PC拱桥混凝土拱肋双合龙施工工法.docx

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1、PC 拱桥混凝土拱肋双合龙施工工法目 錄1 前言32 工法特点33 适用范围34 工艺原理45 施工工艺流程及操作要点45.1 施工工艺流程45.2 操作要点56 材料及设备86.1 材料96.2 设备97 质量控制97.1 质量标准97.2 质量保证措施108 安全措施109 环保措施1110 资源节约1111 效益分析1111.1 经济效益1111.2 社会效益1212 应用实例1212.1 工程概况1212.2 施工情况及实施效果12PC 拱桥混凝土拱肋双合龙施工工法1 前言下承式系杆拱桥以其造型美观的特点，被广泛应用于市政桥梁建设中。现有钢筋混凝 土拱肋通常采用少支架法或满堂支架法施工

2、，在矢高较大的拱肋施工时，为保证支架空间 稳定性，常采用搭设满堂支架并大幅扩大其下部架体的方法，难以同时兼顾安全稳定和资 源节约的要求。由于桥梁拱轴线的线型直接影响主拱截面内力分布与大小，在拱肋混凝土 施工过程中，若混凝土荷载分布不均匀，在支架弹性和非弹性变形影响下，拱肋难以保持 设计线型，易导致拱肋截面局部应力超标产生拱肋开裂。中交第二航务工程局有限公司通 过对成县金和大桥下承式系杆拱桥的建设，提出了采用带横撑的加强型满堂支架形式施工拱肋，并对拱肋施工顺序进行优化，研发了大体积带凹槽矩形混凝土拱肋双合龙施工工艺，解决了拱脚混凝土易开裂的难题，现结合现场应用并总结，形成了“PC 拱桥混凝土拱。

3、肋双合龙施工工法 ”2018 年 4 月 20 日，本工法获评中交二航局企业工法，并申报实用新型专利“一种拱 肋施工用大高宽比加强型满堂支架 ”（ZL201720668628.8）、发明专利“一种混凝土拱肋施 工方法 ”（201710432229.6）。2017 年 12 月 20 日，本工法关键技术经中国公路建设行业协 会组织专家鉴定，其技术先进性达到国内领先水平。本工法在成县金和大桥拱肋施工中首次应用，理论和实践均得到了较好的验证。2 工法特点2.0.1 经济性好。采用带横撑的加强型满堂支架进行拱肋施工，在保障稳定的条件下，提高施工作业及材料运输效率，减少材料用量，节约成本。2.0.2 适

4、用范围广。本工法对拱肋施工顺序的优化思路可适用于各类大体积钢筋混凝土拱肋施工。2.0.3 质量可控。对拱肋施工节段进行合理分段并优化浇筑顺序，保证拱肋合龙时受力有效转换，避免拱脚开裂的风险，使拱肋整体线型得以保证。3 适用范围本工法适用于钢筋混凝土拱桥拱肋施工。4 工艺原理4.0.1 在左右拱肋处搭设满堂支架，拱肋支架沿纵桥向设置横向连接系，将左右拱肋支 架连接成整体，增加支架横向刚度，保证支架整体稳定性。在横向连接位置通过搁置槽钢形 成支撑设置门洞，方便运输车辆通过，保证材料和设备的有效输送，同时其顶部作为工作平台通道。4.0.2 将拱肋划分为单数段，通过仿真模拟分析确定浇筑节段及浇筑顺序。

5、拱腰与拱顶 间设间隔槽，拱脚与拱腰间设置合龙段，按拱腰拱顶 间隔槽拱脚合龙段浇筑顺序， 所有节段均对称浇筑，保证混凝土施工过程中荷载分布均匀。防止由于支架变形带来拱肋内部弯矩累加，避免了裂缝产生。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图 5.1-1 PC 拱桥混凝土拱肋双合龙施工工艺流程5.2 操作要点5.2.1 施工准备1）人员准备正式施工前做好安全交底、技术交底，并将施工方案和作业标准对操作人员做好详细交底。2）材料准备根据材料的进场计划及批量，做好临时存放场地的平整及硬化，并完善四周临时排水系统，防止材料锈蚀；材料进场后按照规范要求进行分批检测，检测合格方可用于工程实体。3）机械

