專利名稱：鋼筋混凝土拱橋施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁施工方法。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土拱橋施工過程中，鋼筋拱砼圈的澆筑需要搭設(shè)支架，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中鋼筋拱砼圈的施工用支架由鋼管3搭設(shè)而成然后鋪設(shè)建筑模板7，支架兩側(cè)可以支撐在鋼筋拱砼圈的墩臺拱座2上，但是由于鋼筋拱砼圈的固結(jié)支座之間的部分土質(zhì)松軟， 造成支架結(jié)構(gòu)不牢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種鋼筋混凝土拱橋施工方法，拱圈支架結(jié)構(gòu)簡單而牢固，節(jié)約材料，同時施工方法科學，施工效率高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案鋼筋混凝土拱橋施工方法，所述拱橋為21孔不等跨上承實腹式鋼筋混凝土半圓無鉸板拱橋，其特征在于包括如下步驟步驟一樁基礎(chǔ)、承臺、橋臺臺身側(cè)墻及橋墩墩身施工；步驟二 搭設(shè)拱橋兩側(cè)第4至8孔及第13至17各四孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，最后澆筑本步驟中8孔拱圈混凝土；步驟三拆除步驟二中搭設(shè)的拱圈支架，搭設(shè)橋臺側(cè)第0至4孔及第17至21孔各四孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，最后澆筑本步驟中8孔拱圈混凝土 ；步驟四拆除步驟三中搭設(shè)的拱圈支架，搭設(shè)跨中剩余的第8至13孔共五孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，澆筑本步驟中5孔拱圈混凝土，全橋合攏；步驟五拆除步驟四中搭設(shè)的拱圈支架，施工拱上建筑，拱上填料施工應(yīng)從橋臺處開始嚴格按全橋?qū)ΨQ、均勻分層填筑，其中，所述拱圈支架，包括拱形桁架，拱形桁架兩側(cè)底部支撐于墩臺拱座上，拱形桁架上平面上鋪設(shè)建筑模板用于鋼筋拱砼圈澆筑，所述拱形桁架上平面與建筑模板之間還設(shè)有縱向鋼筋和建筑鋼管，建筑鋼管在拱形桁架上平面支點處橫向設(shè)置，縱向鋼筋與建筑鋼管垂直交叉平鋪一層作為建筑模板支撐，所述拱形桁架兩側(cè)底部的墩臺拱座間設(shè)有拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)。作為優(yōu)選，所述拱橋橋面兩側(cè)縱坡均為2. 48%，橋面中心設(shè)置R = 4000m的豎曲線，橋梁全長336. 2m，拱橋雙向八車道，全橋?qū)?7m，兩幅，單幅寬23. 5m，中間空隙10m，拱圈寬23. 3m，矢跨比均為1 2 ；拱圈凈跨徑從橋臺往跨中依次為11. 3m、11. 9m、12. 6m、13. 3m、 13. 9m、14. 7m、15. 3m、15. 9m、16. lm、16. 3m、16. 4m ；拱圈厚度第 1 4 孔、18 21 孔為 40cm，第5 8孔、14 17孔為50cm，第9 13孔為60cm，設(shè)計速度60km/h ；設(shè)計荷載 汽車荷載等級為-I級，人群荷載為3. 5KN/m2。作為優(yōu)選，所述拱形桁架為HRB400鋼筋桁架，所述縱向鋼筋為螺紋鋼筋，所述節(jié)點形式為焊接空心球，所述拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)為HN350X 150Q345H型鋼。
作為優(yōu)選，所述拱圈支架的施工過程為1)、支架設(shè)計計算根據(jù)拱橋上部拱圈在施工階段的自重及施工荷載計算設(shè)計拱桁架支架；2)、預拼拱桁架根據(jù)橋梁線型及施工階段撓度，設(shè)置拱預拱度按估算形變值分配，在預制場地內(nèi)放樣并按設(shè)計的拱桁架支架圖紙預拼制作拱桁架，在預拼場地內(nèi)拱桁架支架每片分兩段預拼，聯(lián)接處置于拱頂，施工聯(lián)結(jié)時注意接頭上下錯開，滿足鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范的要求；為保證焊接節(jié)點有效性，桁架焊接節(jié)點必須逐個目測檢查，確保角焊縫長度及面積，防止焊接失效；3)、支架預埋鐵件拱與墩臺拱座固結(jié)，故在墩臺澆筑的同時預埋板拱支架連接鋼筋及支架預埋型鋼；4)、搭設(shè)臨時鋼管腳手架用以固定拱桁架的縱橫軸線、標高，該臨時腳手架還同時作為施工人員操作平臺，期間用于支架安裝