斜腿刚构桥施工工法.docx

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斜腿刚构桥施工工法

设置拱型钢管浇注钢筋砼拱桥施工工法

1、前言

随着桥梁技术的发展，桥梁造型越来越受到人们的重视，适用、优美、多样化、与公路沿线地形地貌的和谐统一，减少行车疲劳，给人以美的享受，各种拱式天桥具有结构新颖、造型美观的优点，该桥型的采用为xx高速公路增加了一道道靓丽的风景线，xxx公司承担xx高速公路第三合同段8.7Km施工任务，线内共设计人行天桥（或兼渡槽）共设计7道（其中斜腿刚构桥3道），梁体结构为现浇钢筋混凝土板拱或坦拱结构。

通过施工实践比较，采用本工法进行施工，方便快捷，工程成本显著降低，取得了良好的社会效益和经济效益。

本工法就是经对该类工程的总结、提高后形成的。

下面以板拱式斜腿刚构桥为例叙述该工法。

2、工法特点

2.0.1支架采用碗扣式钢管支架，拱部支架、模板则采用顶托、横钢管、拱型钢管、建筑组合钢模板，上铺设一层五合板及一层光面薄厘板形成，取代了传统的横木、拱型木及大量的竹胶板进行拱桥施工方法，本工法能大量缩短施工工期、减少大量人工及木材用量，降低施工成本。

2.0.2该工法更方便进行拱部结构施工过程中高程的调整控制，更好的保证拱桥的施工质量。

3、适用范围

3.0.1本工法适用于石砌、钢筋混凝土拱桥、斜腿刚构桥的施工。

4、工艺原理

4.0.1通过结构计算及碗扣钢管尺寸模数进行支架横纵间距的确定。

4.0.2顶部采用顶托作为顶部横向钢管支撑，更加方便标高调整控制，通过结构计算确定横向钢管及拱型钢管的间距，确保拱部结构满足受力要求。

5、施工工艺

5.1工艺流程见图1

5.2施工要点：

5.2.1支架结构计算。

xx高速公路K24+850斜腿刚构天桥全长47m，跨径为10.5m（悬臂）+22m（中跨）+10．5m（悬臂），桥宽3.5m，桥型布置如图1所示：

5.2.1-1斜腿刚构桥型布置图

斜腿刚构天桥上部采用一次性浇注混凝土斜腿刚构，斜腿撑座采用钢筋混凝土。

本天桥为超静定结构，两端悬臂长度为中跨跨度的0．5倍；梁体采用变高度异型板梁，根部梁高为跨中梁高的1．63倍，因此主梁悬臂不是太长，且根部梁高与跨中梁高比值不是太大的情况下，使得主梁承受的正弯矩值较大，故对基础会产生较大的水平推力和次内力。

同时，施工过程中，混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉降等因素的影响和作用，产生的附加力会更大，因此施工中除严格控制撑座和桥台的施工外，还要重点控制对现浇主梁搭建的支架施工质量。

1拱型钢管结构计算：

钢管立柱的纵向间距为0.60，横向间距为0.60m，因此拱型钢管的计算跨径取0.60m，忽略模板自重，在顺桥向单位长度内混凝土重量为：

q1=1.2×0.5×25=15（KN/m）

倾倒混凝土和振捣混凝土产生的荷载均按2KN/m2计算，作用在拱型钢管上的均布荷载为：

q=q1+2×0.5=16（KN/m）

弯曲强度：

δ=q×L12/（10×W）=113＜[δ]=215MPa

挠度：

f=q×L14/（150×E×I）=0.54＜3mm

以上结构处于安全受力状态。

2横杆（拱型钢管下横杆）结构计算：

纵向每排顶托上均架设一根钢管，间距为60cm。

考虑到支架钢管使用次数较多，工人操作不太熟练等因素，为了安全施工，计算中采用简支结构进行计算：

计算简图如下：

p1=（0.15+0.175）×1.2×0.6×25=5.85（KN）

倾倒混凝土和振捣混凝土产生的荷载均按2KN/m2计算，作用在横钢管上的均布荷载为：

p=p1+2×0.6×0.325=6.24（KN/m）

Mmax=p÷L×（2c+b）×X=1.8KN.m（当X=a时弯矩最大）

弯曲强度：

δ=M÷W=211＜[δ]=215MPa

挠度：

f=p×a÷（6×E×I×L）×[（2a+c）×L2-4×a2×L+2a3-a2b-c3]=0.007＜3mm

以上结构处于安全受力状态。

3立杆钢管结构计算

按钢管纵、横均为O．6m间距考虑，立杆承受横杆传来的荷载，因此，N=2×P=2×6.24=12.48（KN）,大横杆步距拟采用1.2m，长细比λ=L/i=1200/12.48=96.2,查《路桥施工计算手册》附录三P790，得φ=0.55，那么有[N]=φ×A×[σ]=0.55×489×215=57824N，即为57.82KN。

由N＜[N],可见，立柱钢管处于安全状态。

4通道工字钢结构设计计算：

过道顶部工字钢设置5根，架设于加密立柱钢管上，工字钢上放置20cm×20cm的枕木，枕木上再支立钢管架。

工字钢计算结构简图如下:

