系杆拱桥施工方案

6.4 系杆拱桥施工

6.4.1系杆拱桥工程概况

滩地公路引桥在黄河大堤附近平面弯出后，南北两岸铁路采用钢管混凝土系杆拱桥立交跨越黄河大堤。拱桥为自平衡简支系杆拱桥，单孔跨径94m ，矢高18.8 m，主梁采用混凝土边主箱梁截面，拱肋采用钢管混凝土结构，拱肋矢跨比为1/5，吊索纵桥向间距

6m 。

桥式布置见下页图所示。

铁路跨堤钢管混凝土系杆拱结构图

拱桥为自平衡简支系杆拱桥，单孔跨径94m ，矢高18.8 m，在纵桥向设置两处支承，一处为固定支承，一处为竖向支承，横桥向设置两个支座。吊索纵桥向间距6m 。

主梁顶部全宽16m，底部全宽17.2m 。拱肋面与竖直面夹角为

14°，拱顶截面钢管顶部宽5.484m ，底部宽6.939m ，高3m。跨中

横截面见下图。

6.4.2系杆拱桥施工步骤

施工步骤一：

（1）拱两侧墩身施工，等待墩身混凝土强度达到100 ％

铁路跨堤钢管混凝土系杆拱跨中横截面图

（2）钢管拱肋制作。

施工步骤二：

（1）施工拱脚满堂红支架。

（2）安装支座，浇筑端横梁、拱脚和拱脚部分相连的纵梁。

（3）待端横梁砼强度达到100 ％，龄期大于10 天，张拉端横梁

钢束到设计吨位

施工步骤三：

（1）满堂红支架继续搭设，施作拱形安装平台，拱肋分四段在拱形作业平台上安线形拼装完成。

（2）采用履带吊进行拱肋吊装，调整轴线位置。用千斤顶调整两拱肋到同一标高，使两个半拱形成接触，乃至形成三铰拱。拱肋内部产生压应力，促使两半拱的下挠部分上拱，及时进行支垫，最后合拢处间隙进行焊接处理。拱肋合拢焊接后，用超声波进行100 ％焊缝检测，对拱顶进行射线检测，焊缝合格方可进行下一步工作。

（3）拱肋脱架后，拉紧缆风绳，用缆风绳调整拱轴线至设计和规范要求。在架设拱肋过程中，检测拱脚位移情况，若拱脚位移大于1.5cm ，张拉临时钢束进行调整。

（4）穿好吊杆。

施工步骤四：

（1）张拉拱肋至设计张拉力要求。

（2）用砼泵灌筑拱肋无收缩混凝土，浇筑时同时进行并一次性

浇筑完成。

施工步骤五：

1）搭设主梁支架平台；拆除临时支撑。

（2）浇筑主梁混凝土。

（3）张拉钢束。

（4 ）主桥施工完成。

6.4.3系杆拱桥施工方法及技术措施

6.4.3.1 拱肋施工方法

A.搭设脚手架平台

横桥、纵桥向钢管立排间距均为0.6m 。脚手架顶部主托梁采用I16 工字钢，工字钢置放在钢管顶端的凹形托槽内。主托梁上采用10 ×10cm 方木作分布托梁，并沿梁跨纵向预留拱度。

满堂红支架施工前先对地基进行平整夯实处理，对软弱地基处采取换填及砌筑浆片支墩处理，满堂支架地脚支垫与方木上，顶托采用方木找平承托模板。

拱肋施工方法示意图

B.端横梁、拱脚施工

底模铺设在满堂红支架搭设的平台上，侧模采用对拉螺栓及满堂红支架固定。

结构钢筋制安及预应力管道设置：钢筋骨架在加工场加工，焊接成整体，人工配合履带吊安装就位。其余钢筋均在现场安装。

钢筋的绑扎与焊接严格按设计文件及《技术规范》进行。钢筋在浇砼以前，对照图纸自检合格后报经监理工程师认可预应力管道预置应按设计位置准确定位，并用定位钢筋预以点焊固定。