、聯(lián)接直至拆除，鋼管腳手架的搭設(shè)遵循《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的要求搭設(shè)，并嚴禁與拱支架有任何形式的連接；5)、支架安裝將預拼好的桁架安裝至預定位置，拱腳與預埋件焊接，桁架在拱頂兩半片實行對接，對接處采用與桁架材料相同或高一級的材料用于幫條焊材，分片進行架設(shè)，在架設(shè)安裝單個拱桁時，應(yīng)先將兩段拱桁吊至一定高度后固定于臨時支架，并在拱腳處預埋鐵件與拱支架焊接連接，然后再合攏拱頂，拱頂合攏段連接鋼筋注意上下弦桿接頭錯開，安裝拱桁架時設(shè)置一道鎖定拉桿，拉桿為可調(diào)節(jié)螺栓，在支架對接前予以鎖定拱桁架， 防止桁架安裝偏差過大，待支架完成整體拼裝后予以拆除，拼裝桁架時，必須逐個檢查節(jié)點，防止焊點失效導致桁架局部失穩(wěn)而引發(fā)連鎖反應(yīng)，拱腳處與墩臺固結(jié)型鋼須局部加強以抵抗局部壓力過大而失穩(wěn)；6)、橫向桁架安裝為使桁架具有足夠空間剛度與穩(wěn)定性，拱支架間加水平橫桿及斜撐，目的是形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而使節(jié)點間自由長度減少，并最大程度發(fā)揮拱桁架材料性能，達到減少支架材料的效用，橫向桁架安裝垂直于主桁架拱，采用焊接連接，焊接作業(yè)同樣須保證焊接節(jié)點有效，為增加支架整體穩(wěn)定性，橫向桁架安裝好后，在整個支架下弦桿用 18螺紋鋼筋加大剪刀叉聯(lián)系拱支架，增加整體橫向穩(wěn)定；7、)綁扎鋼管依據(jù)桁架受力特點，在各節(jié)點位置橫向綁扎Φ48Χ3πιπι建筑鋼管， 上部混凝土板拱的均布壓力通過鋼管傳遞給拱桁架，綁扎鋼管采用14#鐵絲，每個桁架節(jié)點位置綁扎鋼管一根，橫向接頭處搭接交錯一個拱桁架距離，以防止不均勻受力而導致鋼管局部受力過于集中而失穩(wěn)，為防止鋼管滑落，在支架上加焊限位鋼筋；8)、綁扎鋼筋為使弧形鋼管面形成一個可以承受拱圈澆筑重量并均勻傳遞上部荷載的模板面，在鋼管面上布置一層16縱向鋼筋，依據(jù)荷載及底模模板尺寸91. 5X 183cm, 均布16鋼筋橫向間距約為30cm，其中在模板拼縫處增設(shè)一根鋼筋，鋼筋與鋼管連接同樣采用鐵絲綁扎形式；9)、安裝底模為妥帖的安裝底模并能形成一個圓弧面，底模模板采用厚度為 12mm的建筑模板，模板具有一定的柔性，與鋼筋接觸面可以形成拱面；底面模板的固定方式主要考慮安裝、拆卸方便，采用鐵絲綁扎的形式與下層鋼筋面聯(lián)接，模板通過鉆孔后穿鐵絲與模板下鋼筋捆扎牢固，為充分保證底面混凝土面質(zhì)量，模板選用表面光潔的新板；10)、安裝拱圈鋼筋通過處于拱兩端的預埋鋼筋焊接接長后在拱頂合龍，并注意鋼筋接頭按規(guī)范錯開；11)、拱圈面層模板利用拱兩側(cè)外伸60cm的建筑鋼管及板拱鋼筋骨架，固定側(cè)模、外蓋板；拱腳以上與水平傾角大于20°區(qū)段設(shè)置頂面蓋板，并橫向每70cm設(shè)置混凝土振搗孔，并隨澆筑砼進度而裝釘密封蓋板；12)、拱圈砼澆筑。作為優(yōu)選，所述拱圈砼澆筑按拱圈全寬度，自兩端拱腳向拱頂對稱均衡地連續(xù)澆筑，最后在拱頂合龍，澆筑過程中始終保持兩側(cè)砼面高差在90cm以內(nèi)，由于橋?qū)捿^大，單側(cè)砼面高差也須控制在90cm以內(nèi)，控制好砼澆筑的開始及結(jié)束時間，確保在當天溫度較低時合龍，拱圈砼采取降低砼水化熱的方式定制商品砼，合龍后2小時左右拱頂段砼采用復振措施。作為優(yōu)選，所述拱圈砼的澆筑分兩次澆筑，施工縫設(shè)置與支架變形不明顯的1/4 點以下，且位于常水位Im以上，二次接縫面與拱軸線垂直，二次砼在澆筑應(yīng)在拱圈下段砼強度達到C25后進行。本發(fā)明中拱圈支架的主體采用拱形桁架結(jié)構(gòu)，利用了鋼筋的受拉特性，結(jié)構(gòu)牢固， 而且中部無需支撐，節(jié)約了材料，拆卸也很方便，節(jié)約施工時間，而且拱形桁架兩側(cè)底部的固結(jié)支座間設(shè)有拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)防止拱圈支架變形。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述圖1為現(xiàn)有技術(shù)中拱圈支架結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中拱圈支架結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為發(fā)明鋼筋混凝土拱橋施工方法施工流程圖；圖4為第8跨3#桿下弦示意圖。
