下承式系杆拱桥施工方案

50米下承式钢管拱桥施工方案

一、编制依据

1.中交第一公路勘察设计研究院2005年7月发出的上海至武威国家重点公路

河南境泌阳至南阳高速公路第二标段两阶段施工图变更设计。

2.《公路工程技术标准》………………………………………J T G B01-2003

3.《公路桥涵施工技术规范》…………………………………J T J041-2000

4.《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》…………………………GB/T175-2000

5.《公路工程施工安全技术规程》……………………………J T J O76-95

6.《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》………………………………GB13013-2000

7.《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》……………………………GB1499-2000

8.《公路工程金属试验规程》…………………………………J T L055-83

9.《钢筋焊接及验收规程》……………………………………J T J18-96

10.《公路工程水泥混凝土试验规程》…………………………J T J053-94

11.《预应力混凝土用钢绞线》…………………………………G B/T5224

12.《预应力筋用锚具、夹具和连接器》………………………G B/T14370

13.《公路工程质量检验评定标准》……………………JTG-F80/1-2004

14.《公路工程技术标准》……………………………（J TG B01-2003）

15.《公路桥涵设计通用规范》……………………………（JTG D60-2004）

16.《钢结构设计规范》……………………………（G B50017）

17.《钢结构工程施工及验收规范》……………………………（GB50205-2001）

18.《铁路钢桥制造规范》……………………………（T B10212-98）

19.《合金结构钢技术条件》……………………………（G B3077-82）

20.《焊接用钢丝》……………………………（G B1300-77）

21.《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分析》…………

（G B11345-89）

22.《除锈等级标准》……………………………（G B8923-88）

23.《色漆和清漆漆膜的划格试验》……………………………（GB9283-88）

24.信南高速公路泌南土建NO.2合同段施工组织设计

二、工程概况

泌南高速公路第二合同段起点位于唐河县王集乡和大河屯乡分界处马王寨南，里程桩号K106+510，在大河屯乡和毕店乡分界处王盖北到达本合同段终点，里程桩号K115+800，全长9.29公里。K115+468.5天桥位于唐

河县王盖村北,中心桩号LK0+229.086，桥长95.24米，桥面宽8.5米(主桥宽10.9米)。与主线交桩号为K115+468.5，交角90度，最大纵坡采用2.989%，凸型竖曲线半径R=2000M，平面位于直线段上，桥面设双向1.5%横坡。

上部结构：采用20＋50＋20m装配式空心板与下承式系杆拱，共3联，其中主桥为50米下承式系杆拱桥，两侧引桥采用20米装配式预应力混凝土空心板，桥长95.24m；本桥施工难点为第二联主桥施工，本方案将对第二联50米下承式系杆拱桥的施工作重点描述。拱轴线方程为22

=，

4()/

y f x L

理论矢跨比/1/5,49.1

==，以拱顶中心线坐标为原点，下部结构采用桩

f L L m

柱式桥墩，柱式桥台，钻孔灌注桩基础。主圈钢管采用φ＝900＊16mm，钢号为Q345D，内填C45号微膨胀混凝土，全桥设三道横撑，横撑为φ＝500＊14mm，钢号为Q345D。横撑内不填混凝土。系杆断面采用矩形断面梁高1.7米，梁宽1.2米，横梁高度为1.5米，底面与系杆平齐，内横梁为宽0.4米的等截面梁，在梁顶以下41cm处两侧设置小牛腿供搁置行车道板用。端横梁为宽0.9米的等截面梁，在梁顶以下41cm处向跨中方向设置小牛腿供搁置行车道板用。系杆与横梁设计混凝土标号为C55高强混凝土。

预应力系统按设计要求，全桥施加三向预应力。为提高主跨的抗剪能力，系杆按全预应力构件设计，每根系杆纵向施加6束15－25高强低松弛钢绞线。预应力筋均采用美国标准ASTMA416-2002（270级）φj15.24高强低松弛钢绞线，锚下控制应力б＝0.6f pk=1116Mpa。其标准强度为1860Mpa，单根钢绞线的控制张拉力为156.24KN。单束张拉控制力P＝25＊156.24KN ＝3960 KN，锚具为HVM15-25型Ⅰ类锚具；为提高全桥稳

