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【摘要】由于拱桥的构造较为简单并且施工技术容易掌握,加上拱桥施工中用到的材料相对较少,所以能很好地控制公路工程的造价,并且投入使用后的维护保养费用较少。本文将根据某公路工程中拱桥建设的实际情况,对其中的五连拱桥施工技术进行探讨。
【关键词】 公路拱桥;拱圈;施工技术;探讨
1、工程情况概述
南川河整治工程陆洪闸桥为圆弧线拱式连拱拱桥(5跨双幅,桥梁全长52.50m,宽28.90m)。该拱桥线形简单,施工方便,其上部结构采用圆弧无铰板拱,拱圈为C30钢筋混凝土结构,拱轴线为圆弧线。拱圈厚度(等截面)40cm,边孔内半径2.61m,拱圈夹角123.9o,净矢高1.38m,第二孔内半径4.25m,拱圈夹角123.9o,净矢高1.38m,中孔内半径6.8m,拱圈夹角123.9o,净矢高3.60m。下部结构桥墩采用承台,桥台采用重力式桥台,基础为钻孔灌注桩,桩径均为1.0m。
对于该拱桥工程的施工,主要的工法特点有以下几点:
首先是施工的方法,该工程中主要是用满堂式脚手架支立拱架施工。这样的施工方法较为简单,并且有良好的稳定性,能够满足工程安全施工的要求。
其次是施工中使用到的材料和设备比较常见,一般情况下很容易买到,并且施工期间可以很方便的安装和拆卸拱架。
最后,施工期间采用分部和分时段的方式进行五跨拱圈的施工。这样可以减少施工中的设备投入,让钢筋混凝土顺利完成结合。同时,这样还能让施工中的各个工序顺利地衔接在一起,可以实现多个平面同时施工,从而完成减小施工的成本。
这种工法的实际应用有一定的限制,因为其主要是针对桥跨范围内地势较为平坦,并且没有较大的河流经过的施工场地,最好是河谷地段的钢筋混凝土拱桥施工。对于施工中需要的工具和设备,主要参照下表:
2、质量安全控制措施
2.1质量控制措施
在施工期间完成对拱架的搭设之后,需要将小横杆高程仔细调平,从而让拱轴线处于正确的位置上。同时需要有人专门负责对拱架变形的情况进行观测,并且要加强施工现场的其它施工测量。对于支架模板,必须要保持其强度能满足施工需要,确保拱架的稳定。
2.2安全控制措施
施工现场的所有人员都必须要严格执行安全管理制度和相关操作规程,施工现场必须要有醒目的安全操作标牌,施工人员在进入现场的时候必须要有完整的安全防护措施。对于施工中的特殊施工人员,必须要有相关的资格证,而一般施工人员则需要经过培训后进入施工现场。施工中使用到的设备和工具应安排专人进行维护,防止工具损坏后继续使用。
3、施工技术
3.1支架受力计算
3.1.1立杆强度计算
3.2拱架搭设
通过对拱架的计算可以将立杆的间距确定,本列以0.6m×0.6m作为立管纵横间距,大横杆与小横杆的步距设为0.9m,用对接接头作为立杆接头,搭设的顺序应该按照先两侧、后中间,在搭设的过程中要先检查立杆是否与地面保持垂直并测量其道相邻两杆间的距离。在拱架的搭设到达顶部的时候,要以立杆的位置进行对应拱腹线高程的计算,通过对小横杆的高程控制完成对拱圈线型的控制。在拱架的基本构造搭设完成时,需要对斜撑和剪刀撑进行加固,并调平拱底的小横杆,横向剪刀撑没3排立杆加设1排,斜杆的角度为45°,顺桥向剪刀撑在拱脚到1/4拱跨范围步距为2,到拱顶的步距为3,步距以拱腹线处步距为准,隔孔反向布设。对于拱底小横杆的调平,要将其误差控制在2cm范围内,弧形钢管横桥向每50cm一道,然后将5cm的厚木板铺设在上面。脚手架支架之托支撑在15cm厚的C20混凝土面上,底托的大小为10cm×10cm,45度角进行扩散。混凝土垫层与砂砾接触的面积应按0.25m×0.25m即0.0625㎡,取受力最大的单杆进行计算,产生的最大的基地应力9.33KN/0.0625m2=149KPa,到达原状地基的接触面积为0.6m×0.6m即0.36㎡,产生的最大地基应力为:25.92KPa。根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》回填土取0.4的折减系数,故地基承载力大于80.5Kpa,砂砾层承载力大于464KPa,本列满足要求。同时,为了防止雨水的冲刷和浸泡,还需要在拱架的两侧修筑临时的排水沟。
3.3拱架预拱度设置