具體實施例方式結(jié)合圖2和圖3具體說明本發(fā)明的實施例，如圖2所示，鋼筋混凝土拱橋施工過程中使用的拱圈支架，包括拱形桁架4，拱形桁架兩側(cè)底部支撐于固結(jié)支座2上，拱形桁架上平面上鋪設(shè)建筑模板7用于鋼筋拱砼圈1 澆筑。所述拱形桁架上平面與建筑模板之間還設(shè)有縱向鋼筋6和建筑鋼管5，其中，建筑鋼管在拱形桁架上平面節(jié)點處橫向設(shè)置，縱向鋼筋與建筑鋼管垂直交叉平鋪一層作為建筑模板支撐。所述拱形桁架為HRB400鋼筋桁架。所述縱向鋼筋為螺紋鋼筋。所述拱形桁架兩側(cè)底部的固結(jié)支座2間設(shè)有拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)8，所述拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)為HN350X 150Q345H型鋼。所述節(jié)點形式為焊接空心球。一、施工拱橋概況本發(fā)明中鋼筋混凝土拱橋施工方法涉及的大橋，設(shè)計速度60km/h ；設(shè)計荷載汽車荷載等級為-I級，人群荷載為3. 5KN/m2 ；為21孔不等跨上承實腹式鋼筋混凝土半圓無鉸板拱橋，橋梁中心樁號K1+705。橋梁軸線平面位于直線上，橋面兩側(cè)縱坡均為2. 48%，橋面中心設(shè)置R = 4000m的豎曲線。橋梁全長336. an。大橋雙向八車道，全橋?qū)?7m，兩幅，單幅寬23. 5m，中間空隙10m。拱圈寬23. 3m，矢跨比均為1 2 ；拱圈凈跨徑從橋臺往跨中依次為 11. 3m、11. 9m、12. 6m、13. 3m、13. 9m、14. 7m、15. 3m、15. 9m、16. lm、16. 3m、16. 4m ；拱圈厚度第1 4孔、18 21孔為40cm,第5 8孔、14 17孔為50cm,第9 13孔為60cm。 全橋共計21X2 = 42孔。拱圈采用C;35混凝土。二、施工方案及施工原則方案一如圖3所示，從第4、8、13、17任一鎖止墩開始，分別向兩側(cè)每1 2跨連續(xù)依次鎖定并澆筑(注此時澆筑跨的前后各一跨的墩臺基坑必須已回填完成)，直至全橋21連拱全部澆筑完成。即全橋水平推力鎖止?jié)仓?。解鎖方案全橋計21跨，按4跨、4跨、5跨、4跨、4跨對稱分布。當其中的“某一聯(lián)14跨或5跨)的前后聯(lián)G跨或5跨)拱圈已澆筑完成并卸架后(注解除第0 4跨、 第17 21跨鎖止拉桿前，臺后軟基處理工作完成)，該“某一聯(lián)”的鎖止拉桿即可解除。解除鎖止拉桿后即可進行“該聯(lián)”拱上側(cè)墻的澆筑。全橋拱圈并拱上側(cè)墻全部澆筑完成后，再從橋臺處開始嚴格按全橋?qū)ΨQ、均勻分層填筑拱上填料(泡沫混凝土，80cm/層)。當然也可以選用方案二設(shè)置拱圈澆筑水平推力鎖止拉桿(HN300 X 150Q345H型鋼2根)。鎖2跨、隔2跨， 每次澆筑連續(xù)2跨，先澆鎖定2跨，后澆“填空” 2跨或1跨。即先鎖定并分別澆筑第2 4 跨、第6 8-8 10跨、第11 13-13 15跨、第17 19跨；此時澆筑跨的前后一跨的墩臺基坑必須已回填完成。后“填空”澆筑第0 2跨、第4 6跨、第10 11跨(全橋中跨)、第15 17跨、第19 21跨。澆筑第0 2跨、第19 21跨前，臺后路基填筑完成。待全橋拱圈澆筑完成后，再解除水平推力鎖止拉桿。模板支架方案本橋拱圈澆筑采用空間兩向正交正放網(wǎng)架的施工模板支架。網(wǎng)架縱向拱桁架為主承重結(jié)構(gòu)，橫向連接桁架(即設(shè)置水平支撐及斜撐)以增加空間剛度并有效增強橫向穩(wěn)定。 網(wǎng)架材料拱桁架上下弦桿采用HRB400螺紋鋼筋作為主材，拱桁架腹桿及橫向連接桁架均采用HRB335螺紋鋼筋。按靜力等效原則通過在桁架節(jié)點上方設(shè)置鋼管橫桿，將拱圈澆筑的荷載等效轉(zhuǎn)化為桁架節(jié)點集中荷載的方式使空間網(wǎng)架承受上部荷載，實現(xiàn)網(wǎng)架受力體系轉(zhuǎn)化的目的。然后鋪設(shè)縱向均布鋼筋并在支架上安裝拱圈模板及現(xiàn)澆鋼筋砼拱圈。(拱圈支架見附圖)拱桁網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的靜力計算幾點假設(shè)1、按靜力等效原則建網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的荷載幾何模型，將節(jié)點所轄區(qū)域的荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點集中荷載值；再將空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡化為單片縱向拱桁架進行受力分析計算。2、忽略節(jié)點剛度影響，節(jié)點形式擬定為焊接空心球，假定桁架節(jié)點為空間鉸接點； 桿件只承受軸向力，并按彈性階段進行計算。