6、准备根据实际施工参数做好设备的选型。其次，做好测量仪器的标定及保养。4）工序前条件墩顶永久支座安装完成，并完成拱脚预应力钢筋张拉。5.2.2 拱肋现浇支架系统设计在拱肋位置布置满堂支架，纵桥向设置 6 道横向连接系将左右拱肋支架连接成整体，在横向 连接位置通过槽钢作为支撑设置门洞，提供材料和设备输送通道，同时其顶部作为工作平台。支 架立杆的横、纵向间距 0.6m ，支架横杆步距 1.2m，支架横、纵桥向设斜撑。纵梁采用 10*10cm方木， 横梁采用工 10 工字钢。 如图 5.2-1 、5.2-2 所示。图 5.2-1 拱肋支架布置图图 5.2-2 拱肋横断面图5.2.3 拱肋现浇支架搭设现

7、浇支架构件经检查合格后进行搭设，按施工方案进行弹线定位，放置底座后分别按 先立杆后横杆再斜杆的顺序搭设，保证立杆垂直度，纵横杆件用碗扣锁死，构成稳定的纵、 横、竖三维网架。纵向布置工 10 作为分配梁，预先按拱肋弧度加工成弧形，分配梁与顶托 之间的间隙用小钢板垫稳，并将垫板与分配梁及顶托焊接固定。分配梁安装完成后按 3m 间 距分段测量分配梁顶的标高，无误后安装横向木方，木方横桥向间距 20cm 布置，在纵向分配梁上预先焊接挡块固定木方，防止木方滑动，在木方上安置固定构件底模。5.2.4 支架预压支架安装检查完成后应对支架进行预压，预压采用沙袋预压，以施工总荷载 1.1 倍荷载 进行预压。配重

8、堆码采用吊车进行，人工配合。压载荷载与施工荷载分布一致，堆载顺序与混凝土浇筑顺序一致。图 5.2-3 支架预压示意图支架预压按拱身混凝土浇筑方向对称预压。预压分为 3 级预压。每级加载完成后，停止对下一级进行加载，每间隔 12h 对支架沉降量进行一次监测，当支架顶部监测点 12h 沉降量 平均值小于 2mm 时，进行下一级预压。加载到 100%后，每间隔 24h 对支架沉降量进行一 次观测。沿拱肋纵向每 L/4 处均设置一个监测断面，每个断面上测点对称布置，支架顶部和底部均布置测点。5.2.5 钢筋、埋件及模板安装拱肋钢筋在钢筋加工场加工成半成品，现场安装。在间隔槽及合龙段适当位置处设置钢 筋

9、接头，拱肋纵向钢筋接长采用双面搭接焊。避免在拱脚区域设置钢筋接头，其它区域所有钢筋接头错开间距必须满足规范要求。对风撑和吊杆埋件精确测量定位后，将埋件与主筋焊接固定，侧模安装后再次复测，防止模板施工影响埋件安装精度。5.2.6 拱肋浇筑节段划分及浇筑顺序优化拱肋一共对称划分为 5 个节段、2 个间隔槽和 2 个合龙段，间隔槽宽 1m。对施工过程进行仿真分析研究，分析成桥过程中拱肋的结构位移及结构内力，确定浇筑节段划分位置。经分析后确定拱肋浇筑节段划分，如图 5.2-4 所示，为避免拱肋和主梁过渡区域所受的 不利弯矩和剪力诱发拱脚根部裂缝，在拱腰与拱顶间设间隔槽，拱脚与拱腰间设置合龙段， 按拱腰

10、拱顶 间隔槽拱脚合龙段顺序浇筑，间隔槽及合龙段选择在气温较为稳定的夜间一次性浇筑。图 5.2-4 优化方案拱肋浇筑节段划分示意图5.2.7 拱腰段混凝土浇筑为消除两侧混凝土浇筑时对支架的挤压力，防止支架变形导致结构线性不流畅，浇筑拱 肋“ ”节段处混凝土时对称浇筑，模板安装完成后需进行精确复测，浇筑前进行合龙位置劲性骨架预埋。5.2.8 拱顶段混凝土浇筑浇筑“ ”节段处混凝土，为保证拱身混凝土振捣密实，防止浇筑过程中出现翻浆现象，应在拱肋上表面设置压顶模板。5.2.9 预留间隔槽浇筑拱顶与拱腰之间预留间隔槽以防止因支架沉降和拱脚混凝土收缩徐变不同等因素产生 局部应力而影响接触面的混凝土质量，间

