公路桥梁工程中钢筋混凝土箱形拱桥施工技术--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

公路桥梁工程中钢筋混凝土箱形拱桥施工技术

发表时间：2021/5/24 来源：《基层建设》2021年第2期作者：赵彬

[导读] 摘要：对于混凝土箱形拱桥的施工方法有多种，一般常用的现浇施工方法有平面转体法、竖向转体法、悬臂挂蓝现浇法和钢拱架现浇等。

        广西路建工程集团有限公司
        摘要：对于混凝土箱形拱桥的施工方法有多种，一般常用的现浇施工方法有平面转体法、竖向转体法、悬臂挂蓝现浇法和钢拱架现浇等。根据项目施工条件如何选择安全、合理、经济的最优方案，对项目的工期、成本及质量将会产生重要影响。本项目结合自身的特点，从工期最优、费用最省，施工较安全的角度出发，采用了拼装钢拱架现浇的施工方案。
        关键词：钢筋混凝土箱拱；施工方案；钢拱架
        1工程概况
        楼上大桥上跨U型峡谷，桥长2725m，主桥为空腹式钢筋混凝土箱形拱，拱圈净跨径135m，净矢高25m，净矢跨比1/54。拱圈采用C50混凝土，截面高度23m，拱圈宽度10m，单箱三室截面。拱圈顶板、底板、腹板厚度均为35cm，全桥等截面，共设25道横隔板，厚度均为35cm。
        2钢筋混凝土箱形拱现浇施工方案
        2.1平面转体施工
        主拱圈将拱圈分为2个1/2跨，分别在两岸现浇。利用地形，在两岸拱圈支架范围将斜坡挖成纵向和横向的台阶并做好地基处理，搭设钢管支架，安装拱圈底模，浇筑1/2跨开口薄壁箱形拱圈(一期混凝土)。利用结构本身和扣、背索组成的稳定体系，然后再浇筑拱圈二期混凝土，补足底板和腹板的厚度及浇筑拱圈顶板，完成全断面闭口箱形主拱圈。根据现场地形，中坝岸需逆时针方向转体170°，顺时针方向转体100°，转体重量约3800余吨。
        2.2悬臂浇筑施工
        拱圈拱脚起步段采用钢管支架施工，其余拱圈节段采用挂篮悬臂浇筑成型。全桥共分13个节段(半拱)，长度为50~627m，其中1~6号节段用扣索锚固于交界墩身上，为平衡锚固扣索在交界墩产生的水平分力，交界墩背面设对拉锚索，锚固于两岸引桥桥墩承台或临时锚碇上，7~12号节段用扣索锚固于扣塔锚箱上，并设锚索锚固于两岸地面临时锚碇，以平衡扣塔中部的不平衡水平分力。扣塔设置于4号墩顶及7号桥台上，塔高24m，另在扣塔顶设置缆索吊索鞍，焊接于扣塔顶端，塔顶设置4根φ52mm(6X37+1麻芯)承重索的缆吊系统，作为挂篮初始拼装和拆除，材料和机具设备的运输工具。悬臂浇筑拱圈采用三角挂篮，挂篮长143m，宽105m。
        2.3钢拱架现浇施工
        采用缆索吊装系统拼装钢拱架，然后在拱架上分环、对称浇筑拱圈混凝土。钢拱架采用6组特殊设计的定型钢拱架，由平联、横联连接而成。每组拱架由标准节段、拱脚节段及合龙段等基本节段组成；横向联系采用横联和上、下平联连接；基本节段间下弦杆通过销轴连接，上弦杆采用专用转向连接接头用法兰连接。拱架的总体形状由上弦杆连接接头的参数控制。
        拱架安装完毕，安装水箱预压，然后分三环浇筑拱圈混凝土：第一环为拱圈底板及下马蹄混凝土617m3；第二环为腹板和横隔板混凝土251m3+113m3=364m3；第三环为顶板和立柱底座混凝土629m3+111m3=740m3。前一环混凝土达到设计强度后方可进行下--环混凝土的浇筑。每--环对称、分段浇筑。
        3方案比选
        3.1平面转体施工
        (1)采用背墙拱座及张拉扣索来平衡拱圈的重量，且拱座得分为上下两转盘，需要修改设计图。
        (2)为减轻转体重量，拱圈底板、腹板分两期浇筑，拱圈施工须采用开口薄壁工艺。
        (3)过程控制精度要求高。转动体系中的转轴、磨心、磨盖的安装施工精度，拱圈混凝土的施工质量控制，拱圈脱架、转体时扣索的张力及过程监控等，还要借助结构分析软件精确模拟，才能保证转体过程的安全性和可控性。
        3.2悬臂浇筑施工