3、拱桁架拱腳的支承條件固結(jié)。4、用電算程序精確計算出拱桁架各桿件軸向力后，網(wǎng)架桿件的截面根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-20(^)按承載力計算確定。(見第8孔軸力計算數(shù)據(jù)匯總)施工原則1、在依次加載鋼筋及砼過程中，始終遵循均衡對稱加載。單跨間由拱腳至拱頂，二跨間則兩兩左右對稱。加載方式為分段、分環(huán)、分層。嚴禁出現(xiàn)拱的左右超限不均衡、不對稱的加載方式。拱架卸落也必須遵循對稱、緩慢卸載原則。2、節(jié)點形式為模擬焊接空心球，故桁架各節(jié)點須保證焊接節(jié)點有效性，尤其是對拉桿抗拉力的保證。3、拱圈澆筑砼合攏時機宜選擇在接近本地區(qū)年平均溫度(約為15. 5 15. 8°C ) 或在5 15°C之間進行。實際澆筑過程中若達不到要求，則須通過降低支架溫度及砼拌合溫度的方式予以解決。4、嚴格按拱支架設(shè)計圖施工，所有材料須通過材料性能檢測(HRB40016、18、20鋼筋及Φ48Χ3建筑鋼管等)，確保桁架構(gòu)件用材合格。拱圈砼澆筑方案針對本橋拱圈特征，提出以下兩個澆筑方案方案一單個拱圈不間斷澆筑合龍拱圈砼澆筑按拱圈全寬度，自兩端拱腳向拱頂對稱均衡地連續(xù)澆筑，最后在拱頂合龍，澆筑過程中始終保持兩側(cè)砼面高差在90cm以內(nèi)，由于橋?qū)捿^大，單側(cè)砼面高差也須控制在90cm以內(nèi)。控制好砼澆筑的開始及結(jié)束時間，確保在當天溫度較低時合龍。拱圈砼采取降低砼水化熱的方式定制商品砼，比如降低拌和水溫，摻加外加劑等。合龍后2小時左右拱頂段砼采用復振措施。方案二 單個拱圈分兩次澆筑本橋單幅寬23. 3m,單個拱圈的砼量達380m3，按砼運輸及泵送的工作能力，不能保證拱頂合龍段砼在拱腳砼初凝前全部澆筑完畢。為避免澆筑過程中拱架變形而使砼產(chǎn)生微裂縫以及減少砼的收縮應(yīng)力，提高混凝土的耐久性(尤其是干濕交替拱段)，故采用分兩次澆筑的施工方法。按前述澆筑方式一樣的施工順序施工拱圈砼，施工縫設(shè)置與支架變形不明顯的1/4點以下，且位于常水位Im以上。二次接縫面與拱軸線垂直。二次砼在澆筑應(yīng)在拱圈下段砼強度達到C25后進行。施工監(jiān)測方案按砼分階段加載過程并布載不平衡an荷載等情況下的支架變形值(詳見支架估算變形計算匯總)，采用豎向位移及水平位移綜合監(jiān)測的方式監(jiān)測拱圈澆筑中的支架形變。 首先在支架上設(shè)置典型斷面監(jiān)控點(位于拱圈1/2、1/4共3點)，澆筑過程中，不間斷地測量相對標高及水平位移。按理論變形值的2/3作為控制支架允許變形值為(以第8跨為例):1/4點水平位移不超過(10/3X2 = ) 6mm，拱頂豎向位移不超過向下(M/3X2 = ) 16mm、 向上04/3X2 = )2mm。當澆筑過程中變形達到限值時應(yīng)采取減緩澆筑速度、配載并設(shè)置拉桿或停止?jié)仓治霾⒉槊髟蚝蠓娇衫^續(xù)澆筑砼。三、施工方法1、支架設(shè)計計算根據(jù)拱橋上部拱圈在施工階段的自重及施工荷載計算設(shè)計拱桁架支架，計算詳見后附計算書(以第8跨為例)。2、預拼拱桁架根據(jù)橋梁線型及施工階段撓度，設(shè)置拱預拱度按估算形變值分配 (如第8跨預拱度24mm)，在預制場地內(nèi)放樣并按設(shè)計的拱桁架支架圖紙預拼制作拱桁架。 在預拼場地內(nèi)拱桁架支架每片分兩段預拼，聯(lián)接處置于拱頂，施工聯(lián)結(jié)時注意接頭上下錯開，滿足鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范的要求。為保證焊接節(jié)點有效性，桁架焊接節(jié)點必須逐個目測檢查，確保角焊縫長度及面積，防止焊接失效。3、支架預埋鐵件拱與墩臺拱座固結(jié)，故在墩臺澆筑的同時預埋板拱支架連接鋼筋(內(nèi)下弦受拉)及支架預埋型鋼。4、搭設(shè)臨時鋼管腳手架用以固定拱桁架的縱橫軸線、標高。該臨時腳手架還同時作為施工人員操作平臺，期間用于支架安裝、聯(lián)接直至拆除。鋼管腳手架的搭設(shè)遵循《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的要求搭設(shè)。并嚴禁與拱支架有任何形式的連接。5、支架安裝將預拼好的桁架安裝至預定位置，拱腳與預埋件連接(焊接)，桁架在拱頂兩半片實行對接。對接處采用與桁架材料相同或高一級的材料用于幫條焊材。分片進行架設(shè)。在架設(shè)安裝單個拱桁時，應(yīng)先將兩段拱桁吊至一定高度后固定于臨時支架，并在拱腳處預埋鐵件與拱支架焊接連接，然后再合攏拱頂，拱頂合攏段連接鋼筋注意上下弦桿接頭錯開。