定性，所有横梁按全预应力构件设计，在端横梁及中横梁横向施加6束15－8高强低松弛钢绞线。预应力筋均采用美国标准ASTMA416-2002（270级）φj15.24高强低松弛钢绞线，锚下控制应力б＝0.75f pk=1395Mpa。其标准强度为1860Mpa，单根钢绞线的控制张拉力为195.3 KN。单束张拉控制力P＝8＊195.3KN ＝1562.4 KN，锚具为HVM15-8型Ⅰ类锚具。为提高全桥整体性能，在钢管拱肋与系杆间施每隔5.4米施加竖向预应力，吊杆采用OVMLZM7－55Ⅰ型吊杆，索体为PE钢锌高强平行钢丝束，锚具采用与该索体配套锚具，张拉控制应力和张拉顺序按设计要求严格控制。系杆与横梁预应力管道为波纹管。

1.全桥主要工程量

2.施工组织机构：

施工机构框图

3.进场机械设备、人员情况

为顺利、高速、优质的完成全桥工程，我部已按施工进度要求，配齐、配足各种相关机械设备，并选择责任心强、操作经验丰富的人员组成两个施工班组，钢结构部份委托北京路桥机械厂加工，以确保工程的顺利进行。

详见下表：

施工机械设备

劳动力

二、施工技术方案

50米系杆拱桥主要施工流程图

（一）、砼工程

1.施工准备

由于本桥上跨主线，为保证交通畅通与施工安全，上部工程施工时，必须设置进出门洞，具体方案见附图，为保证工程能够顺利有效的进行，施工前先对施工现场进行清除、平整，做到“三通一平”，以确保人、机、料能顺利进场。

2.地基处理

由于本桥位于主路基上，路床已形成，基底已经过严格处理，为了避免支架沉降过大或不均匀沉降，在路床上部铺40CM中砂碾压密实后，其上铺设枕木按60cm间距铺0.24×0.25×2.5米枕木。

浇筑系杆、横梁及钢管拱肋砼的混凝土应提前做好各项试验，使混凝土具有良好的和易性、工作性，尽量采用较小的水灰比，采取外加剂。在施工缝位置可以考虑掺加膨胀剂等。

3.搭设支架

首先必须保证立柱强度达到100%方可搭设支架。支架采用满布式钢管支架。管采用ф48×3.5mm的钢管，钢管用碗扣连接。钢管纵向间距90 cm，横间距90cm。水平钢管步距为120cm，最底层水平钢管杆件距地面5cm，将整个支架连为整体，提高整个支架稳定性、刚度。横向剪刀撑沿桥跨方向每隔5m一道，纵向剪刀撑每跨在梁的两端和跨中分别设置一道剪刀撑，剪刀撑采用普通钢管，型号同上。在每根支架的顶端均安装有标高调整螺栓，以备调整箱梁模板高度使用。在调整螺栓顶端的钢板上，顺桥向放置第一层方木（10×10cm），方木之间的接头落在支架顶的钢板上；在第一层方木上横桥向放置第二层方木（10×6cm），间距30cm，方木之间的接头落在第一层方木上。方木之间的接头用扒钉牢固连接。

由于支架在梁自重荷载下产生一定变形，或者基础的沉降可能导致浇筑好的系杆混凝土产生裂缝，所以支架留有除结构挠度10MM以外，还应根据支架在预压荷载试验后的变形值及地基沉降值确定预加挠度。

