xx大桥拱圈混凝土现浇钢拱架施工方案.doc

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1、某某桥拱圈混凝土现浇钢拱架施工方案1、工程概况新建某某桥位于广元市青川县沙溪镇，横跨白龙江一级支流广福沟。一岸连接幸福村，一岸连接G212线国道全桥位于直线上。广福沟桥全长150m，江面宽约100m，属于宝珠寺水库上游库区段支流新建桥梁工程。两岸两岸地形高陡，桥址区坡面基岩裸露，库水淘刷、浪袭现象明显，地形坡度约4565度，坡高约70米。处于宝珠寺水库常年俺没范围。微风化变质石英砂岩平均单轴饱和抗压强度80MPa，容许承载力4000KPa；微风化含碳质绢云板岩平均单轴饱和抗压强度40MPa，容许承载力1500KPa。桥址区域地面高程25862975m。主要技术标准：公路等级：四级公路；设计车速

2、：20Km/h；设计荷载：汽车为公路二级，人群3.5KN/桥梁宽度：净6(两车道行车道)+20.75m(人行道)+20.3m栏杆，总宽8.1m；设计洪水频率：1/100；引道路基宽度6.5m,地震：设计地震动水平峰值加速度为0.15g，抗震设防基本烈度：7度。桥型采用上承式钢筋混凝土悬链线箱形无铰拱，主孔跨径L=100m；矢跨比1/5.5；拱轴系数m=1.896。主拱立面平置，两岸各为2*9.8米的预应力简支空心板引桥，拱上结构为立柱、盖梁、跨度9.8m的预应力钢筋混凝土简支空心板梁。下部采用双柱式桥墩、桩基础，单排双柱式桥台。 主拱圈采用钢拱架现浇箱型截面。在拱脚部位设置纵向长3m的实体拱托

3、，拱托以后设置1.913m的实体段和1m的漏斗型渐变段，然后为一般横断面，一般横断面由一箱四室断面，中室宽1.25m，边箱宽1.25m，全宽6.7m；箱高1.8m，拱箱顶、底板厚0.18m，腹板厚0.25m，腹板与顶、底板相交处设置0.15m0.15m倒角，腹板与隔板相交处设置0.15m0.15m倒角，隔板与底板相交处设置0.15m0.15m倒角，隔板与顶板相交处设置0.15m0.15m倒角。主拱圈及拱托为C40、C45混凝土。 经项目部组织技术人员多次讨论，本着节约成本、充分利用现有资源、安全可行的原则，我部拟利用专利钢拱架作为施工钢拱架，并参考以前一些大跨现浇拱桥施工的成功经验及相关技术规

4、范，拱圈拟采用分三环、分段进行浇筑。本方案仅为技术性方案，对于施工机构、人员安排、工期计划、质保安全体系等方面，本方案未及。2、钢拱架方案布置2.1、总体构思(1)、为降低成本，充分利用钢拱架构件，减少改制和加工件数量，将拱架设计成折线段，通过改变横向垫木的高度来形成拱盔，在折点位置的拱架上弦设置短连杆。(2)、拱架设计2m桁高(销孔中心高度)，横向桁架片数根据需要通过计算确定；横向连接采用标准套筒螺栓及联结系槽钢进行连接。(3)、拱脚设置铰支座，铰支座利用砂筒上设置型钢分配梁支承，以方便卸架。(4)、在拱顶设铰，以减小因销孔间隙及垫木、砂筒压缩等非弹性变形产生的拱架附加内力，在拱架合拢并松索

5、完成后，再连接拱顶上下弦，形成两铰拱来支撑拱圈浇筑时的荷载；同时在拱顶铰部位设置钢箱活塞，以便于合拢时拱架标高调整和刹尖。2.2、预拱度的设置(1)、弹性挠度拱肋施工期间的弹性挠度由拱架的自重挠度浇筑一环时拱架挠度浇筑二环时拱架挠度浇筑三环时拱架挠度+拆架后拱肋挠度组成，参考计算资料，总的弹性挠度取12cm。(2)、拱架销孔间隙产生的非弹性挠度全桥拱架按28个销接接头计，每个接头非弹性变形(销孔间隙)0.75mm，则全桥ds280.7521mm；近似按悬链线弧长与失高的变化关系求得：拱架销孔间隙产生的非弹性挠度23.5cm。(3)、垫木、砂筒压缩值按以往的经验，垫木压缩值取2cm，砂筒压缩值取