在进行拱圈预拱度设置的时候,需要考虑的主要有拱圈的自重引起的拱顶弹性下沉量,温度降低时混凝土出现收缩而导致的下沉量,因拱圈荷载作用而导致拱架出现的变形,以及立杆接头在受挤压和压缩是产生的变形与支架基础受载后产生的下沉量。通过综合考虑多种因素的影响,将数据带入相应的计算中,可以得到拱架跨中预拱度。
3.4监测方法
在预压前对拱底标高观测一次,在每加载一级后预压的过程中监测各观测点标高并计算沉降量,全部预压荷载施加完成后,每间隔12h应监测一次并记录各监测点标高,当预压结构符合支架合格规定:各监测点最初24小时沉降量平均值小于1.0mm,各监测点最初72小时沉降量累计值小于5.0mm,判定支架预压合格。将预压荷载按加载级别卸载后再对标高观测一次,预压过程中要进行精确的测量,要测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值,将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度疊加,算出施工时应当采用的预拱度,按算出的预拱度调整底模标高。监控点的布置按拱脚、1/8 L、1/4L、3/8L和拱顶,每个截面按5个控制点均匀进行控制。
3.5钢筋绑扎和拱圈混凝土施工
在底模的高程和轴线满足施工要求后,即可对各拱肋中线和拱圈两侧边线进行测量,并对横隔板位置线进行钢筋绑扎施工,由下往上进行钢筋的绑扎,在完成对肋板和顶板支架及模板后才能进行顶板钢筋的绑扎,板扎的过程中要在再次对供上排架底座预埋钢筋位置进行测量,确保施工的准确性。
对于目标工程,采用的是分环分段对称浇筑的方式进行单跨拱圈混凝土浇筑,并将拱圈断面分为底板、肋板和顶板三环且施工分为五个阶段。浇筑的过程中需要两台混凝土输送泵让混凝土完成由拱脚到跨中合攏。除了顶板,需要一次性连续完成混凝土的浇筑,从而保证施工质量。
3.6拱圈卸架
拱圈混凝土最低强度达到设计的100%后,即进行拱圈卸架。卸架原则为少量、多次、均匀、对称。支架卸落在横桥向必须同时均匀卸落,在纵桥向从拱顶向拱脚逐排卸落,并保持左右两侧同步对称进行。支架卸落时从跨中向两端进行,模板卸落分阶段进行,当达到一定的卸落量时,支架才能脱离梁体。施工中进行严密观测,达到最佳卸架要求。
参考文献:
[1]李广东,荀学思,邢彬,等.变跨径等截面箱形板拱桥拱圈施工技术研究及质量控制[J].工程质量,2013,S1:411-417.
[2]赛铁兵.花天河拱桥拱圈施工技术[J].铁道建筑技术,2010,01:5-10+42.
【关键词】 公路拱桥;拱圈;施工技术;探讨
1、工程情况概述
南川河整治工程陆洪闸桥为圆弧线拱式连拱拱桥(5跨双幅,桥梁全长52.50m,宽28.90m)。该拱桥线形简单,施工方便,其上部结构采用圆弧无铰板拱,拱圈为C30钢筋混凝土结构,拱轴线为圆弧线。拱圈厚度(等截面)40cm,边孔内半径2.61m,拱圈夹角123.9o,净矢高1.38m,第二孔内半径4.25m,拱圈夹角123.9o,净矢高1.38m,中孔内半径6.8m,拱圈夹角123.9o,净矢高3.60m。下部结构桥墩采用承台,桥台采用重力式桥台,基础为钻孔灌注桩,桩径均为1.0m。
对于该拱桥工程的施工,主要的工法特点有以下几点:
首先是施工的方法,该工程中主要是用满堂式脚手架支立拱架施工。这样的施工方法较为简单,并且有良好的稳定性,能够满足工程安全施工的要求。
其次是施工中使用到的材料和设备比较常见,一般情况下很容易买到,并且施工期间可以很方便的安装和拆卸拱架。
最后,施工期间采用分部和分时段的方式进行五跨拱圈的施工。这样可以减少施工中的设备投入,让钢筋混凝土顺利完成结合。同时,这样还能让施工中的各个工序顺利地衔接在一起,可以实现多个平面同时施工,从而完成减小施工的成本。
这种工法的实际应用有一定的限制,因为其主要是针对桥跨范围内地势较为平坦,并且没有较大的河流经过的施工场地,最好是河谷地段的钢筋混凝土拱桥施工。对于施工中需要的工具和设备,主要参照下表:
2、质量安全控制措施
2.1质量控制措施
在施工期间完成对拱架的搭设之后,需要将小横杆高程仔细调平,从而让拱轴线处于正确的位置上。同时需要有人专门负责对拱架变形的情况进行观测,并且要加强施工现场的其它施工测量。对于支架模板,必须要保持其强度能满足施工需要,确保拱架的稳定。
2.2安全控制措施
施工现场的所有人员都必须要严格执行安全管理制度和相关操作规程,施工现场必须要有醒目的安全操作标牌,施工人员在进入现场的时候必须要有完整的安全防护措施。对于施工中的特殊施工人员,必须要有相关的资格证,而一般施工人员则需要经过培训后进入施工现场。施工中使用到的设备和工具应安排专人进行维护,防止工具损坏后继续使用。
