70m悬链线箱型拱桥施工案例

乐山岷江二桥维修加固和拓宽工程70m悬链线箱型拱桥施工案例

中交三公局第四工程有限公司

乐山岷江二桥维修加固和拓宽工程项目经理部

二零一三年三月八日

1、工程概况

岷江二桥位于乐山市市中区。现岷江二桥全长约666.9m，为空腹式悬链线拱桥，其跨径布置为:2×30m（引桥）+7×70m（主桥）+2×30m（引桥）。引道（含交叉口改造）全长581m。为保证美观，拓宽新桥与老桥保持一致。

桥区枯水期江面宽约160m,水面高程约355.6m，最大水深约3.3m。施工期间江面宽约530m，水面高程约356.4m，最大水深约4.1m。丰水期江面宽约540m，水面高程约357.2m，最大水深约4.9m,每年6、7月份为洪水期。

主拱构造：主孔箱型底部净跨70m,矢跨比1/8悬链线箱型拱，拱轴系数2.814，净矢高为8.75m拱圈总高度为1.3m，全宽13.1m。主拱圈采用C40钢筋混凝土，拱上立柱及副拱采用C35混凝土。主拱圈拱脚处第一箱室顶底板厚度为30cm,其余中间箱室为20cm。拱上每边设4孔净跨4.5m腹拱，实体横墙厚0.7m，主拱圈腹拱第一、第四为三铰拱。主拱圈的预拱度从拱脚至拱顶按照二次抛物线过渡，并考虑拱架变形。

附拱构造：主孔箱型底部净跨30m,矢跨比1/6悬链线箱型拱，拱轴系数1.756,净矢高为5m,拱圈总高度为0.8m,全宽13.1m。主拱圈采用C40混凝土，拱上立柱及副拱采用C35混凝土。拱上每边设3孔净跨2m腹拱，实体横墙厚0.7m，靠主拱脚第一个腹拱为二铰拱拱角设置伸缩缝两道。30m附拱圈不设置预拱度。

具体见下图：

原设计主拱圈采用拱架施工，附拱圈采用满堂支架或拱架施工。施工顺序为：先对称施工第1、2和10、11跨，再对称施工第3、4和8、9跨（拆架时此4跨张拉临时预应力，消除拱圈对桥墩的水平推力影响），最后施工第5、6、7跨全桥合拢（合拢强度达到要求后，临时预应力放张）。

具体见下图：

2、拱桥的设计和施工特点

2.1拱桥的设计特点

2.1.1本拱桥因考虑美观需要，设计与老桥桥型一致。

2.1.2拱桥与简支梁相比：

优点：拱的弯矩、剪力较小，轴力较大（压力）,应力沿截面高度分布较均匀。节省材料，减轻自重，能跨越大跨度。宜采用砖、石、混凝土等材料。养护维修较为方便。

缺点：拱对基础或下部结构施加水平推力，增加了下部结构的材料用量，对地基要求高。

2.1.3本桥设计为悬链线，形状是因与悬在两端的绳子因重力作用下掉下来之形相似，将其反方向应用为合理拱轴线，使其在荷载作用下拱内各截面弯矩剪力等于零,而只有轴力。由于拱在完好状态恒向推力可互相抵消,桥墩只按承受活载的水平推力来确定大小,因而桥墩不能承受单向恒载的推力，这样,多孔拱桥如果一孔破坏,恒载推力失去平衡,桥墩必然倾倒,紧接着将造成连孔相继倒塌的严重后果（因此本拱桥设计4#、7#为自稳墩，2#、9#为交界墩，防止连孔倒塌）。受力图示如下：