安裝拱桁架時設(shè)置一道鎖定拉桿，拉桿為可調(diào)節(jié)螺栓，在支架對接前予以鎖定拱桁架，防止桁架安裝偏差過大。待支架完成整體拼裝后予以拆除。拼裝桁架時，必須逐個檢查節(jié)點，防止焊點失效導致桁架局部失穩(wěn)而引發(fā)連鎖反應(yīng)。拱腳處與墩臺固結(jié)型鋼須局部加強以抵抗局部壓力過大而失穩(wěn)。6、橫向桁架安裝為使桁架具有足夠空間剛度與穩(wěn)定性，拱支架間加水平橫桿及斜撐，目的是形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而使節(jié)點間自由長度減少，并最大程度發(fā)揮拱桁架材料性能，達到減少支架材料的效用。橫向桁架安裝垂直于主桁架拱，采用焊接連接，焊接作業(yè)同樣須保證焊接節(jié)點有效。為增加支架整體穩(wěn)定性，橫向桁架安裝好后，在整個支架下弦桿用 18螺紋鋼筋加大剪刀叉聯(lián)系拱支架，增加整體橫向穩(wěn)定。7、綁扎鋼管依據(jù)桁架受力特點，在各節(jié)點位置橫向綁扎Φ48Χ3πιπι建筑鋼管，上部混凝土板拱的均布壓力通過鋼管傳遞給拱桁架。綁扎鋼管采用14#鐵絲，每個桁架節(jié)點位置綁扎鋼管一根，橫向接頭處搭接交錯一個拱桁架距離，以防止不均勻受力而導致鋼管局部受力過于集中而失穩(wěn)。為防止鋼管滑落，在支架上加焊一定數(shù)量的限位鋼筋。8、綁扎鋼筋為使弧形鋼管面形成一個可以承受拱圈澆筑重量并均勻傳遞上部荷載的模板面，在鋼管面上布置一層16縱向鋼筋，依據(jù)荷載及底模模板尺寸91. 5X 183cm，均布16鋼筋橫向間距約為30cm，其中在模板拼縫處增設(shè)一根鋼筋。鋼筋與鋼管連接同樣采用鐵絲綁扎形式。9、安裝底模為妥帖的安裝底模并能形成一個圓弧面，底模模板采用厚度為12mm 的建筑模板，模板具有一定的柔性，與鋼筋接觸面可以形成拱面。底面模板的固定方式主要考慮安裝、拆卸方便，采用鐵絲綁扎的形式與下層鋼筋面聯(lián)接。模板通過鉆孔后穿鐵絲與模板下鋼筋捆扎牢固。為充分保證底面混凝土面質(zhì)量，模板選用表面光潔的(次)新板。9、安裝拱圈鋼筋通過處于拱兩端的預埋鋼筋焊接接長后在拱頂合龍，并注意鋼筋接頭按規(guī)范錯開。10、拱圈面層模板利用拱兩側(cè)外伸60cm的建筑鋼管及板拱鋼筋骨架，固定側(cè)模、 外蓋板；拱腳以上與水平傾角大于20°區(qū)段設(shè)置頂面蓋板，并橫向每70cm設(shè)置混凝土振搗孔，并隨澆筑砼進度而裝釘密封蓋板。11、拱圈砼澆筑針對本橋拱圈特征，提出以下兩個澆筑方案A、單個拱圈不間斷澆筑合龍拱圈砼澆筑按拱圈全寬度，自兩端拱腳向拱頂對稱均衡地連續(xù)澆筑，最后在拱頂合龍，澆筑過程中始終保持兩側(cè)砼面高差在90cm以內(nèi)，由于橋?qū)捿^大，單側(cè)砼面高差也須控制在90cm以內(nèi)。控制好砼澆筑的開始及結(jié)束時間，確保在當天溫度較低時合龍。拱圈砼采取降低砼水化熱的方式定制商品砼，比如降低拌和水溫，摻加外加劑等。合龍后2小時左右拱頂段砼采用復振措施。B、單個拱圈分兩次澆筑本橋單幅寬23. 3m,單個拱圈的砼量約為300m3，按砼泵送車及運輸?shù)墓ぷ髂芰?，不能保證拱頂合龍段砼在拱腳砼初凝前全部澆筑完畢。為避免澆筑過程中拱架變形而產(chǎn)生微裂縫以及減少砼的收縮應(yīng)力，提高混凝土的耐久性(尤其是干濕交替拱段)，故采用分兩次澆筑的施工方法。按前述澆筑方式一樣的施工順序施工拱圈砼， 施工縫設(shè)置與支架變形不明顯的1/4點以下，且位于常水位Im以上。二次接縫面與拱軸線垂直。二次砼在澆筑應(yīng)在拱圈分段砼強度達到C25后進行。12、施工監(jiān)測按砼分階段加載過程并布載不平衡ail荷載等情況下的支架變形值如支架估算變形圖所示，采用豎向位移及水平位移綜合監(jiān)測的方式監(jiān)測拱圈澆筑中的支架變形。首先在支架上設(shè)置典型斷面監(jiān)控點(位于拱圈1/2、1/4共3點)，澆筑過程中，不間斷地測量相對標高及水平位移。按理論變形值的2/3作為控制支架允許變形值為(以第8跨為例):1/4點水平位移不超過(10/3X2 = )6mm，拱頂豎向位移不超過向下(M/3X2 =)16mm、向上(M/3X2 = )2mm。當澆筑過程中變形達到限值時應(yīng)采取減緩澆筑速度、配載并設(shè)置拉桿或停止?jié)仓?，待分析并查明原因后方可繼續(xù)澆筑砼。13、養(yǎng)護及卸架砼澆筑后通過一定時間養(yǎng)護，達到設(shè)計規(guī)定的強度(100%，制作同條件砼試塊驗證強度)后方可卸落拱架。拱架卸落的過程，就是由拱架支承的拱圈的重力逐漸轉(zhuǎn)移給拱圈自身承擔的過程，為了對拱圈受力有利，拱架不能突然卸除。卸落時，首先用氧氣一乙炔切割拱頂處下弦桿連接鋼筋。在橫橋向由中間及兩側(cè)對稱切割拆除。第二步再切割上弦桿拱頂處鋼筋拱架，完成卸落。順序為由橋中及兩邊。