现浇拱桥支架计算（大跨径现浇曲线拱桥支架施工研究及总结）

1 前言

钢筋混凝土拱桥以其跨越能力大、承载能力高、工程造价低、养护维修费用少、桥型宏伟壮观等特有的技术优势而成为建筑历史悠久、建设数量多、竞争力最强且常盛不老、不断发展的桥梁形式，而施工方法是大跨径钢筋混凝土拱桥最关键的技术。钢筋混凝土拱桥主要施工方法包括：支架上拼装或现浇；移动托架上悬浇或者悬拼；节段预制吊装悬拼；转体施工；劲性骨架现浇。

对于有支架施工大跨径钢筋混凝土拱桥来讲，施工的关键是支架，选用合理的支架形式及进行可靠的安全设计，不仅关系到施工的成败，而且直接关系到拱桥的经济合理性。

我参与建设的成都市双流黄龙溪廊桥建设工程采用搭设组合支架建立拱圈模型进行现浇施工，建立了大跨度拱桥抗震和稳定性分析力学模型，编制了大量的施工组织设计文件以及确立了一套大跨径曲线混凝土拱桥有支架施工监测和控制系统，丰富了现有支架施工大跨径曲线拱桥的技术和经验，我将施工技术以及经验进行总结整理。

成都双流黄龙溪廊桥效果图

竣工现状图

2 技术特点：2．1施工支架采用钢管桩、贝雷梁、工字钢、卸落砂筒、满堂碗扣支架组合而成。不受河水影响，拆除方便。2．2利用钢管桩上方砂筒进行拱桥支架的卸落，能确保拱桥沉降及墩台位移的均衡性，保证桥梁结构的安全稳定。且操作非常简便，支架落架时间短暂，节约了大量工期。2．3在有水河道中打入钢管桩与工字钢梁焊接形成临时支墩，再搭设贝雷梁，再搭设碗扣架，操作方便，便于拆除。在墩台尚未施工完成即可进行施工，不受河道水流影响。

拱圈支架全貌

3 适用范围

3．1大跨径曲线拱桥施工工法适用于钢筋混凝土拱桥等可采用支架法施工的大跨拱型结构。3．2地基较为软弱、桥下净空较高、采用满堂支架高度太大、稳定性、沉降无法满足梁体施工要求的项目。3．3水中无法直接采用满堂支架现浇施工梁体的项目。3．4工期要求紧的项目。

支架方案立面布置图

4 工艺原理

大跨径曲线拱桥采用组合支架现浇施工工法工艺原理：4．1下部采用大直径的钢管桩框架支架跨越障碍物、原有无法迁改的管线，并保证承载力、沉降、稳定性。上部2-6米范围高度采用碗扣式满堂脚手支架，便于纵向曲线梁底标高及纵横坡调整。4．2按照设计要求进行分段搭设支架，立模、绑扎钢筋、浇注混凝土施工。4．3最后浇注拱圈后浇带，形成拱圈承重体系，待拱圈混凝土达到设计要求后进行支架卸落。

5 施工工艺及操作要点

5.1 施工工艺流程：施工准备—测量定位—打入钢管桩—钢管桩静载预压—卸载砂筒安装--安装横向I45工字钢—贝雷梁安装—安装横向I16工字钢—碗扣架搭设

拱圈支架纵断面布置图

支架搭设

5.2操作要点

5.2.1钢管桩基础施工前的准备工作：做好安全、技术交底，编制缜密的进度计划和施工技术方案，关键部位编制专项方案及其他常规施工技术准备工作。制定测量控制措施，并安排专业测量人员落实，保证钢管桩垂直打入地基。现场配备50T吊车，吊车挂上90型振动锤及其他必要的常规准备。

支架平面布置图1

支架平面布置图2

5.2.2钢管桩基础施工：在地面按照平面布置图测量放出每根钢管桩位置（水中桩采用标识杆，测量仪器现场再精确定位），用50T吊车将钢管装插在地面（桥台及桥墩处支墩直接将钢管安放在承台上），松钩，吊车挂上90型振动锤，缓慢转动吊车，待振动锤夹具夹住钢管桩顶部时，开动振动锤液压装置，使夹具夹紧钢管桩。吊车提升振动锤及钢管桩，移动，待快接近点位时，人工扶住钢管桩底部（水中桩采用拉绳），使其对准点位着地，检查钢管桩垂直度在1%以内，否则进行调整。依靠振动锤和钢管桩自重将钢管桩压入土中，吊车缓慢允速下放。到一定程度依靠自重就不能下沉钢管桩了，这时开起振动锤电源，待振动锤电机完全转动起来后，开始匀速缓慢下放振动锤，这时候的钢管桩下沉就依靠振动锤的激振力了。在下沉过程中振动锤控制柜电流表会不断上升。根据以往打桩经验，当电流达到150A时，单根钢管桩能承受70T，达到200A能承受100T。当一跨梁的钢管桩打入完毕后，就对已打桩测量检测，检查其平面位置的正确性。如偏差大于30cm，就要考虑在桩上设置I45a纵向双工字钢，再在纵向工字钢上安装横向I45a工字钢。如未超过30cm，就开始确定其高度，根据标高计算，对多余桩长进行切除，对不够长的进行接桩。接桩采用对接，在接缝处外焊钢板加强。桩长确定后，在钢管桩上安装临时横工字钢以形成平台，在平台上堆码钢材或预制混凝土块，对该组钢管桩进行承载力试压，以确定是否需要接桩再打。每组钢管桩的承载力以计算为准。