11、隔槽避开吊杆和风撑，宽度设置 0.51.0m，且满 足钢筋搭接长度规范要求。间隔槽采用微膨胀混凝土，浇筑时顺序从拱脚向拱顶方向对称浇筑。5.2.10 拱脚段混凝土浇筑模板安装完成并复测后，对称浇筑拱肋“ ”节段处混凝土，浇筑前进行合龙位置劲性 骨架预埋，混凝土一次连续浇筑完成，若因故中断，中断处预留一道垂直于拱肋轴线的施工缝便于后续施工。5.2.11 拱脚合龙段双合龙施工拱身混凝土强度满足要求后，焊接合龙段劲性骨架，如图 5.2-5 所示，劲性骨架采用四根双拼槽钢组成。图 5.2-5 劲性骨架设置合龙段浇筑温度控制在 10 15 摄氏度，并应在当天温度最低时，采用微膨胀混凝土，保证合龙段混凝土

12、浇筑质量。5.2.12 支架拆除拆除满堂支架前全面检查脚手架，重点检查扣件连接固定、支撑体系等是否符合安全，按由上而下，先搭后拆的原则进行支架拆除。6 材料及设备6.1 材料本工法所用材料见表 6.1-1。表 6.1-1 主要材料表序号名称规格备注1支架483.5碗扣式脚手2竹胶板2441221.5cm模板3木方10cm10cm拱肋支架纵梁4型钢I10拱肋支架横梁5槽钢20门洞支撑6防护设施防护网7槽钢25劲性骨架6.2 设备本工法所需主要设备见下表 6.2-1。表 6.2-1 主要设备表序号设备名称规格型号数量备注1汽车吊25t2材料吊装2混凝土输送泵46m2混凝土泵送3混凝土运输车8 m3

13、15混凝土运输4张拉设备4预应力施工5电焊机BX1-500-210钢筋加工及钢结构 施工7 质量控制7.1 质量标准7.1.1 、公路桥涵施工技术规范（JTJ/TF50-2011）；7.1.2 、公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2017）；7.1.3 、建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（GB24911-2010）；7.1.4 、碗扣式钢管脚手架构件（GB24911-2010）。7.2 质量保证措施7.2.1 进入现场的构配件应具备质量合格证明资料；7.2.2 对所有施工用的测量仪器，要按计量要求定期到指定单位进行校定，施工过程中，如发现仪器误差过大，应立即送去修理，并重新校定，满

14、足精度要求后，方可使用。7.2.3 施工基线、水准线、测量控制点，应定期半月校核一次，各工序开工前，应校核所有的测量点。7.2.4 聘请专业测量监控单位，针对主桥提出完整的施工控制方案，保证施工安全、稳定、可靠，成桥后线形符合设计要求。7.2.5 施工监控应主要进行以下四个方面工作内容：施工过程中结构状态分析，施工理 想参数确定、 施工方案复核及临时设施安全性论证；施工过程中的结构关键参数的监控；施工误差分析与调整；成型后的全面测试。8 安全措施8.0.1 现场所有施工人员进行施工现场必须正确佩戴劳动防护用品，施工人员进入高空必须系挂安全带，穿好防滑鞋。8.0.2 拱肋施工时必须有供人员上下的

15、可靠爬梯和稳固的工作平台。8.0.3 支架搭设人员上下梯通道，必须保证爬梯的刚度和强度满足施工要求。8.0.4 作业平台必须铺脚手板，并将脚手板有效固定，防止人员踩空或踩翻发生事故，四周设置稳固的防护栏杆并设置安全网围护。8.0.5 脚手架搭拆严格按照施工设计方案进行搭拆，选用质量合格的脚手架进行施工作业。8.0.6 支架搭建必须由专业架子工完成，必须持证上岗，严格按照技术设计要求，及安全技术交底实施。8.0.7 作业人员必须严格遵守高空作业安全操作规程，使用的各种用具、工具应有防止坠落的防护措施，严禁随意向下抛掷各种工具、物料。8.0.8 高空作业必须设置安全设施，如：作业平台的走道板、安全

