橋的施工過(guò)程中，對(duì)梁體應(yīng)力進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)，從而保障了本橋施工過(guò)程中的安全性。

（1）針對(duì)各測(cè)試斷面混凝土實(shí)際應(yīng)力與理論數(shù)據(jù)的對(duì)比，結(jié)果表明各斷面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力增長(zhǎng)趨勢(shì)與理論趨勢(shì)相同。通過(guò)表3可以看出，在成橋階段梁體各測(cè)試斷面實(shí)際應(yīng)力與理論應(yīng)力基本一致。

（2）混凝土的收縮和徐變對(duì)測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的影響。因此，在分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，需要剔除這部分影響。經(jīng)過(guò)分析，結(jié)果顯示，由于混凝土的收縮和徐變所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)非受力部分應(yīng)變占全部應(yīng)變的30%～40%。

4?結(jié)論

以新建濰坊至煙臺(tái)鐵路工程ZQSG-6標(biāo)段大理路中橋64?m簡(jiǎn)支拱橋施工為例，簡(jiǎn)要介紹下承式簡(jiǎn)支拱施工技術(shù)。

（1）施工提出包含下承式簡(jiǎn)支拱的總體施工方案、系梁支架施工、鋼管拱肋施工、拼裝施工技術(shù)、吊裝施工技術(shù)和預(yù)拱度設(shè)置為主的關(guān)鍵技術(shù)，為以后類似工程項(xiàng)目提供技術(shù)支持。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，梁體線形平順，梁面標(biāo)高變化幅度平緩，橋梁階段最大誤差在1.2?cm以內(nèi)，位移與理論計(jì)算結(jié)果基本一致；成橋階段梁體各測(cè)試斷面實(shí)際應(yīng)力與理論應(yīng)力基本一致，滿足運(yùn)營(yíng)要求，佐證簡(jiǎn)下承式簡(jiǎn)支拱施工技術(shù)的可行性。

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