系杆拱桥施工技术

系杆拱桥施工技术

张伟姜长峰

【摘要】系杆拱是目前国内较新颖的一种桥梁体系,它造型古朴典雅,对拱脚地基强度要求较低，因此广泛应用于城市桥梁的规划设计中.本文针对系杆拱的一种形式——钢筋砼系杆拱桥，就其施工流程及关键工序作了介绍。

关键词：钢筋砼系杆拱施工

1 工程概况

漳卫新河大桥装饰拱桥是国道104线德州市区段上的一座大型桥梁，它东依德州学院,西靠金华茶城，横跨于漳卫新河之上，将德城区与开发区连为一体。桥梁由上海同济大学设计院设计,结构形式为五连拱钢筋混凝土系杆拱,外观采用“飞燕"式，全桥长210米，桥跨布置为35m+35m+70m+35m+35m,大桥横向设置两片拱肋,拱肋之间不设风撑，拱轴线设计为二次抛物线型,其中，边拱矢跨比为0。12,副拱为0.24,主拱为0.22，结构形式如图1。

2 系杆拱施工

根据设计，系杆拱施工时，拱脚处拱肋与系梁采取现浇,其余部分系梁及拱肋先行分节预制，待拱脚处现浇段施工完毕后,再拼装并施行纵向张拉.施工工艺框图如图2：

2。1 系梁节段预制

2.1。1 节段长度

系杆拱主拱处设7根吊杆，边、副拱处各设3根吊杆，吊杆间距均为7m。考虑起吊能力及施工方便,选定系梁、拱肋分节长度如下表1：

2.1。2 节段预制

系梁断面为矩形单室箱梁,施工时，先行绑扎钢筋笼并设置好波纹管及吊杆予埋管，再浇注底板混凝土，安放内模，最后浇注侧板及顶板混凝土。待梁体砼达到一定强度后,拆除内模。

2。2 浇注拱脚连接段

全桥共12个拱脚连接段，施工时，先浇注主拱拱脚，再浇注边、副拱拱脚。

图2 钢筋混凝土系杆拱桥施工工艺框图

表1 系梁、拱肋分节段长度

2。2.1 支撑方案

根据连接段构件多、结构复杂的特点，选用满堂式支架。支架由Φ50钢管拼组而成，钢管水平间距90cm，竖向间距120cm，考虑拱肋下支架受力过于集中，除在支架顶设置10*10cm方木分散应力外，另在拱肋底加两排竖杆,以避免支架变形过大。

2。2.2 施工连接段

连接段施工分4道工序，依次为：拱座、立柱及系梁下拱肋、系梁、系梁上拱肋。

拱座结构设计为六角石状，考虑轻便、高强、经济的原则，模板采用竹胶合板制作而成,胶合板上按设计钻眼定出钢筋位置，由于拱座钢筋密集且有较大面积反坡，施工时,应注意控制混凝土质量。

拱肋轴线设计为二次抛物线，断面为倒圆角矩形状，倒圆角圆弧半径R=30cm （边、副拱R=15cm)，模板加工时，底模采用竹胶合板制作，侧模采用木框架贴

铺高强PVC板制作,顶模由微弯竹胶合板分节段拼装,每节长度1m，浇注拱肋混凝土时，再根据混凝土浇注高度依序安装。

系梁底模采用竹胶合板制作，侧模采用定型钢模板，由于连接段系梁长度较长,施工时对波纹管位置应严格控制。

2。3 系梁拼装膺架设计

2.3.1方案选择

拱桥边、副拱位于河滩上,支架工作高度约为8～10m；主拱位于河道中，水深平均约1.5m，支架至水面高度约为10.5m，考虑水利部门泻洪要求及现有材料，膺架采用桥跨式支撑体系，以钢管做支墩,梁体结构由“六四”式军用梁拼组而成。

2。3。2 跨径布置

边、副拱系梁拼装长度为21。6m，主拱系梁拼装长度为49.6m,考虑军用梁稳定性及挠度要求，边、副拱处支架设计为双悬臂梁式,跨径布置为 2.8m + 16m + 2。8m；主拱处支架设计为连续梁式，跨径布置为 17。18m + 17.87m + 14。55m。

2.3。3 基础

支架基础分两种情况：

①边、副拱处地质条件较好(实测地基承载力介于150Kpa～200Kpa之间），支架基础采用混凝土扩大基础，结构尺寸为3.5m*3m*0。35m，基础下做20cm厚10%灰土补强。

②主拱处支架位于河道内，淤泥较厚，根据地质资料，河道淤泥约1m，淤泥下沉积层地基承载力约为100Kpa,摩擦系数为3。1，考虑快速、简便、经济原则，经比较,采用打入式木桩群作为基础持力构件,木桩上浇注C20#砼承台，承台尺寸为2。5m*2m*0。4m.力学计算如下:

系梁自重： G

1

=86。9 t

支架总重： G

2

=15 t

砼承台重： G

3

=18。4 t

荷载重： G

j =G

1

×1.3+G

2

+G

3

=146。3 t

单根木桩承载力计算公式： [P] = E / （5e+0。1) 式中: [P] —单桩承载力 (KN）

E —冲击能(KN·m)

e —贯入度 (m /击）

打入木桩采用16t吊车起吊重锤击打法,重锤约重2t，考虑重力损失，计算重量取1。5t，重锤提升高度为1m,实测最终一击贯入度为0.02m～0.05m，为安全计,取e = 0.05m,则：

E = mgh = 1.5×9.8×1 =14.7 （ KN ）

[P] = E / (5e+0.1) = 14.7/（5×0.05+0.1） = 42 （ KN ）

主拱支架共4个基础，每个基础计打入14根木桩，基础总承载力为：

P = 4×14×42 = 2352(KN）=235.2 t

∵ P > G ,故基础承载力满足施工要求.

2。3。4 支墩及梁部设计

支墩采用钢管桁架式，由6根φ200mm(壁厚6mm)的钢管组合而成，钢管平面布置为2×3状，考虑支墩较高,钢管间用角钢做框架联系并设剪刀撑，以免支墩钢管出现失稳现象。

梁部结构由两片“六四”式军用梁拼装，军用梁横向间距60cm，为增加梁部稳定性，每隔10m用［10槽钢将两片军用梁连接，考虑支墩支撑点处弦杆应力集中，容易变形，在此另设加强竖杆。

2.3。5 膺架予压

为检验支架稳定性，需进行予压试验.考虑若用沙袋作为予压荷载单元体，工程量过于浩大，且工期偏长，经仔细计算，决定采用系梁预制件作为予压荷载单元体,以沙袋为辅，施行予压。

予压观测主要包括支架失稳、支架沉降、梁体挠度三部分。其中，支架失稳主要是由于荷载过大，引起支墩挠曲变形过大造成，本桥支墩惯性距较小轴为沿桥横向，故只观测支墩沿桥纵向有无变形即可;而支架沉降分两部分,一部分属支架弹性形变，此值较小,另一部分为基础承载力不够引起的支架整体下沉，此值在予压初期较大,随时间增加将逐渐趋于稳定，属非弹性形变。

实际观测中，支架失稳现象不明显，支架沉降及各跨跨中挠度曲线如下图3：

图3 挠度曲线图