搭设好的支架具有足够的强度、刚度和稳定性，纵横斜构件结合紧密，整体性要好，能承受施工过程中可能产生的各种荷载。

4.预压试验

底模支好后，支架一次性加载进行不间断预压，堆载重量相当于箱梁自重和施工等外来荷载，加载采用砂袋满布式堆放，避免局部应力过大影响试验结果。加载后派专人负责记录试验数据，待24小时内累计沉降不超过10mm，方可铺设侧模、绑轧钢筋、浇筑混凝土。预压期间一定要注意安全，人员要远离支架，记录数据人员也应带好安全帽，随时观测支架，如一但发现异常情况，及时疏散附近人员，并向领导汇报以做处理。组织

查明原因，采取纠正措施。符合要求后，开始搭设模板。

组装模板前，先要按图纸安装盆式支座，安装支座前先由测量人员放出横桥轴线和顺桥轴线以控制支座的平面位置，测出柱顶高程以控制支座的安装高程。安装时支座底板必须保持水平（四角高差不超过1～2mm），地脚螺栓底柱与预留孔间填环氧砂浆(按重量配比E-44环氧树脂：乙二胺：二丁脂：水泥：砂=1：0.1：0.08：2：3)。

模板：底模均采用定型大片钢模板1.0m×1.5m ，侧模采用15MM厚光面竹胶板，工厂定做。施工时根据实际情况进行拼装。模板缝隙粘贴双面胶。竹胶板用铁钉固定在木方上，并根据预压试验所得数据提预拱度。

底模自检合格，报请监理工程师验收合格后，先由测量人员放样底板边线及吊杆预埋件位置，安装预埋件及绑扎系杆及横梁钢筋、预应力筋。

5.安装钢筋及预应力管道（波纹管）和钢绞线束

通过预压试验，支架及模板符合要求后，绑扎箱梁钢筋。钢筋绑扎可采用集体加工钢筋骨架和现场绑扎。桥跨较长，可将一片骨架分批制作，则必须在离支点附近1/4跨径地方断开，范围是1/4点前后各1m的距离。

钢筋绑扎应该严格按照设计图纸和施工规范要求进行绑扎钢筋。钢筋与模板之间垫2.5cm专用塑料垫块。个别部位已割断钢筋，需用同规格钢筋进行重新连接，采用焊接时10d（单面焊），或5d（双面焊）。

钢筋骨架绑扎好后，埋设预应力管道，管道采用波纹管。将其固定在钢筋骨架上。

预应力管道安装，本箱梁预应力管道设计采用D=120mm和D=80mm 圆形金属波纹管，制作波纹管的镀锌钢带厚度不小于0.30mm。波纹管到达

现场后按规范要求进行集中荷载检验和抗渗漏检验，合格后方可使用。波纹管必须和模板、钢筋配合施工，按照设计图纸的坐标位置准确设置。安装前，先按设计图中预应力筋的曲线坐标在梁侧模或箍筋上定出曲线位置。波纹管的固定采用井字形钢筋支托，间距为50cm（在曲线段加密到30cm）。点焊在相应位置的托筋上卡住管道，以防浇筑混凝土时波纹管位置偏移或上浮。波纹管安装过程中，应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂。同时，还应防止电焊火花烧伤管壁。波纹管安装后，应检查其位置、曲线形状是否符合设计要求，波纹管的固定是否牢靠，还需进行通水试验，以没有明显渗漏为合格。否则，必须进行处理。为防止在混凝土施工中对波纹管触及产生漏浆堵管，如有破损应及时用粘胶带修补。钢绞线的弯折处采用圆曲线过渡，管道必须圆顺。

本工程采用人工穿束，按先穿束法施工工艺施工。在箱梁张拉口设置灌浆孔，在跨中设置排水孔，在中墩顶部设置排气孔；箱梁体内的预埋件，包括地脚螺栓、伸缩缝钢筋和防撞护栏预埋筋，施工时要注意设置，并保证数量和位置正确无误。布筋完毕后再次将底板清理干净整洁，报请监理工程师检验认可。

