某钢管混凝土系杆拱桥施工方案Word文件下载.docx
《某钢管混凝土系杆拱桥施工方案Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某钢管混凝土系杆拱桥施工方案Word文件下载.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
二、队伍投入
根据主桥的施工特点，拟投入几个专业作业队进行施工
起重作业队（30人） 由XX和XX负责，负责主桥的钢管桩打入与支架的搭设，拱肋、风撑吊杆的安装
木工作业队（35人） 由XX负责，负责主桥系杆、横梁、桥面板的立模浇筑。
钢筋作业队（25人） 由XX负责，负责主桥所有钢筋的制作与安装。
混凝土拌和站（10人） 由XX负责，负责全桥混凝土的供应。
张拉作业队（10人） 由XX负责，负责全桥预应力管道的预埋、钢铰线的下料安装与张柆压浆
电焊班（8人） 由XX负责，负责全桥支架的制作与组装及其他预留预埋工作。
3、便道、桥设置
便桥：
因桥西侧约1km处有一公路桥，且主桥支架贯通，XX上不搭设便桥。
便道：
在南北引桥西仙设置4.5m宽临时施工便道，其结构为30～50cm厚素土，其上为15cm12%石灰土及8cm泥灰结碎石，全长约500m。
4、预制场及拌和站设置
主桥桥面板预制场设在16――19孔桥的右侧，拌和站设在10墩右侧。
5、主拱拼装场地
主拱拼装都设在河北岸老邮兴公路上，在桥的上下游各设一个。
见平面布置示意图。
6、原材料（砂、石料）和混凝土的运输方式及路线
原材料初步计划通过船运，由XX桥位附近，设临时中转码头，再由自卸汽车转运至各料场。
混凝土计划用输送车结合泵车浇筑。
第三章 施工流程图
施工
阶段
示意图
说明
1
完成主桥过渡墩承台及墩身施工
2
1、搭设临时支架并预压，预留通航孔，现浇拱脚及系杆混凝土；
2、待系杆混凝土强度＞90%，养护时间＞6天张拉第一批预应力束N1、N2、N5、N6；
3、现浇端横梁，待混凝土达设计强度后张拉端横梁第一批预应力束N2；
4、现浇系杆1/2及1/4处中横梁，待混凝土达设计强度后张拉中横梁第一批预应力束N1
3
1、工厂分段制作拱肋，进行试拼装，运至施工现场
2、在现场进行整体拼装，整体吊装
3、安装风撑、临时横向稳定风缆
4、从两侧对称按序泵送拱肋微膨胀混凝土，浇注顺序为：
下管――上管――中缀板
4
1、待混凝土强度达90%设计强度且在于6天后，安装吊杆，第一次按次序从中间向两边分批均匀对称张拉吊杆
2、在系杆上现浇其余中横梁，张拉其余中横梁一期预应力
3、吊装桥面板，现浇板面板湿接头，待混凝土达到设计强度后，张拉横梁二期预应力索，第二次张拉系杆预应力束N3、N4
5
1、根据成桥索力及桥面二次调整吊杆索力，
2、现浇桥面混凝土，完成护栏及桥面铺装施工
6
1、拆除系杆临时支架
吊装两侧引桥箱梁
第四章 主要分项工程施工方案
一、系梁的施工
（一）系梁现浇支架的搭设与预压
1、工程概况
XX大桥主桥为钢管系杆拱桥，双向四车道，设计荷载为：
公路—Ⅱ级，桥面净宽为2×
（净-10.75m）。
主桥长为82.7m，计算跨径为80.6m，主桥纵轴线与航道交角为87.1°
，通航净宽70m，通航净高7m。
主桥下部结构为双幅连体构造，采用柱式墩梁结构，整体承台，钻孔桩基础。
上部结构为双幅分离式，单幅为双拱肋双系梁，全桥共4榀拱肋，4榀系梁。
拱肋为亚铃形钢管混凝土结构，系梁为空心矩形预应力混凝土结构，系梁高为180cm，宽为140cm，单榀系梁全长为82.7m（含拱脚段）。
系梁正常段自重为3.65T/m，横梁联结段平均增加自重约0.48T/m，系梁自重均布荷载约为4.13T/m，按1.05胀模系数，系梁自重计算荷载为4.33T/m。
2、支架方案
2.1、系梁支架的总体方案
根据以往经验，选用钢管桩基础，贝雷钢桥纵梁作为系梁支架。
考虑航道通航要求，取中跨最大跨径为21.5m，桩间通航净距为18.2m。