砼浇筑：砼拌制采用拌和站集中拌合，全自动上料。砼运输采用混凝土搅拌运输车。

砼浇筑在一次作业中连续进行，达到标准的施工缝为止。主要采用插入式振动器插捣，表面砼用平板振动器振捣。

拆模：铺设底模前，必须在每根横带下预垫对口硬木楔，拆模落梁时将硬木楔打下即可。故在支架就位计算高程时，必须考虑预留

2～4cm 硬木楔高度，以防造成拆模困难。

C.钢管砼拱肋施工

拱肋采用钢管混凝土结构，拱轴线采用抛物线，拱肋矢跨比为

1/5，主拱截面共采用4 根Φ1000mm 钢管，壁厚16mm ；单片拱肋的两根钢管间通过杆件连接成整体结构；两片拱肋间通过设置横向

联

结杆件来增加横向刚度，保证拱肋的稳定

拱肋由工厂分四段制造，现场逐节吊装焊接成整体。为保证安

装的顺利进行，根据分段位置，设置必要的临时连接。

拱肋在拱顶的横截面布置见下图所示。

跨中截面拱肋横截面图

钢管拱肋的加工制作和现场安装质量直接决定着桥梁的功能和使用寿命，因此，我们将选择有资质的钢结构生产厂家在工厂内加工制作。要求整体放样，分段制作。

根据施工图设计曲线方程及预拱度等文件资料，计算并绘制坐标表，在加工厂内预拼台座上将钢管拱以1:1 的比例放出施工大样，量取各构件的设计下料尺寸，并对部分单元构件制作纸样。钢管拱肋轴线放样必须精确设置设计提供的预拱度值。

钢管卷制后必须对表面进行处理，喷砂除锈至SA2.5 或以上等级，并清除表面的油污和灰尘，采用无气喷涂底漆一道，干膜厚度

50μm。

基本管节必须是整块钢板沿钢板压延方向卷制而成，采用半自动氧割机下料、滚床卷板机卷制。卷制前，应根据设计和规范要求将与钢管纵缝和环缝相对应的板边分别开好坡口，采用纵向氧吹双面坡口。纵缝在设置的专用夹具上分3 次焊接。成形的钢管，要采用纠圆机整体校圆。在无应力状态下管口椭圆度控制在3 mm 误差以内。

采用陶瓷片加热法弯制钢管,弯制时用带状陶瓷片以环绕的形式缠裹在钢管外表面,进而实现对钢管的加热,可满足热弯制的工艺要求在正式弯管之前进行热弯评定试验。

焊接施工以《钢结构施工及验收规范》的规定为标准。焊缝均按设计要求全部做超声波探伤检查和X 射线抽样检查（抽样率大于5%）。

基本管节制作时，在卷制成管后先用手工电焊打底，然后焊接管内4.5 mm 厚，再用自动电焊机对管外自动焊接。纵缝略高于母材1～2 mm 。结构主要焊缝为Ⅰ级，其余焊缝为Ⅱ级。为确保结构的焊接质量,焊工必须经考试合格后持证上岗操作,焊接工艺和控制焊接变形的措施等必须经过试焊一个骨架,进行全面检查验收合格后才能全面开展工作。

根据施工安装顺序，统一对全桥钢管拱各半成品构件进行顺序编号、标记和存放。在转运、堆放过程中，严防构件被碰撞、挤压而变形或损伤。

钢管拱肋预拼：预拼按卧式组拼方案施工。预拼台座平面布置是根据设计图纸进行坐标换算后的控制参数来进行施工放样的。施工时，按制作需要布置定位钢板、支承钢板以及备用锚环。

钢管拱吊装前先做好拱肋胎架平台。主拱管定位采用经纬仪放样。采用场地履带吊机将主拱管吊入，在留有余长的主拱管两端放出对接口环缝样线。通过调整定位，使单个分片上下主管中心线所在平面与水平底线垂直，再用仪器复查一遍，几何尺寸精度控制合格后，割除端口长度余量（长度的确定应考虑焊接影响），打好坡口并打磨光顺，保证对焊能顺利进行。