6.浇筑混凝土

模板钢筋符合要求后，有预应力部分埋设张拉锚具，准确无误后浇筑混凝土。砼施工采用泵送混凝土，混凝土浇筑前应进行配合比试验，确定混凝土的塌落度选择合适的外加剂，确保混凝土强度。混凝土塌落度应控制在12-15cm，连续梁钢筋较多，特别是在拱脚及横梁交叉处，所以宜采用粒径稍小的混凝土，严格控制水灰比。混凝土为搅拌站集中供应，确保

质量符合规范要求。由于系杆梁体较高砼浇注时必须进行分层向前推进，每层振捣厚度30cm。注意浇筑时与开始浇筑的混凝土应有很好的结合。在浇筑完混凝土后，几道工序应连接紧凑，严格控制浇筑混凝土时间，使混凝土结合面能够很好的连接。

砼浇注完毕后，及时向各孔压水冲洗，逐孔、逐段冲洗，保护好气孔、孔道干净无堵塞，并及时清洗张拉端部灰浆，以保证以后张拉工作的顺利进行。

每次浇筑前在梁上每5米为一段，设置左、中、右三个观测点，在浇筑前、浇筑中根据砼数量随时进行观测并作好记录，以控制好顶板设计标高（详见后附设计高程表）。浇筑过程中，均要由试验人员按规定制作砼试件，严禁震动器损坏波纹管及排气管拉脱，引起波纹管堵塞事故，系杆顶部为外露面，必须进行二次压光，混凝土振捣的同时，要注意预埋管及其位置，防止管道变形或位置错位，影响以后预应力张拉。

梁混凝土浇筑完毕后及时用塑料和无纺土工布覆盖，并派专人洒水养护。养护应在7天以上。

7、预应力张拉

本桥预应力张拉总顺序

预应力张拉施工是预应力混凝土结构施工的关键工序，张拉施工的质量关系到结构安全、人生安全。张拉施工前，应作好以下准备工作：箱梁

混凝土强度达到设计强度的90%后，方可进行张拉作业，采用两端张拉施工工艺。根据理论计算伸长值，由一端拉伸到△L/2时，再由另一端拉伸至设计拉力，然后再回到另一端进行张拉，以补足拉力。最后校对伸长值，符合后进行打顶锚固（即进行双控）。且遵循先中间后两边的原则。每束张拉顺序：腹板先张拉中层束，后张拉下层束，再张拉上层束；应使构件受力均匀、同步，不产生扭转、侧弯，不应使混凝土产生超应力，不应使其它构件产生过大的附加内力及变形等。因此，应遵循同步、对称张拉的原则。

张拉工艺流程如下：

锚具检验→锚垫板安装→钢绞线铺设→初张拉10％σK定位划线→整体张拉100%σK（持荷2分钟）→量测伸量→锚固材料、设备及配套工具的准备；锚具进场后应逐一开箱检查，核对规格型号是否符合设计图纸的要求，合格证书、材质证明等相关文件齐全。按合同要求随机抽样送有检测资格的机构进行复检；施加预应力用的张拉设备及仪表，应由专人使用和妥善管理，并定期维护，使用前送检测机构进行配套标定

钢绞线束夹片锚固体系：安装锚具时应注意工作锚环或锚板对中，夹片均匀打紧并外露一致，千斤顶上的工具锚孔与构件端部工作锚的孔位排列一致，以防钢绞线在千斤顶穿心孔内打叉。

安装张拉设备时，对直线预应力束，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合，对曲线预应力束，应使张拉力的作用线与孔道末端的切线重合。

油泵供油给千斤顶张拉油缸，按五级加载过程依次上升油压，分级方式为20%、40%、60%、80%、100%，每级加载均匀应量测伸长值，并随时检查伸长值与计算值的偏差。

合格后，实施锚固，千斤顶回油，拆卸工具锚，换束重新安装锚具、设备。

在张拉过程中应测量拉伸量，并做好预应力张拉记录，采用张拉力和伸长值双控方法施工。

8、压浆

水泥浆应由精确称量的不低于42.5号硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥和水组成。水灰比一般在0.4~0.5之间，水泥龄期不超过一个月。