单路系梁支架由4桁贝雷梁拼装而成，如图1所示。
其贝雷自重荷载为0.44T/m，模板自重为0.92T/m（其中外模和底模按150kg/m2，内模按70kg/m2计）。
则系梁支架在系梁现浇阶段总荷载为4.33+0.44+0.92+0.25=5.94T/m（其中0.25T/m为施工临时荷载）。
拱座与系梁的过渡段用型钢焊制底模支架。
图1
系梁支架的水中临时墩中墩钢管桩采用φ800*10mm钢管，边墩钢管桩采用φ600*8mm钢管，临时墩采用群桩形式，桩顶用I32B工字钢进行正交联系，以提高的整体性。
由于系梁支架为贝雷梁连续形式，而临时墩采用了非等跨布置（保证通航要求），为保证每墩各桩的受力相等，临时墩与贝雷梁的接触点位于每墩钢管桩的横向对称线上。
因此，临时墩立柱采用人字形结构，一方面利用三角形构件刚度大，可以提高桩顶联系的刚度；
另一方面，省略了立柱间的横向联系，节省材料。
人字形刚架间用16号槽钢进行横向联系，同时利用人字形刚架顶的双拼32号工字钢横梁和桩顶的32号工字钢联系梁，使两片人字形刚架间形成一个斜面刚架，从而纵横向稳定的钢结构立柱。
立柱使用φ400*8mm钢管。
系梁支架的岸上临时墩采用φ400*8mm钢管直接支承于主桥承台上，采用单排立柱形式。
为保证单排立柱的纵桥向稳定，在立柱顶用两根20号工字钢联系到立柱上。
钢管顶仍采用双拼32号工字钢做横梁。
钢管底部用8根M16地脚螺栓与承台联结。
2.2、系梁支架内力计算（以一榀系梁为例）
系梁支架内力计算的目的有以下两方面：
1计算贝雷梁和立柱的内力，以验算其强度和刚度是否满足要求；
2计算临时墩桩基荷载，以计算桩基的入土深度。
由于拱肋采用整体安装，因此系梁支架不承受拱肋的安装荷载，根据施工流程安排，系梁支架共需承受两类荷载：
1系梁及其模板、贝雷梁的自重荷载；
2先期施工横梁的自重荷载。
系梁及其模板、贝雷梁的自重荷载如前所述为q=5.94T/m。
先期施工横梁为3根，分别位于1/2和1/4跨的位置，即位于3、6、9号吊杆位置。
每根横梁自重为20.4吨，系梁支架单点荷载为10.2吨。
按连续梁计算贝雷梁内力，其力学模型图如图2所示：
图2
系梁支架的内力图如图3所示，计算中取贝雷片的截面面积为50.96cm2，贝雷片的惯性矩Ix=250500cm4，则系梁支架的抗拉刚度EA=4*50.96*210*102/9.8=436800T，抗弯刚度
EI=4*250500*10-8*210*106/9.8=214714T.m2
图3
由上计算可知，贝雷梁内最大弯矩为220.08T.m，最大剪力为68.96T。
由于支点位置无集中外荷载作用，因此各支点的荷载等于支点位置贝雷梁内剪力突变值的绝对值，即临时墩边墩荷载为37.03+43.35=80.38T，中墩荷载为68.96+59.59=128.55T，承台上支点的荷载为29.12T。
中路系梁的支点为双点联合结构，其支点荷载为上述值的两倍，即边墩荷载为160.76T，中墩荷载为257.1T。
以上计算通过“结构力学求解器”实现。
2.3、变形计算
其变形示意图如图4，亦由结构力学求解器计算，其最大弹性变形小于1mm，按规范，支架允许变形为L/500=21500/500=43mm。
由于贝雷片各片之间为销联结，存在非弹性变形，而非弹性值随销联结的间隙、加工精度和接触面硬度有关，离散性较大，但根据经验，在初步非弹性变形完成后，在贝雷桁架弹性范围内，其1个接头的变形量约为5mm，其三节贝雷的累计变形量约为15mm，在允许的变形范围内。
图4
2.4、强度校核
单桁贝雷允许弯矩为975kN.m，允许剪力为41.6T。
4桁贝雷的允许弯矩为3900kN.m=398T.m，剪力为166.4T，其安全系数分别为1.8和2.4。
2.5、稳定性计算
系梁支架贝雷梁上翼缘为满铺底模，其最小高跨比为1.5/21.5=1/14.3，按《钢结构设计规范》，其允许高跨比为1/16，跨宽比为21.5/1.8=11.95<