。

2.2本拱桥的施工特点

2.2.1每自稳墩和交接墩之间为一联，为平衡水平推力，每联之间不能单跨施工，支架所占用的材料多。

2.2.2施工工序多，不便于机械化施工，拱圈浇筑需设置间隔槽，分段较多，施工周期长（本桥上跨岷江，每年6、7月份为洪水季节，必须在汛期来临前把主拱圈施工完毕）。

2.3.3拱轴线为悬链线，线形不宜控制。

2.3.4考虑施工中对桥墩的水平推力影响，必须按照合理的施工顺序施工。

3、总体施工方案

项目开工后，根据业主的要求，大桥确保在2013年5月中旬完成3-9跨70米主拱圈砼浇筑，力争完成30m附拱圈（1、2及10、11四跨）砼浇筑及支架拆除。项目部紧紧围绕这一基本前提，进行大桥施工方案的优化，确定在桥位上游5m处修筑施工便道（为保证隔水效果，在便道纵向中间采用粘土填筑，形成隔水层），拱圈施工采用满堂支架法，这样有利于扩大作业面，便于加快工程进度，（若采用原设计拱架施工，施工下部时填筑的围堰材料得不到有效利用，增大施工成本；拱架属于劲性结构，变形较大，拱圈线形不容易控制；分段浇筑周期较长，工期也也达不到业主要求），项目部根据主体工程的工期要求，制定了总体施工方案，进行了资源配置及工序安排等。

3.1、施工顺序:拱圈施工根据现场进展情况，综合建设、设计、监理、专家各方的意见建议，确定先开始5、6、7三跨的支架搭设等施工，在8、9两跨具备条件后，紧接着进行8、9跨支架搭设等施工，并作为重点安排，在不影响总体进度的情况下，优先考虑浇筑8、9两跨的拱圈砼，然后浇筑5、6、7三跨，以便8、9跨早拆架，给下一步过水通道的改移争取更多的时间。

8、9两跨拆架后，紧接着进行过水通道改移,硬化3、4跨支架基础，用8、9二跨的支架模板等进行3、4跨拱圈施工，在3、4跨拱圈施工完成后，5、6、7三跨同时拆架，将支架模板等用于1、2跨及10、11跨的拱圈施工。在1、2跨拱圈支架搭设完成后，3、4跨拆架，1、2跨及10、11跨的拱圈砼达到设计要求后拆架。随着支架拆除，根据现场情况从江中间向两岸挖除便道填土，并进行河道清理。对可利用的提早规划，尽量减少废弃。

施工顺序为：填筑施工平台→平台硬化→支架搭设→安装主拱圈底模板→支架预压（沉降观测）→钢筋模板施工→拱圈混凝土施工→支架拆除（拱圈砼强度达到100%且拱上横墙施工完成后）。

现有施工顺序取消临时预应力后充分利用4、7#自稳墩和2、9#交界墩（设计已充分考虑足够的安全储备，对4、7#墩钢筋配筋较密，主筋型号为Φ32，2、9#墩采用和桥台类似的重力式墩台），经设计及专家论证，拆架后产生的水平推力对墩身无影响，确定此方案可行。

3.2拱圈施工中应当重点把关的几个方面：

3.2.1填筑施工平台:墩身完成后，进行两个墩身之间支架基础的平整，因江水水位较高，支架基础受江水影响较大，根据现场填筑便道所用材料、承载情况，确定支架基础面高出水位1.5-2.0m，高出水位部分选用级配良好的砂砾分层填筑压实，一联中的几跨基本保持在一个平面上，基础处理完成后，紧接着浇筑15cm厚C20砼进行硬化（硬化时做好纵横坡及边沟，防止下雨积水浸泡基础），在砼初期强度形成后，进行测量放样，准确放出每根脚手架的平面位置，打出墨线，中心线和边线用红色的油漆标画，同时测量砼表面的高程，按设计的悬链线计算出每排脚手架的顶标高，从而计算出每排脚手架的长度，按计算的长度搭设支架，完成后即形成悬链线拱。

3.2.2支架搭设: 根据设计荷载，并考虑桥跨自重、施工荷载、振动等因