在水泥浆混合料中可掺入经监理工程师同意的减水剂，掺入量的百分比以试验确定，且需监理工程师同意，掺入减水剂的水泥浆水灰比可减少到0.35。其他掺入料紧在监理工程师的书面认可下才可使用。含有绿化物和硝酸盐的掺料不能使用。

水泥浆的泌水率最大不应超过4%，拌和后3 h泌水率宜控制在2%，24 h泌水应全部被浆吸收。

水泥浆内可掺入（通过试验）适当膨胀剂，其性能应符合《混凝土外加剂应用技术规范》的规定。掺入膨胀剂后，水泥浆不受约束的自由膨胀率应小于10%。

水泥浆拌和机应能制备具有胶稠状的水泥浆，水泥浆泵应可连续操作，对于纵向预应力管道，能以0.7MPa的横压作业；对于竖向的预应力钢材管道的压浆最大压力，能以0.4MPa的横压作业。

水泥浆泵应是活塞式的或排液压式的，泵及其循环应是完全封闭的，以避免气泡进入水泥浆内。它能在压浆完成的管道上保持压力，且装有一个喷嘴，该嘴关闭时，导管中无压力损失。

压力表在第一次使用前及此后监理工程师需要时应加以校准。所有设备在灌浆操作中至少每3h用清洁水彻底清洗一次，每天使用结束时也应清洗一次。

压浆前，应将锚具周围的钢丝间隙和孔洞填封，以防冒浆。

在压浆前，用吹入无油分的压缩空气清洗管道。接着用含有0.01Kg/L 生石灰或氢氧化钙的清水冲洗管道，直到将松散颗粒除去及清水排出为止。再以无油的压缩空气吹干孔道。

管道压浆应尽可能在预应力钢筋张拉完成和监理工程师同意压浆后立即进行，一般不得超过14天。必须在监理工程师在场，才允许进行管道压浆。压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应由最低点的压浆孔压入，并使水泥浆由最高点的排气孔流出。直到流出的稠度达到注入的稠度。管道应充满水泥浆。

水泥浆自调制至压入孔道的延续时间，一般不宜超过30~45min,水泥浆在使用前和压注过程中应经常搅动。

出气孔应在水泥浆的流动方向一个接一个的封闭，注入管在压力下封闭直至水泥浆凝固。压满浆的管道应进行保护，在一天内不受振动，管道内水泥浆在注入后48 h内，结构混凝土温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当白天气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。在压浆后两天，应检查注入端及出气孔的水泥浆密实情况，需要时进行处理。

作好压浆记录，包括每个管道的压浆日期、水灰比及掺加料、压浆压力、试块强度等。

所有孔道均应设压浆孔，在管道的最高点设置排气孔及最低点设置排水孔。压浆孔、排气管、和排水管应是最小内径为20mm的标准管或适宜的塑料管，与管道之间的连接采用金属或塑料结构扣件，长度应足以从管道引出结构物以外。张拉结束后即安装压浆阀门管，用砂轮切断多余钢绞线（严禁气割），用砼封闭锚座，待达到一定强度（以不漏水为原则），首先预应力管道用压浆泵抽取清水冲洗干净。管道通畅洁净后，采用压浆泵压入经试验确定的50Mpa灰浆（P.O42.5级华新水泥：水：FDN高效减水剂：UEA膨胀剂=1：0.408：0.0085：0.12），水灰比为0.4，流动度为150P200mm，压力控制在0.5—0.7Mpa之间。压浆工程中，由一端压浆，分段闭管，闭管前该段必须流出与压入稠度相同的灰浆，直至另一端，才封闭出浆口持荷0.5Kpa两分钟后，即可关闭压浆阀门。每次压浆时都要制作三组试件，以测定其强度是否符合规范要求。压浆结束后，即可进行封端头砼。