为了减少空中对焊精确对位的工作量和施工难度，预拼成型的安装节段必须作对接口的地面预接和必要的技术处理。预拼现场每组台座上的两节钢管拱要在起吊前进行预接整圆，相互对应着设置夹具和记号，使每道对接口的钢管对接错位误差限制在± 1 mm 内。起吊时，相邻节段解体后先吊走安装节段，再将后安装节段移位到已经吊走节段的原胎架位置上，再进行新一节段的预拼。

钢管拱安装：采用多台履带吊安装拱肋，每一拱肋分4 段进行吊装，拱肋与拱脚的连接均采用焊接。

拱肋在工厂分段制作完成并经预拼合格后方可运至工地现场。

安装顺序：拱肋端块砼浇注—安装拱脚段拱肋—安装中间段拱肋

安装拱顶段拱肋。安装步骤：运输—起吊—安装就位—临时固定—测量拱肋轴线偏差—调整—临时固定—测量拱肋轴线偏差—调整—点固—焊接—探伤。

拱肋吊点位置根据拱肋受力、变形及稳定性计算确定，每段拱肋设两个吊点，在每一吊点处拱肋腹板两侧各焊一个吊钩。

拱肋定位：采用满堂红支架搭设肋胎平台，在钢管两头放出对接口环缝样线。在全站仪和高精度水准仪监测下，精确校核拱肋的纵、横轴线。精确定位后固定拱肋，再用仪器复查一边，几何精度合格后，割除端头余长量，打好坡口，打磨圆顺。

拱肋对接调整完毕，检查焊缝坡口，不符合设计要求的重新打磨，采用人工方法焊接，先将焊口临时点固，再检查拱肋轴线，确认无误后按顺序焊接，先焊接腹板再焊接下管，然后焊接上管，每一焊缝先手工点焊打底，然后人工手焊，焊线由下而上，渐次填满坡口，填满的焊缝要保证与坡口两端管面平齐，焊接完毕进行外观检查。在完成焊接24 小时后，进行探伤检查，按I 级焊缝进行100% 超声波探伤。

在安装拱肋时，两拱肋之间设置临时风撑。

钢管拱砼灌注：采用高压泵泵送顶升法，用4 台混凝土泵从四个拱脚将砼从低处往高处同时顶升，从拱脚向拱顶一次性浇注。为了尽可能减少管内砼的游离水分，水灰比控制在0.4～0.45 ，掺入

引气量小的减水剂、泵送剂，同时掺入微膨胀剂或采用流态微膨胀砼灌注，现场坍落度控制在14～16cm 。

为减少空气压力，每隔1.5m 开一个直径5mm 的排气小孔。为润滑管壁，减少泵送过程砼和管壁的摩擦力，在泵送砼之前，先用水泥浆润滑钢管内壁。灌注拱肋砼时，分环灌注，先灌注下钢管砼，待达到设计强度80% 后灌注腹板砼，最后灌注上钢管砼。

泵送砼时两边泵送速度加强协调，对称顶升，进度差不超过3 米，特别是接近拱顶时，注意避免一边上升过快越过拱顶，引起钢管骨架的纵向振动。灌注快速连续进行，在拱顶平坦段认真辅以振动措施。砼强度达到80% 后，检查管内是否密实，如发现有不密实的部位，采用钻孔压浆补强，重新封焊。

6.4.3.2吊索施工

预应力吊索安装：本桥吊索共计14 对28 根，吊索纵桥向间距6m。每根吊索采用PES7-85 镀锌高强钢丝，钢丝极限抗拉强度为1670MPa 。吊索两端采用冷铸锚，吊索采用STM15-27 型锚具。在钢管拱砼强度达到设计强度的80% 后即可安装吊索。吊索安装采用

履带吊安装。锚垫板在拱肋制作时安装，为保证锚垫板顶面在安装完成后保持水平，先临时点焊，待拱肋安装完成后再作检查，调整完成后焊牢。吊索安装前必须精确测量上下锚垫板的标高，然后计算吊索