四、拱支架設(shè)計計算(以第8跨為例)拱圈參數(shù)第1 4跨拱圈厚度40cm，第5 8跨拱圈厚度50cm，第9 11跨拱圈厚度60cm。拱桁架參數(shù)橫向排歹Ij20 片，間距為 34+119X7+118X5+119X7+34 = 2324 (cm)； 拱桁架高第1 4跨55cm，第5 11跨60cm ；上弦桿節(jié)點間距(第1 11跨)分別為 63、58、55、52 ；60. 5、57· 5、54· 5、52. 0 ；52. 5、53· 0、53. 5(cm)。橫聯(lián)桁排列個數(shù)(第1 11 跨)分別為:13、15、17、19 ；17、19、21、23 ；23、23、23。荷載取值1、支架自重0.4KN/m2 ；2、鋼筋砼容重25KN/m3 ；3、施工人員和施工機具相對集中荷載2KN/m2 ；4、砼傾倒沖擊相對集中荷載2KN/m2。(一 )驗算鋼筋承載力拱圈澆筑底?？v梁為均布Φ 16鋼筋，間距取30cm，縱向搭頭交錯1跨，跨距為 52cm。按5跨連續(xù)梁建模(即取邊跨支座彎矩計算系數(shù)為-0. 105)。1,30cm 寬度內(nèi)恒載 q = 8575NX0. 3/1. 19N = 2. 162KN/m ；2、多跨連續(xù) Mmax = Kql2= 0. 105 X 2. 162 X 0 . 522 = 0 . 06 (KN · m)3、對于 Φ 16 鋼筋[σ ] = 280MpaW = Ji · R3/4 = π · 0. 83/4 = 0. 402 (cm3)貝IjMtt= W · [ σ ] = 0. 402 ‘ 280 = 0. 113 (KN · m)
彡 Mmax = 0. 06 (KN · m)可4、底?？v梁鋼筋最大間距可為52cm5、跨度中點撓度估算(未計模板剛度)f = 0. 315Xql4/100EI = 0 . 3 1 5 X 2 1 62 X 0 . 524/(100 X 2 1 0X IO9X3215X IO-12) ^ l(mm)彡 L/250 = 1. 2mm 可( 二)驗算鋼管承載力板拱拱頂截面處鋼管所受豎向壓力最大，取該處等效應(yīng)力1、板載 q = 8575N/1. 19m = 7. 206 (KN/m)2、次邊拱桁支座處為最不利，以四跨等截面連續(xù)梁邊跨和外排懸臂梁的分配彎矩計算其彎矩的計算系數(shù)為κ2 = -0. 087貝Ij =Mmax = K2 · ql2= 0 . 08 7 X 7 . 206X 1. 192 = 0 . 888 (KN · m)3、對于 Α3Φ48Χ3 管[σ ] = 200MPaW = 4. 49cm3 貝IjMtt= W · [ σ ] = 4· 49 · 200 = 898 (N · Μ)彡 Max = 888/ (N · Μ)可4、跨度中點最大撓度估算MA = 0. 087 · ql2 = 888 (N · Μ)MB = ql^/2 = 7 2 06 X 0 . 342/2 = 4 1 7 (N · Μ)K1 = 4MA/ql2 = 4 X 888/ (7206 X 1. 192) = 0. 35K2 = 4MB/ql2 = 4X417/(7206X 1. 192) = 0. 16查表得K。= 0. 1258 則 fmax = K。Xql4/24EI = 0. 1258X7206X 1. 194/(24X210 X 109 X 10. 78 X 1(T8) ^ 3 (mm)彡 L/250 = 4. 8mm 可(三)桁架內(nèi)力及選材計算拱桁架的受力特點是節(jié)點承受直接荷載，故將拱圈的均布荷載通過鋼管橫桿轉(zhuǎn)化為桁架節(jié)點集中荷載，該荷載通過圖解法計算拱架節(jié)點豎向荷載(見桁架受力計算圖；桁架節(jié)點荷載圖)3、對各節(jié)點編號，利用橋梁結(jié)構(gòu)計算軟件MIDAS計算桁架各節(jié)點內(nèi)力(詳見后附圖表)。4、將計算結(jié)果標注于各桿件，分析桿件內(nèi)力，并逐段區(qū)分桿件內(nèi)力，然后對各桿件進行編號分類，取最大值進行桿件用材計算(詳見拱桁架內(nèi)力及用材圖)。以第8跨3#桿下弦為例采用3根鋼筋18 (排列如圖4)，A = 763mm2，節(jié)間距48cm[計算長度X軸為48cm， Y軸為96cm O倍節(jié)點長度)]1、確定截面形心C的位置Xc = 30mm ；Yc = 12mm2、Ix = 29184mm4 ； Iy = 180262mm43、ix = 6. 185mm ;iy = 15. 371mm4、λ x = 0. 8 · 480/6. 185 = 62 ^ [180]λ y = 0. 8 · 960/15. 371 = 50 ^ [180]λχ< Xy，取λχ = 62作為計算長細比。
5、該截面為B類截面λ β= λ χ=62 · V 400/235=62 X 1.305=81查表得φ=0.6816、該桿件的最大承受壓力Nmax=cpAf=0.681 X763X330=17.1 (T)彡[15.0T]可7、其余桿件最大承壓力計算同上。