16、网、护栏、爬梯等，并进行检查，发现问题及时解决，确保安全可靠。8.0.9 施工中扣件螺栓必须上平拧紧，特别是立杆对接扣件的质量及螺栓必须牢固可靠，并应由专人检查使用质量。8.0.10 夜间或恶劣天气（含 6 级以上风力）不行进行脚手架搭设作业。9 环保措施9.0.1 施工过程中，应严格遵守国家及地方有关环境保护的法律、法规，防止对附近周边造成环境污染。9.0.2 建立工地环保制度，对全体施工人员进行环保教育，使作业人员从思想上认识环保的重要性。9.0.3 采取有效措施控制现场的各种粉尘、废气、污水、固体垃圾及噪声振动对周围环境的污染和危害。禁止使用一次性塑料餐具，防止白色污染。9.0.4 加强

17、施工机械设备的维修保养，尽量使其噪声降低到最低水平，对距居民区 150m以内的施工现场，施工时间要加以控制，尽量不要夜间施工。9.0.5 混凝土施工时严禁将废弃混凝土抛入河流，造成水污染。10 资源节约10.0.1 采用带横撑的加强型满堂支架，保障施工安全的条件下，提高了施工作业及材料运输效率，节约了人工、材料及燃油消耗。10.0.2 通过对大体积带凹槽矩形混凝土拱肋施工顺序及合龙方法优化，避免了拱脚开裂的风险，提高了工效，节约了人工、设备的投入及后期运营阶段维护成本。11 效益分析11.1 经济效益本工法针对大高宽比混凝土拱桥拱肋，采用带横撑的加强型满堂支架，并对拱肋施工节 段划分及浇筑顺序

18、优化，在保证施工质量及安全的前提下，加快了施工进度，节约了成本。该工法具有很强的经济优越性，其经济对比分析如表 11-1。表 11-1 施工经济效益对比表序 号项目单位传统方法数量传统方法成本（万元）创新方法成本（万元）节约成本（万元）备注1材料费t16071.951.920采用创新方法可节约工期45天。2运输费/3217153项目管理费/53合计88采用本工法产生了直接经济效益 88 万元， 缩短工期 45 天。11.2 社会效益系杆拱桥作为城市桥梁的重要桥型之一，应用 PC 拱桥混凝土拱肋双合龙施工工法，在 支架设计阶段对整体支撑体系进行优化，通过对拱肋不同施工阶段的仿真模拟，对大体积带

19、凹槽矩形混凝土拱肋施工顺序及合龙方法优化，避免了拱脚开裂的风险，有效提高了工程质 量，达到资源节约的效果，并为工期紧迫的项目提供了新的技术和管理思路，具有较强的推广意义及应用前景。12 应用实例12.1 工程概况成县金和大桥采用（55+90+55）m 三孔简支下承式钢筋混凝土系杆拱桥，主跨跨径为90m， 是目前跨度最大的下承式钢筋混凝土拱桥，每跨设两榀钢筋混凝土拱，拱肋截面为工字型，高 200cm ，宽 150cm ，拱肋的理论计算跨径分别为 50.4m 、85.5m ，计算矢高分别为 12m、19m ，矢跨比 1/4.5。两榀拱肋横向间距为 18m ，在拱肋间设置 3 道钢管风撑，风撑截面为 圆形截面，直径 D=120cm ，钢管壁厚 20mm ，风撑钢管内不灌混凝土。55m 跨和 90m 跨每榀拱肋分别设 8 根、 15 根吊杆，吊杆间距为 5.0m。12.2 施工情况及实施效果本工法于 2016 年 1 月至 2016 年 12 月在成县金和大桥项目拱肋施工中成功应用，双合 龙方法有效消除了拱脚不利弯矩，规避了混凝土开裂风险，保证了施工质量，确保了成桥后桥梁的线形流畅和美观。