6、1.5cm，则31.5cm。(4)、由设计部门提供的因恒载、温度变化、混凝土收缩徐变及拱座水平位移产生的挠度u8cm。综合以上因数，取钢拱架总的预拱度值1u15cm。拱架含上述预拱值的各主要节点坐标见附图01中的拱架各主要节点坐标表。2.3、拱架的具体布置 祥见附图01广福沟桥拱圈混凝土现浇钢拱架系利用专利钢拱架的基本三角及部分特殊加工配件件拼制而成。在设计中，为降低成本，充分利用原有构件，减少改制和加工件数量，将拱架设计成的折线段，通过改变横向垫木的高度来形成拱盔。因而除拱脚和拱顶特殊节段及其它少量新加工件外，拱架的绝大部分利用专利钢拱架标准构件。拱架每一折线段长度按尽量小的原则布置，以使拱

7、架上下弦受力更为均匀，使拱盔垫木高度相对较小，以节约施工用木材，同时应满足上弦折点处连杆可连接的最小长度需要。因而拱架每一折线段按23片基本三角布置。拱盔横木最小高度9cm，最大高度67cm，各横木具体高度见附图01中的拱盔各横向垫木高度表。根据受力和施工要求，拱架横向按8片钢拱架桁片布置，每片宽52cm，片与片间净距48cm，拱架横向总宽度7.52m，桁架上下弦销孔中心高度2m。片与片之间在上下弦(216槽钢)位置通过标准套筒螺栓(M22螺栓)进行连接；在上下弦连接钢销两侧及上下两基本三角对接钢销两侧的斜腹杆(28槽钢)位置，利用联接系槽钢(10槽钢)和U型螺栓进行连接来增强拱架的整体性。具

8、体连接部位见附图01及钢拱架使用说明手册(1)、基本三角的结构形式见图(2)示，单片基本三角长4m(按销孔中心计算)，高2m，宽0.52m，单片重525kg。主弦杆为216槽钢，斜腹杆为28槽钢，内腹杆为2505角钢；所使用材料材质皆为16锰桥梁钢(16Mnq)。各杆件之间通过连接钢板焊接而成，横向两肢之间通过连接缀板焊接成组合截面。连接销孔直径为50mm，采用直径48.5mm钢销进行连接，钢销材质为35SiMn。(2)、弦杆的结构形式 截面为216槽钢；所使用材料材质仍为16Mnq。两肢之间通过连接缀板焊接成组合截面。连接钢销直径48.5mm，材质为35SiMn。(3)、拱脚特殊节段的结构形

9、式拱脚特殊节段由一三角桁架和一长3m的弦杆组成，横向桁宽仍为0.52m。所使用材料材质为16Mn钢。其主要受力杆件为222槽钢，斜腹杆为212510角钢，内腹杆为2758角钢；三角桁架各杆件之间通过连接钢板焊接而成，横向两肢之间通过连接缀板焊接成组合截面。除铰支点A外，连接钢销皆采用直径48.5mm的军用梁原配钢销。铰支点A采用直径90mm的45#钢钢销与支座连接。在主要受力杆件(222槽钢)位置仍通过标准套筒螺栓进行连接；在连接钢销两侧及铰支点A附近，利用联接系槽钢和U型螺栓进行连接，与22槽钢连接的U型螺栓新加工。拱脚特殊节段具体结构尺寸祥见后续的加工大样图。在拱架合拢吊、扣索放松前，上下

10、弦在B、C处断开，在O点设铰，按两铰拱合拢，以利销孔间隙及垫木、砂筒压缩等非弹性变形产生的拱架附加内力的释放；在合拢松索完成后，再连接上下弦形成两铰，来支承拱圈混凝土浇筑时的荷载。另在拱顶设置钢活塞与拱顶铰相连接，以方便合拢时拱架标高调整和刹尖；具体祥见后续的加工大样图。(5)、卸拱设备及支座结构 支座由厚30mm的后座板、底座板及竖向肋板组成，在竖向肋板上设置90+0.2mm的销孔与拱脚A点(见图(4)钢销连接。利用在主拱台内埋设角钢对支座进行横向限位。卸拱设备由对口契块、型钢分配梁、砂筒及砂筒活塞等构成。在支座下缘及后缘设置铸钢对口契块来进行支座标高及纵向位置的微调，上下契块结合面抛光并涂