權(quán)利要求
1.鋼筋混凝土拱橋施工方法，所述拱橋為21孔不等跨上承實腹式鋼筋混凝土半圓無鉸板拱橋，其特征在于包括如下步驟步驟一樁基礎(chǔ)、承臺、橋臺臺身側(cè)墻及橋墩墩身施工；步驟二 搭設(shè)拱橋兩側(cè)第4至8孔及第13至17各四孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，最后澆筑本步驟中8孔拱圈混凝土；步驟三拆除步驟二中搭設(shè)的拱圈支架，搭設(shè)橋臺側(cè)第0至4孔及第17至21孔各四孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，最后澆筑本步驟中8孔拱圈混凝土 ；步驟四拆除步驟三中搭設(shè)的拱圈支架，搭設(shè)跨中剩余的第8至13孔共五孔拱圈支架， 并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，澆筑本步驟中5孔拱圈混凝土，全橋合攏；步驟五拆除步驟四中搭設(shè)的拱圈支架，施工拱上建筑，拱上填料施工應(yīng)從橋臺處開始嚴格按全橋?qū)ΨQ、均勻分層填筑；其中，所述拱圈支架，包括拱形桁架G)，拱形桁架兩側(cè)底部支撐于墩臺拱座( 上，拱形桁架上平面上鋪設(shè)建筑模板(7)用于鋼筋拱砼圈(1)澆筑，所述拱形桁架上平面與建筑模板之間還設(shè)有縱向鋼筋(6)和建筑鋼管(5)，建筑鋼管在拱形桁架上平面支點處橫向設(shè)置，縱向鋼筋與建筑鋼管垂直交叉平鋪一層作為建筑模板支撐，所述拱形桁架兩側(cè)底部的墩臺拱座O)間設(shè)有拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土拱橋施工方法，其特征在于所述拱橋橋面兩側(cè)縱坡均為2. 48%，橋面中心設(shè)置R = 4000m的豎曲線，橋梁全長336. 2m，拱橋雙向八車道， 全橋?qū)?7m，兩幅，單幅寬23. 5m，中間空隙10m，拱圈寬23. 3m，矢跨比均為1 2 ；拱圈凈跨徑從橋臺往跨中依次為 11. 3m、ll. 9m、12. 6m、13. 3m、13. 9m、14. 7m、15. 3m、15. 9m、16. lm、 16. 3m、16. 4m ；拱圈厚度第1 4孔、18 21孔為40cm,第5 8孔、14 17孔為50cm,第9 13孔為60cm，設(shè)計速度60km/h ；設(shè)計荷載汽車荷載等級為_1級，人群荷載為3. 5KN/2m ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土拱橋施工方法，其特征在于所述拱形桁架為 HRB400鋼筋桁架，所述縱向鋼筋為螺紋鋼筋，所述節(jié)點形式為焊接空心球，所述拱圈澆筑混凝土水平推力鎖止系統(tǒng)為HN350X 150Q345H型鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土拱橋施工方法，其特征在于所述拱圈支架的施工過程為1)、支架設(shè)計計算根據(jù)拱橋上部拱圈在施工階段的自重及施工荷載計算設(shè)計拱桁架支架；2)、預拼拱桁架根據(jù)橋梁線型及施工階段撓度，設(shè)置拱預拱度按估算形變值分配，在預制場地內(nèi)放樣并按設(shè)計的拱桁架支架圖紙預拼制作拱桁架，在預拼場地內(nèi)拱桁架支架每片分兩段預拼，聯(lián)接處置于拱頂，施工聯(lián)結(jié)時注意接頭上下錯開，滿足鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范的要求；為保證焊接節(jié)點有效性，桁架焊接節(jié)點必須逐個目測檢查，確保角焊縫長度及面積，防止焊接失效；3)、支架預埋鐵件拱與墩臺拱座固結(jié)，故在墩臺澆筑的同時預埋板拱支架連接鋼筋及支架預埋型鋼；4)、搭設(shè)臨時鋼管腳手架用以固定拱桁架的縱橫軸線、標高，該臨時腳手架還同時作為施工人員操作平臺，期間用于支架安裝、聯(lián)接直至拆除，鋼管腳手架的搭設(shè)遵循《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的要求搭設(shè)，并嚴禁與拱支架有任何形式的連接；5)、支架安裝將預拼好的桁架安裝至預定位置，拱腳與預埋件焊接，桁架在拱頂兩半片實行對接，對接處采用與桁架材料相同或高一級的材料用于幫條焊材，分片進行架設(shè)，在架設(shè)安裝單個拱桁時，應(yīng)先將兩段拱桁吊至一定高度后固定于臨時支架，并在拱腳處預埋鐵件與拱支架焊接連接，然后再合攏拱頂，拱頂合攏段連接鋼筋注意上下弦桿接頭錯開，安裝拱桁架時設(shè)置一道鎖定拉桿，拉桿為可調(diào)節(jié)螺栓，在支架對接前予以鎖定拱桁架，防止桁架安裝偏差過大，待支架完成整體拼裝后予以拆除，拼裝桁架時，必須逐個檢查節(jié)點，防止焊點失效導致桁架局部失穩(wěn)而引發(fā)連鎖反應(yīng)，拱腳處與墩臺固結(jié)型鋼須局部加強以抵抗局部壓力過大而失穩(wěn)；6)、橫向桁架安裝為使桁架具有足夠空間剛度與穩(wěn)定性，拱支架間加水平橫桿及斜撐，目的是形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而使節(jié)點間自由長度減少，并最大程度發(fā)揮拱桁架材料性能， 