        采用三角挂篮悬臂浇筑混凝土，结合扣锚索平衡系统，控制主拱圈的线形，完成主拱圈施工。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        (1)扣塔设计和安装。塔的受力及变形要满足设计规范要求，还要考虑各个工况及安装精度对塔架的影响。
        (2)挂篮设计与运行。拱圈悬臂浇筑挂篮，在浇筑过程中除了浇注节段长、重量大，要求挂篮具有足够的刚度及强度，还要沿着拱圈顶面斜向爬升，对变形要求较高，因此挂篮除了满足功能和受力需求外，还要满足变形要求。
        (3)扣索的张拉与监测。为了保证交界墩受力安全，拱圈线形满足要求，对扣塔的变形和偏位进行有效的控制。需要对扣锚索进行监控，并具有预警功能。
        优点：主拱圈--次成形，不需分环、分段浇筑，工艺简单，拱圈混凝土的整体性好，耐久性好。施工中的横向稳定和抗风性能强。利用桥位两岸的岩体锚固锚索来平衡斜拉扣索力，可降低临时费用。容易控制拱圈变形和调整悬臂浇筑过程中的混凝土拉应力。缺点：需要设计、加工扣塔、挂篮等大型施工设施。依赖监控单位提供准确的监控数据。
        3.3拼装钢拱架施工
        (1)钢拱架的合理设计及受力分析。拱架的线型、挠度、杆件的应力等应满足规范要求，还要考虑混凝土浇筑过程中拱架承受不均匀荷载作用时的安全性稳定性，合理确定混凝土浇筑顺序，保证施工拱架安全。
        (2)设计缆索吊装系统。缆吊系统要满足最大吊重垂度，塔的结构形式及承载力，配重锚碇的尺寸等，其设计尺寸即要满足受力要求，又要经济合理。
        (3)合理确定混凝土的浇筑顺序。分三环浇筑拱圈混凝土，前一环混凝土达到设计强度后方可进行下一环混凝土的浇筑。每一环的浇筑顺序应分段对称浇筑。
        该建设项目在施工过程中，建设资金供给有停滞，项目分两阶段组织施工，前期到位的资金，用于建设大桥的引桥及大桥两岸的路基工程，间隔1年后再施工主桥部分。中坝岸的现浇箱梁已施工完成，不具备平面转体施工的条件。而且工程设计时未考虑平面转体工艺，交界墩及拱座的设计图不满足平转要求。通过以上对各个方案的施工重点、难点、优点、缺点、建设工期和建设费用等方面进行分析：平面转体施工工艺建设工期最短，建设费用较省，有很多优势，但现场不具备条件，做施工方案选择时不予考虑，只在悬臂施工和拼装钢拱架施工两种方案做选择。经对比，主拱圈施工成型的工期，悬臂浇筑工艺需要235d，拼装钢拱架工艺需要210d；拱圈施工措施费用方面，悬臂浇筑工艺需要4044万元，拼装钢拱架工艺为3364万元。因此本项目结合自身的特点，从工期最优、费用最省，施工较安全的角度出发，采用了拼装钢拱架现浇的施工方案。
        4结语
        拱桥是山区桥梁理想的桥型之一，特别是钢筋混凝土箱形拱桥，它具有线形优美，常用于跨越山区深“V”或“U"形峡谷地形，能与周边环境相协调。还具有抗风性能好、技术经济指标合理等优点，在山区公路项目建设中常被选用。对于钢筋混凝土箱形拱桥的施工，通过对比、分析、优化和总结箱形拱桥的各种施工方案，并结合项目的实际地形、地貌、建设条件等，，选择适当的施工方案，使项目的建设工期、成本、质量等达到最优。
        以大桥为依托，对钢筋混凝土箱形拱桥的3种施工方案进行分析，平面转体工艺具有施工装置简单，工期最短，施工措施费用最省的优势。但此工艺需要对拱座、交界墩重新设计，拱座分上下盘分别施工，交界墩为能配重，与半拱圈平衡，需要设计得比较厚重，并要在交界墩上设扣锚区域，预埋管道等，需要做设计变更，且浇筑拱圈混凝土的劳务费用最高。如果采用于悬臂浇筑工艺，项目的建设工期最长，施工措施费用最高，在本项目不具备优势。综上所述，对于跨度在130m左右的混凝土箱形拱桥，采用拼装钢拱架现浇施工的方案，在建设工期和成本费用上具有一定的优势，可为类似工程项目施工方案的选择提供借鉴。
        参考文献：
        [1]杨健，周水兴，韩洪举，等.悬臂浇筑混凝土拱桥设计与施工技术[M].北京：人民交通出版社，2015.
        [3]佚名.山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的设计及施工技术研究[J].西部交通科技，2011（10）：5-9.
        [4]胡金玉.大跨径钢筋混凝土箱型拱桥设计与施工[J].西部交通科技，2016（7）：58-61.