的实际下料长度。吊索的实际下料长度=拱肋锚垫板顶面标高-系杆锚

垫板底面标高-吊索的恒载弹性伸长量+两端锚头长度。

吊索安装以跨中为中心，左右对称进行。

6.4.3.3主梁施工

拱桥为自平衡系杆拱桥，主梁为混凝土边主箱梁截面形式，主梁梁高2.2m ，截面顶宽16m ，底宽17.2m 。标准横梁间距6m，宽0.3m。端横梁宽3.5m 。主梁桥面板厚0.3 m，正对轨道下方设置了两道纵肋，纵肋全高1.5m ，宽0.6m 。主梁标准横截面布置见下图所示。

系杆拱主梁横断面图

主梁施工：待拱肋和吊索施工完毕后，拆除主梁以上部位的满堂红支架，在满堂红支架（参见下图）上铺设横向带木、5cm 厚木板后进行预压，待支架稳定后铺设1cm 厚抛光竹压缩板作为底模。外模用[12 槽钢及∠75 角钢做骨架，其外为大块钢模，钢模面板用

5mm 钢板，骨架与模板连接均采用焊接。

主梁砼浇筑示意图

满堂红支架预压：支架、外模安装完毕进行荷载试验，预压重量

为上部恒载重量，压载实物为沙袋，以消除支架非弹性变形。

A.测点布置

加载前，先准确确定各测点位置，用红漆做记号, 测点间距3m-5m 。

B.压载过程

预压前，测量各点标高。

按混凝土重量的分配情况，一次加载至100% 施工荷载。砂袋堆放要对称进行。为防止砂袋压载时碰到阴雨天气，砂袋吸湿重量增加而引起支架失稳，所以砂袋全部上完后，应用蓬布覆盖防雨。

砂袋堆放完毕后，测量各点标高。

支架稳定后即可卸除砂袋，卸除砂袋前测量各点标高。卸除砂袋

也要对称进行。砂袋卸除完毕后，测量各点标高

C.数据处理

测量人员用专用表格对每次测量数据进行详细记载，根据现场采

集的数据及时进行计算、分析、处理、修正，得出系统变形值。

D.预拱度的设置

根据设计资料中对连续梁纵向预拱度的设置及按预压所得的支架系统弹性变形值进行支架调整。

梁段砼灌注：外侧模及底模就位后，绑孔底板钢筋及钢筋定位架，

绑扎腹板钢筋及预应力束管道，立内模，并用拉条与外侧模连接，设内模支撑及顶板支架，绑扎顶板钢筋及预应力束管道和立端模。

与上述步骤同步，安装各种预留孔的钢管。

经检查合格后，方可灌注主梁砼，梁面砼要求平整。浇注顺序从主梁中间向两端头进行。砼保证振捣充分，但在预应力管道部分应特别注意。

浇注主梁砼梁前，对两端头新旧砼结合面进行凿毛洗净。

注意梁段通气孔、通风孔、泄水孔的预留。砼在拌和站采用强制

式拌和机拌合，混凝土搅拌运输车运至桥下，输送泵泵送入模。砼主要采用插入式振动器插捣，上平面用平板振动器振捣，砼一经浇筑，立即进行全面的振捣，使之形成密实的均匀体，但避免振动棒碰撞模板、钢筋及其它预埋件。梁面砼刮平，平整度达到要求。

砼浇筑完成后最少养护7 天，养护用水及覆盖用麻布不能使砼产生不良的外观，当气温低于5℃时，覆盖保温，不向砼表面上洒水。6.4.3.4吊索、系杆索力调整

本桥系杆采用19-φs15.24 钢绞线，极限抗拉强度为1860MPa 共布置18 根，每侧各9 根，布置于两侧边主箱内。

主梁砼合拢后，待砼强度达到设计强度，张拉主梁系杆再做吊杆索力调整。

安装桥面线上设备，做最终的索力调整。