3、施工技术
3.1支架受力计算
3.1.1立杆强度计算
3.2拱架搭设
通过对拱架的计算可以将立杆的间距确定,本列以0.6m×0.6m作为立管纵横间距,大横杆与小横杆的步距设为0.9m,用对接接头作为立杆接头,搭设的顺序应该按照先两侧、后中间,在搭设的过程中要先检查立杆是否与地面保持垂直并测量其道相邻两杆间的距离。在拱架的搭设到达顶部的时候,要以立杆的位置进行对应拱腹线高程的计算,通过对小横杆的高程控制完成对拱圈线型的控制。在拱架的基本构造搭设完成时,需要对斜撑和剪刀撑进行加固,并调平拱底的小横杆,横向剪刀撑没3排立杆加设1排,斜杆的角度为45°,顺桥向剪刀撑在拱脚到1/4拱跨范围步距为2,到拱顶的步距为3,步距以拱腹线处步距为准,隔孔反向布设。对于拱底小横杆的调平,要将其误差控制在2cm范围内,弧形钢管横桥向每50cm一道,然后将5cm的厚木板铺设在上面。脚手架支架之托支撑在15cm厚的C20混凝土面上,底托的大小为10cm×10cm,45度角进行扩散。混凝土垫层与砂砾接触的面积应按0.25m×0.25m即0.0625㎡,取受力最大的单杆进行计算,产生的最大的基地应力9.33KN/0.0625m2=149KPa,到达原状地基的接触面积为0.6m×0.6m即0.36㎡,产生的最大地基应力为:25.92KPa。根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》回填土取0.4的折减系数,故地基承载力大于80.5Kpa,砂砾层承载力大于464KPa,本列满足要求。同时,为了防止雨水的冲刷和浸泡,还需要在拱架的两侧修筑临时的排水沟。
3.3拱架预拱度设置
在进行拱圈预拱度设置的时候,需要考虑的主要有拱圈的自重引起的拱顶弹性下沉量,温度降低时混凝土出现收缩而导致的下沉量,因拱圈荷载作用而导致拱架出现的变形,以及立杆接头在受挤压和压缩是产生的变形与支架基础受载后产生的下沉量。通过综合考虑多种因素的影响,将数据带入相应的计算中,可以得到拱架跨中预拱度。
3.4监测方法
在预压前对拱底标高观测一次,在每加载一级后预压的过程中监测各观测点标高并计算沉降量,全部预压荷载施加完成后,每间隔12h应监测一次并记录各监测点标高,当预压结构符合支架合格规定:各监测点最初24小时沉降量平均值小于1.0mm,各监测点最初72小时沉降量累计值小于5.0mm,判定支架预压合格。将预压荷载按加载级别卸载后再对标高观测一次,预压过程中要进行精确的测量,要测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值,将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度疊加,算出施工时应当采用的预拱度,按算出的预拱度调整底模标高。监控点的布置按拱脚、1/8 L、1/4L、3/8L和拱顶,每个截面按5个控制点均匀进行控制。
3.5钢筋绑扎和拱圈混凝土施工
在底模的高程和轴线满足施工要求后,即可对各拱肋中线和拱圈两侧边线进行测量,并对横隔板位置线进行钢筋绑扎施工,由下往上进行钢筋的绑扎,在完成对肋板和顶板支架及模板后才能进行顶板钢筋的绑扎,板扎的过程中要在再次对供上排架底座预埋钢筋位置进行测量,确保施工的准确性。
对于目标工程,采用的是分环分段对称浇筑的方式进行单跨拱圈混凝土浇筑,并将拱圈断面分为底板、肋板和顶板三环且施工分为五个阶段。浇筑的过程中需要两台混凝土输送泵让混凝土完成由拱脚到跨中合攏。除了顶板,需要一次性连续完成混凝土的浇筑,从而保证施工质量。
3.6拱圈卸架
拱圈混凝土最低强度达到设计的100%后,即进行拱圈卸架。卸架原则为少量、多次、均匀、对称。支架卸落在横桥向必须同时均匀卸落,在纵桥向从拱顶向拱脚逐排卸落,并保持左右两侧同步对称进行。支架卸落时从跨中向两端进行,模板卸落分阶段进行,当达到一定的卸落量时,支架才能脱离梁体。施工中进行严密观测,达到最佳卸架要求。
参考文献:
[1]李广东,荀学思,邢彬,等.变跨径等截面箱形板拱桥拱圈施工技术研究及质量控制[J].工程质量,2013,S1:411-417.
[2]赛铁兵.花天河拱桥拱圈施工技术[J].铁道建筑技术,2010,01:5-10+42.