压浆、封端头砼结束后，拆除内、外模板，封闭人孔。封闭人孔前必须清除箱内杂物，并检查确定箱内排气孔畅通无阻后，方可进行封闭。拆卸支架应待管道压浆的强度均达到设计强度的80％以上时方可进行，落架应遵循全孔多点、对称、缓慢、均匀的原则，从跨中向支点拆卸。

（二）、钢结构工程

主跨为50 m的下承式钢管混凝土拱桥，主拱为双肋无铰拱，拱轴线方程为22

=，理论矢跨比/1/5,49.1

y f x L

4()/

==。两条主拱肋横桥

f L L m

向中心距为9.70 m。全跨共设3道横撑，均为空钢管构成。每条钢管拱分3节段加工制作、预拼和空中焊接。每节段一般长度为拱脚段17 m，合龙段14.0958 m)，重量为10～12t。全桥钢结构总重45t。主拱架设采用汽车吊装法施工，最大设计吊装重量为25 t。钢结构制造工艺流程施工设计——编制工艺——统计材料——材料订货——钢板预处理——领料——放样——号料——工装胎架制造——下料——成形——焊接——单件修形——小合拢——整体试拼装——分解成发货状态——防腐——发运——现场整体二次拼装——按总装分段并焊接——吊装——校正——焊接——修磨焊缝——补焊缝处防腐处理。

1.钢管拱工厂加工制作

2.钢管拱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，应选择有资质、有能力、有经验和有条件的生产厂家在工厂内加工、制作、预拼装。

3.选材

1)钢材质量是钢管质量的基础。拱肋、横撑均采用Q345D钢，

其化学成份和机械性能均应满足国家标准有关规定。焊条、焊丝、焊剂必须符合施工图样的规定，当施工图样没有规定时，应选用与母材强度相配的焊接材料。

2)施工前应通过焊接工艺评定来验证所选用的焊材是否合适，

并可以进行必要的调整。

3)所选焊材的化学成份和机械性能应符合国家标准（GB5117、

GB5118、GB983、GB984、GB1300、GB8110、GB5293）有关规定。

4)所有材料均应具有产品质量合格证，当合格证为复印件时，

应有复印者签名并加盖复印单位的公章，应注明原件的存放单位和存放地点。

5)其机械性能和化学成分指标应符合文献的标准。施工采用安

钢生产的优质钢材。由监理工程师和施工单位负责人对每批进场的钢材作质量检查，验证出厂合格证书和材质试验报告单。

4.钢管卷制

根据施工图设计线形、座标表、预拱度表等文件资料，在工厂内预拼台座上将钢管拱(包括主拱管、横撑)以1：1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。然后对主拱管2.0 m设计基本管节进行卷制。共计52节。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。

5.焊接

a)施工前，应按照规范要求进行焊接工艺评定试验，通

过焊接工艺评定试验，获得必要的焊接技术参数，并以此为依

据制订焊接工艺规程，焊接工艺评定方案必须得到监理工程师

的认可方可进行试验，同时，评定试验合格的工艺评定报告必

须得到监理工程师的批准，方可用于生产过程中。

b)焊接材料的使用及管理

焊条、焊丝及焊剂的使用和管理，必须按产品说明书及有关规范的要求执行；

埋弧焊用的焊剂，使用前必须烘干；

J506、J426手工焊条使用前必须按产品说明书要求在烘箱内烘干并放入保温箱保温，在施工现场将焊条放入保温桶内，随用随取；

焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂；

当天使用不完的焊条必须返还至保管处，J506、J426焊条须进行保温，否则第二天不得使用；

焊材保管仓库对本工程所用焊材，专门堆放，专材专用，并做好进出库登记记录。

c)焊接人员

焊工应经过考试并取得合格证后，在合格证有效期内才能从事本工程与其等级相应的焊接工作；

特殊部位的焊接人员，尚需专门培训，待取得经验后方能进行焊接；

重要部位的焊缝，应敲上焊工的钢印编号。

d)焊接前的准备

焊接坡口应打磨平顺，清除杂物；

对接或组全焊缝的两端应设置引、熄弧板，其材质