11、油，以利卸架。支座与后缘契块间设置钢垫箱来保证拱脚铰位于砂筒中心。型钢分配梁采用3根I45a工字钢梁焊接成组合截面，单根工字钢梁长9.6m。砂筒活塞外径50cm，高57cm，顶板厚2cm，筒壁厚1.2cm。砂筒外径55cm，高58cm，底板厚3cm，筒壁厚1.2cm。在每个砂筒底部对称设置两个直径4cm的小孔以便卸砂，小孔卸砂前利用螺栓塞堵死；每岸横向共设置11个砂筒活塞。砂筒用砂必须采用洁净干燥的中粗砂，砂筒与砂筒活塞之间的空隙应用沥青或黄油封闭，防止雨水或泥水渗入使砂体板结。(6)、拱架风缆 见附图01拱肋风缆绳采用228mm(637+1)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破

12、断拉力为39.3吨(双线)。上、下河各设置6道风缆，全桥共12道风缆绳。风缆与地面夹角不大于30，风缆水平投影与桥轴夹角不小于50，为减小风缆垂度的非弹性影响，风缆初张力按5吨控制。拱架风缆绳用量约2200m。拱架风缆位置根据设计的风缆角度要求放样后确定，锚碇根据具体地质情况可采用锚环或埋置式地垄等形式，工地自行设计布置，要求每道风缆锚碇容许抗拉力不小于15吨。(7)、模板系统 拱箱模板采用木模，面板采用竹胶板。侧模及内模见后续模板设计图。底模系统：在拱架上弦节点上每间隔2m布置宽15cm横向方木，根据形成拱盔弧度的需要，横木高度为1431.1cm不等，各横木具体尺寸祥见附图01中拱箱各横向垫

13、木高度表；全拱圈纵向设置16根1515cm方木做底模背销，在纵背销上设置4cm厚木板做底模板，为保证砼外观质量，底模板上再铺设1cm厚的竹胶板面板。在底模上、下河各设置宽1m的人行支道，以便于施工操作及模板安装。支道横木每3m一根，长2.2m，其截面尺寸为0.120.1m2，支道面板为厚4cm木脚手板。3、钢拱架的计算方法及计算结果基本情况简述3.1、计算方法(1)、设计规范及参考资料交通部公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86，公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000，钢拱架使用说明手册，公路施工手册.桥涵下册。(2)、设计方法 根据公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000，在

14、拱架上就地浇筑大跨径拱圈(肋)混凝土时，亦采用分环(层)分段法浇筑；同时参考以前施工过的一些大跨径现浇拱桥的施工经验，并结和本桥的具体情况及钢拱架承载能力情况，决定主拱圈分三环浇筑完成(见附图19)，一环、二环、三环分别高33cm、114cm、33cm；故计算时考虑了第二环施工过程中拱架与拱圈联合受力因素。初步计算阶段未考虑风力和风缆的作用，也未进行拱架纵横向稳定性验算。(3)、计算过程按以下阶段进行计算：、拱架自重阶段：此时拱架为两铰拱状态，利于销孔间隙及支座压缩等非弹性变形产生的附加内力的释放；在拱顶刹尖、扣索松索和拱架标高轴线调整完成后，再连接拱顶上下弦，形成两铰拱承受拱圈荷载。重量按单

15、元单位长度重量计入，同时考虑计入横向连接系及U型卡、钢销、节点板、缀板等后的修正系数(通过计算取修正系数为1.9)。、一环(浇筑高度33cm)加载阶段：此时拱顶上下弦已连成一体，拱架为两铰拱状态；计算荷载为一环钢筋混凝土(含拱脚1.913m实体段及1m漏斗形渐变段全高)、拱盔及模板自重、施工荷载(近似取混凝土重量的1.05倍)，荷载按横木处的节点集中力计入。、二环(浇筑高度为腹板高度1.14m)加载阶段：此时拱架仍为两铰拱状态，一环按无铰拱参与共同受力；计算荷载为二环钢筋混凝土、拱盔及模板自重、施工荷载(近似取混凝土重量的1.05倍)，荷载按作用于一环上的均布荷载加入(横隔板及与顶底板倒角按集中荷载加入)。、拱架拆除阶段(假定在拱圈浇筑完成后拆除)：计算模型为全断面形成后的无铰裸拱；计算荷载为一环钢筋混凝土自重及二环钢筋混凝土施工时拱架各横木支撑力增量的反作用力(这些荷载原支承在拱架上，拆架后由拱圈承受)。拱架各单元内力按以上、阶段内力进行叠加后控制设计；弹性挠度按、（阶段不考虑模板荷载）阶段进行叠加；拱圈内力按、（不考虑模板荷载）阶段形成的拱圈内力进行叠加，应力按、阶段形成的拱圈上下缘应力分别计算后进行叠加。3、