工字钢跨径为4米，间距为0.5m，忽略模板自重，在顺桥向单位长度内混凝土重量为：

q1=1.2×0.5×25=15（KN/m）

倾倒混凝土和振捣混凝土产生的荷载均按2KN/m2计算，作用在工字钢上的均布荷载为：

q=q1+2×0.5=16（KN/m）选用20a的工字钢，W=237cm3

弯曲强度：

δ=q×L12/（10×W）=108＜[δ]=215MPa

挠度：

f=q×L14/（150×E×I）=0.55＜3mm

可见，工字钢处于安全状态。

从上部荷载传至底托（接触面10cm×10cm）上的最大值12.48KN，可知地基承载力为：

12.48÷（0.3×0.3）×1．4（集中荷载传力系数）×2．0（安全度系数）=388.3kPa。

搭建支架前，首先对基底进行整平压实（压实度满足96%），上面铺一层15cm厚C20混凝土层能满足此承载条件，钢管底部加垫20cm×20cm枕木。

结论：

本斜腿刚构的支撑体系为60cm×60cm立柱双向排列，沿立柱高度每1.2m双向设水平横杆，中间留出的车辆通道支架上设置5根20a工字钢考虑。

5.2.2支架基础处理

因该斜腿刚构桥设于挖方地段，底部为基岩，支架基础情况良好，为了防止基础受雨水浸泡造成支架下沉变形，支架基础采用浇注8cm厚C25混凝土处理。

5.2.3预拱度设置

本斜腿刚构模板体系在梁板跨中设置预拱度，为了防止因支架沉降、变形等因素造成结构影响，在支架顶部按二次抛物线设置预拱度予以补偿，按Y=4f拱×X×（L-X）/L2（其中f拱为2200/400=5.5cm），跨中最大预拱度为5.5cm。

按梁底曲线渐变率逐渐向两端渐变，施工中推算出每根顶托控制高程。

见表5.2.3-1

表5.2.3-1预拱度设置及顶托控制高程计算表

X

0.00

0.80

1.60

2.40

3.20

4.00

4.80

5.60

6.40

7.20

8.00

8.80

9.60

10.40

11.00

Y1

0.000

0.070

0.135

0.195

0.249

0.298

0.341

0.380

0.413

0.440

0.463

0.480

0.492

0.499

0.500

Y2

1.3

1.304

1.308

1.312

1.316

1.32

1.324

1.328

1.332

1.336

1.34

1.344

1.348

1.352

1.3568

Y1设计高程

382.925

382.995

383.060

383.120

383.174

383.223

383.266

383.305

383.338

383.365

383.388

383.405

383.417

383.424

383.425

Y2设计高程

384.225

385.529

385.533

385.537

385.541

385.545

385.549

385.553

385.557

385.561

385.565

385.569

385.573

385.577

385.582

Y1计算预拱度

0.000

0.006

0.013

0.020

0.026

0.031

0.036

0.041

0.045

0.048

0.050

0.052

0.054

0.055

0.055

Y2计算预拱度

0.000

0.006

0.013

0.020

0.026

0.031

0.036

0.041

0.045

0.048

0.050

0.052

0.054

0.055

0.055

Y1实际高程

382.925

383.001

383.073

383.139

383.200

383.254

383.303

383.345

383.382

383.413

383.438

383.457

383.471

383.478

383.480

Y2实际高程

384.225

385.535

385.546

385.557

385.567

385.576

385.585

385.594

385.602

385.609

385.615

385.621

385.627

385.632

385.637

顶托标高

382.773

382.843

382.908

382.968

383.022

383.071

383.114

383.153

383.186

383.213

383.236

383.253

383.265

383.272

383.273

5.2.4模板、支架工程施工

模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，表面平整，接缝严密不漏浆，确保构件形状和尺寸的准确，且表面平整美观、没有缺陷。

桥台基础模板采用组合式钢模板，撑座、桥台外露的结构物用竹胶板，模板的立柱采用10×8cm的木枋,围楞采用φ48钢管，每排两根，间距不超过80cm，内穿φ14的对拉钢筋，外面采用蝴蝶扣固定于围楞钢管上，如图5.2.4-1外露模板固定结构图所示。

模板与混凝土接触面应涂刷脱模剂。

基础模板采用地锚支撑牢固，不变形、不松动、不漏浆且容易拆装。

为了斜腿及梁体外表美观，降低施工成本底模采用建筑组合钢模板+5合板+光面薄厘板，侧模采用1.2cm竹胶板。

支撑脚手架的地基必须严格压实，并垫15cm厚C20混凝土。

脚手架搭设必须牢固可靠，加设斜撑、剪刀撑，以保证整体稳定。

图5.2.4-1外露模板固定结构图

斜腿及现浇梁体支架均采用为碗扣式钢管架，下设底托，上设顶托，高度依据不同跨高由立杆及柱顶、底托进行调整，模板支架设计见图图5.2.4-2：

图图5.2.4-2模板支架示意图

模板、支架计算如下：

本实体结构部分为钢筋混凝土实心板，厚度按最大截面高度1.2m，宽度为2m进行计算，整体浇注施工，支架采用碗扣式支架，钢管外径为φ48mm，壁厚t为3.5mm，支架直接支承混凝土垫层上。

因斜腿构件和支撑体系不是正交，而钢管支撑系与地面也不是垂直面，斜腿是43度角，钢管是90度角，为了保证受力要求，在斜腿下钢管上按垂直斜腿方向增加斜撑钢管。

为方便计算，力的分解省略（对安全系数有利）。

5.2.4混凝土浇筑施工

混凝土搅拌采用集中拌和，混凝土输送车运输，拌和时严格按确定的配合比下料，掺加0．5％缓凝型减水剂，各种集料用混凝土配料机送料，各种材料应准确计量，加水均匀，严格控制施工坍落度。

混凝土搅拌后及时送至浇注部位，间隙时间不得超过3O分钟，浇注混凝土采用汽车混凝土输送泵，有效