钢管桩施工1

钢管桩施工2

钢管桩施工3

5.2.3工字钢、贝雷梁吊装：在所有钢管桩施工完毕并经过加固处理后，进行工字钢的安装。

A、工字钢吊装：a、首先检查钢管桩的稳定性，确保无误后，在钢管桩上划分出工字钢的布置位置；b、吊装设备的准备与检验：1台36T吊车及其吊装辅助工具，并检验其完好性；c、对安装人员进行安全技术交底：明确吊装方案及工字钢就位时的安全注意事项。

B、贝雷梁吊装：①、吊车停放位置：50吨吊车直接摆放在2#墩、3#墩岛上；②、吊装贝雷梁时使用两根绳扣，绳扣间的夹角应控制在70°以下；③、在贝雷梁的两端头分别系上1根φ16mm白棕绳，绳子的另一端拽在位于搁置钢管桩支墩上的安装人员手中，以便及时调整贝雷梁的方向，便于就位；④、贝雷梁吊装至支撑梁时应放置在支撑梁的支撑点上，且沿中间向两端放置。⑤、贝雷梁吊装完毕并检查搁置位置、长度正确无误后，立即进行贝雷梁整体加固。

5.2.4满堂支架搭设：①、砼主拱圈浇筑采用满堂φ48×3.5mm碗扣架，并按照脚手架搭设规范要求搭设斜撑增强支架的稳定性。钢管支架的纵、横向间距根据结构的不同情况按照边跨及中跨区段分别进行搭设。支架横向宽度超出桥梁两侧各1.35m。②、搭设支架过程中要按照脚手架搭设规范要求及时设置水平杆、斜撑杆、剪刀撑、水平剪力撑、扫地杆，避免脚手架在搭设过程中发生偏斜和倾倒，增加支架在使用中的稳定性。③、立杆与横杆必须用直角扣扣紧，不得隔步设置或遗漏，相邻的接头位置应该错开布置在不同的步距内，与相应横杆的距离不宜大于步距的1/3。上、下横杆的接长位置错开布置在不同的立杆纵距中，与相近立杆的距离不大于纵距的1/3。相邻步距的横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧，以减少立杆偏心承载情况。④、剪刀撑沿架高纵、横向连续布置，纵向每隔4根立杆设一道，每片架子不少于三道，剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与脚手架的立杆或横杆扣紧外，在其中间应增加2-4个扣结点。⑤、由于排架搭设是依靠扣件螺栓紧固完成，因此，每个结点的扣件螺栓施工中都必须用力矩扳手进行检查，只有当力矩达到45 ~60 N.m时才能通过，对顶端放木方的横杆与立杆之间的扣件应作重点检查，每跨抽查50%，对其他扣件每跨抽查10%。⑥、支架立杆上下支托螺杆留在立杆内的长度不得小于螺杆长度2/3且外露长度不大于20cm。⑦支架顶支撑U型顶托应与横、纵木方很好地吻合，两侧空余部分应用木楔楔紧，且保证横或纵梁在U型支撑中心。横、纵梁应用水平仪测量控制高程，且各立柱应顶紧横、纵梁。横、纵梁间应用扒钉牢固联结，不得顺向重叠。

5.2.4支架预压：在贝雷梁拼装完成、横向工字钢安装完毕后，对贝雷梁进行相当于主拱圈自重的荷载预压，压重材料采用相应重量的钢筋、砂袋，并按主拱圈结构形式合理布置砂袋数量。预压时间视支架地面沉降量定，支架日沉降量不得大于2.0毫米（不含测量误差）。待消除支架非弹性变形量及压缩稳定后测出弹性变形量，即完成支架压重施工