達到減少支架材料的效用，橫向桁架安裝垂直于主桁架拱，采用焊接連接，焊接作業(yè)同樣須保證焊接節(jié)點有效，為增加支架整體穩(wěn)定性，橫向桁架安裝好后，在整個支架下弦桿用18 螺紋鋼筋加大剪刀叉聯(lián)系拱支架，增加整體橫向穩(wěn)定；`7、)綁扎鋼管依據(jù)桁架受力特點，在各節(jié)點位置橫向綁扎Φ48Χ3πιπι建筑鋼管，上部混凝土板拱的均布壓力通過鋼管傳遞給拱桁架，綁扎鋼管采用14#鐵絲，每個桁架節(jié)點位置綁扎鋼管一根，橫向接頭處搭接交錯一個拱桁架距離，以防止不均勻受力而導致鋼管局部受力過于集中而失穩(wěn)，為防止鋼管滑落，在支架上加焊限位鋼筋；8)、綁扎鋼筋為使弧形鋼管面形成一個可以承受拱圈澆筑重量并均勻傳遞上部荷載的模板面，在鋼管面上布置一層16縱向鋼筋，依據(jù)荷載及底模模板尺寸91. 5X 183cm，均布 16鋼筋橫向間距約為30cm，其中在模板拼縫處增設(shè)一根鋼筋，鋼筋與鋼管連接同樣采用鐵絲綁扎形式；9)、安裝底模為妥帖的安裝底模并能形成一個圓弧面，底模模板采用厚度為12mm的建筑模板，模板具有一定的柔性，與鋼筋接觸面可以形成拱面；底面模板的固定方式主要考慮安裝、拆卸方便，采用鐵絲綁扎的形式與下層鋼筋面聯(lián)接，模板通過鉆孔后穿鐵絲與模板下鋼筋捆扎牢固，為充分保證底面混凝土面質(zhì)量，模板選用表面光潔的新板；10)、安裝拱圈鋼筋通過處于拱兩端的預埋鋼筋焊接接長后在拱頂合龍，并注意鋼筋接頭按規(guī)范錯開；11)、拱圈面層模板利用拱兩側(cè)外伸60cm的建筑鋼管及板拱鋼筋骨架，固定側(cè)模、外蓋板；拱腳以上與水平傾角大于20°區(qū)段設(shè)置頂面蓋板，并橫向每70cm設(shè)置混凝土振搗孔，并隨澆筑砼進度而裝釘密封蓋板；12)、拱圈砼澆筑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼筋混凝土拱橋施工方法，其特征在于所述拱圈砼澆筑按拱圈全寬度，自兩端拱腳向拱頂對稱均衡地連續(xù)澆筑，最后在拱頂合龍，澆筑過程中始終保持兩側(cè)砼面高差在90cm以內(nèi)，由于橋?qū)捿^大，單側(cè)砼面高差也須控制在90cm以內(nèi)，控制好砼澆筑的開始及結(jié)束時間，確保在當天溫度較低時合龍，拱圈砼采取降低砼水化熱的方式定制商品砼，合龍后2小時左右拱頂段砼采用復振措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼筋混凝土拱橋施工方法，其特征在于所述拱圈砼的澆筑分兩次澆筑，施工縫設(shè)置與支架變形不明顯的1/4點以下，且位于常水位Im以上，二次接縫面與拱軸線垂直，二次砼在澆筑應(yīng)在拱圈下段砼強度達到C25后進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土拱橋施工方法，包括如下步驟步驟一樁基礎(chǔ)、承臺、橋臺臺身側(cè)墻及橋墩墩身施工；步驟二搭設(shè)拱橋兩側(cè)第4至8孔及第13至17各四孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，最后澆筑本步驟中8孔拱圈混凝土；步驟三拆除步驟二中搭設(shè)的拱圈支架，搭設(shè)橋臺側(cè)第0至4孔及第17至21孔各四孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，最后澆筑本步驟中8孔拱圈混凝土；步驟四拆除步驟三中搭設(shè)的拱圈支架，搭設(shè)跨中剩余的第8至13孔共五孔拱圈支架，并設(shè)置鎖止系統(tǒng)，澆筑本步驟中5孔拱圈混凝土，全橋合攏；本發(fā)明中拱圈支架的主體采用拱形桁架結(jié)構(gòu)，利用了鋼筋的受拉特性，結(jié)構(gòu)牢固，而且中部無需支撐，節(jié)約了材料，拆卸也很方便，節(jié)約施工時間。
文檔編號E01D4/00GK102493360SQ201110450910
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
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