5.2.5模板系统安装：a、为了保证主拱圈外表面混凝土的光洁和平整，其模板采用δ=14mm的复合胶模板。b、中跨砼现浇梁分二次成型。中跨主拱圈的内模采用木模，外侧模板采用钢管或方木支撑固定。边跨主拱圈一次浇注成型。c、在铺设梁底模时应设置一定的预拱度，以抵消木方与竹胶板、顶托与木方等压缩造成的非弹性变形。支架沉降变形的可能性较小，因此可不考虑基础的沉降和弹性变形，但应注意方木与方木、方木与钢管、模板与钢管等支架的压缩变形。d、根据已搭设好的支架来测量底板标高，然后在欲铺设底模板上精确放出梁板的边线和中心线，作为侧模和布置钢筋的依据。e、底模铺完后，再用仪器检验梁底标高和边线。f、内模安装应在底板钢筋安装好后进行。g、模板安装完毕后，应对其平面位置，顶部标高，节点联系及纵、横向稳定性进行复核。h、模板与模板的接缝中应嵌入双面胶纸，防止混凝土漏浆。i、施工脚手架不能和模板及其支撑相连。g、模板在使用前应涂刷脱模剂，外露面混凝土模板的脱模剂，应采用一种品牌，不能使用易粘在混凝土上或使混凝土变色的油料。k、固定在模板上的预埋件和预留孔须安装牢固，位置准确。l、浇筑混凝土时要设置沉降标志，模板要派专人看模，发现模板有超过允许偏差变形值的可能时，要及进纠正。

5.2.6支架监测

A、支架预压监测：桥跨堆载预压前，在桥跨底板上布置沉降观测点，按每10m测设6个横断面；沉降观测点于底板同断面按每2.0m间距布置。在堆载预压前测设断面底模标高和支架底部标高，等载预压的第一天进行两次观测，以后每天观测一次，直至日沉降小于2mm为止，测定地基沉降和支架、模板变形，同时确定地基卸载后的回弹量。根据数据调整底模标高及支架高度。主拱圈的线形以梁底标高为控制标准。而主拱圈底标高采用放大样的形式确定。

支架观测按照下面程序：初始测量——加载50%——测量——加载100%——测量——持荷——测量——卸载——测量。

支架监测点布置图

B、浇注过程中的监测：在主拱圈浇注前预压后，在浇注段底板处安装线锤悬挂至地面，地面上浇注混凝土方墩，记录线锤至方墩顶面距离（浇注前原始数据），在浇注过程安排专人负责线锤至方墩顶面距离的量测并作好记录，如果发现支架沉降超过5mm立即报告浇注领导小组组长并下令停止浇注待对支架检查完毕并处理后再继续浇注。

6 质量控制

6．1结构施工除满足常规的钢筋混凝土工程质量要求外，主拱圈结构还应注意砼收缩及温度的影响，因此要严格各浇注段和上、下层的浇注顺序及拱圈合龙温度。6．2拱圈后浇带以及合龙段砼要掺加适量微膨胀剂，并预留一定的收缩量，浇注面与拱圈轴线保持垂直，抵消混凝土收缩对结构的影响。6．3支架和主拱圈加载过程中要随时对结构的应力和变形进行监测，保证结构安全并获得理想的线形。6．4主拱圈高标号泵送混凝土要掺加适量泵送剂，施工时注意粗骨料的级配，保持良好的和易性，避免堵管、离析、封口模板交错布置，随浇随封，既便于施工又保证砼振捣的密实度。

支架拆除后拱圈成型

7 效益分析

本方案利用的贝雷梁、钢管桩、砂筒、工字钢等具有承载力大，构件轻巧、拼装灵活快捷等优点，采用以军用贝雷梁为主，碗扣架管为辅的支架形式进行支架设计，以钢管桩框架体系作为支撑受力结构，其上采用碗扣支架，不受洪水影响，与同类型同跨径整体拱架相比，可节约用材1/3，节省人力1/4。用支架现浇法施工拱上建筑，避免了吊装系统的搭设。前期经过实地调查同样跨径的曲线拱桥，如果采用已获国家专利的三角拱架进行现场拼装拱圈模型，共计租赁费及安装费拆除费用达到600万元。且必须在墩台施工完毕后才能进行安装，采用组合支架进行施工不受墩台施工的影响，只要承台浇注完毕就可立即进行支架临时支墩的施工，共计材料费、人工费用500万元，共计节省费用100万元并节约了大量的工期。

黄龙溪廊桥竣工照片

8 工程实例

成都双流黄龙溪廊桥为人行廊桥，上部构造为3跨空腹式钢筋混凝土板式拱桥，边跨为实心板拱，中跨为空心板拱，主跨墩中距95m，边跨墩台中距38.491m，主桥长178.1m，桥梁全长367.57m；直线桥梁，桥梁宽度18m、局部20.4m、22.5m，引道宽7.5m。桥墩采用群桩重力式桥墩，桥台为群桩重力式桥台；最大纵坡10%。

根据现场的实际情况，在工期紧、任务重的情况下，合理组织、精心施工，编制了黄龙溪廊桥主拱圈现浇支架施工方案并顺利通过专家组的评审。本工艺通过现场实施和不断优化改进，取得了预期目标。整个主拱圈从支架搭设到支架拆除完毕仅3个月时间，并且在洪期来临之前顺利拆除支架，为后续施工节约了大量工期，赢得了业主、监理的一致好评，为我以后从事类似桥梁支架施工积累了宝贵的经验。

黄龙溪廊桥现状照片

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