65，可不计算结构的稳定性。
2.6、钢管桩入土深度计算
单桩入土深度按下式计算：
P=1/2（τiliU+Aσ0），式中取τi=35kPa，σ0=120kPa，按河床表层0.5m为冲刷深度，河床下持力土层为亚砂土/亚粘土。
①外系梁边墩
外系梁支架临时墩每墩均采用4桩结构，每桩荷载为80.38/4*1.1=22.1T（1.1为荷载放大系数），由上式计算得l1=2.77m，其入土深度为L1=3.27m。
②外系梁中墩
每桩荷载为128.55/4*1.1=35.35T，l2=3.25m，其入土深度为L2=3.75m。
③内系梁边墩
每桩荷载为160.76/6*1.1=29.47T，l3=3.87m，其入土深度为L3=4.35m。
④内系梁中墩
每桩荷载为257.1/6*1.1=47.12T，l4=4.57m，其入土深度为L4=5.07m。
以上入土深度均未考虑河床表面淤泥层的厚度，实际施工时以实探为准，并增加相应的入土深度。
2.7、支架施工
考虑临时墩2cm预压沉降，临时支架中墩盖梁顶标高为8.45m，边墩盖梁顶标高为8.445m，系梁预拱曲线通过横向枕木的厚度调整。
如预压沉降大于2cm，则在贝雷与盖梁间加垫钢板调整。
如贝雷支承位置不在其桁架节点位置，则每片贝雷位置用两根10号槽钢加固，保证贝雷下弦杆的局部抗弯强度。
2.8、支架的预压
系梁支架搭设完成后要对支架进行预压，以检验支架的承载能力，同时测出支架在设计荷载作用下的弹性变形，并消除支架在荷载用下的塑性变形。
预压荷载分三级施加，三级依次为设计荷载的50％、75％、100％。
预压过程中要加强观测，在每个支点位置和每跨的跨中设观测点，预压初期每４小时观测一次，预压完成并稳定后每天观测２次，至连续３天的累计沉降量小于3mm。
以砂袋或钢筋原材作为预压荷载，荷载的堆放要尽量接近实际荷载的分布模式。
（二）系梁的现浇
全桥系梁为整体连续结构，采取支架分段现浇，按截面形状分为正常段和拱脚段，由于支架弹性变形较大，正常段分二段浇筑，段与段之间按湿接缝处理。
系梁浇筑前必须将拱肋预埋段的劲性支撑和吊杆预埋件以及横梁张拉锚垫板的安设。
拱座因高度较高，因此高度方向分两次浇筑，每一次浇至拱肋预埋钢管下口劲性支撑位，以保证拱肋预埋位置准确。
各段完成浇筑并养护达到要求强度后，张拉第一批系杆预应力钢绞线束。
1、模板
模板均采用新的15mm竹胶模板，底模先在贝雷支架上横铺间距80㎝的10×
15㎝方木作支撑，再在上面纵铺间距30㎝的10×
10㎝方木，然后铺设15mm竹胶模板作底模，侧模用15mm竹胶模量作面板，用7×
12㎝方木和12号槽钢作夹具来对拉固定。
底模铺设时根据实测的支架沉降变形量及设计要求的预拱度来设置预拱度值。
2、钢筋
钢筋在钢筋制作场内制作完成后，运至现浇支架上进行现场绑扎、焊接，钢筋搭接部位相互错开，一个断面的接头数量不超过30%。
在绑扎钢筋的同时安装预应力波纹管。
保证接头严密不漏浆，线形顺适，直线段每0.5m用U形定位钢筋定位，曲线段适当加密，防止浇筑混凝土时的预应力管道上浮或下沉，波纹管固定后，穿塑料管做衬芯。
3、混凝土的浇筑
（1）、混凝土采用混凝土搅拌站集中搅拌，由混凝土输送泵直接输送入模。
（2）、现场技术人员检查混凝土的和易性和坍落度，对于不合格的混凝土应清理出场。
（3）、混凝土浇筑时从一端开始向另一端分层阶梯推进。
分层厚度不大于30cm，腹板的振捣采用细振动棒（φ30mm），插入式振捣棒应避免触及波纹管，顶板的混凝土振捣采用插入式振捣棒配合平板式振捣器振捣。
4、混凝土的养生
系梁混凝土浇筑完成，表面收光后，应及时养护。
养护方法常规采用无纺布覆盖，洒水管洒水7天，安排专人负责养生。
二、横梁的施工
全桥共有端横梁4道，中横梁30道，其中端横梁和1/2及1/4处中横梁与系梁同时施工张拉，其余的中横梁待吊杆安装好张拉第一次吊構索力后进行。
端横梁利用盖梁直接搭设平台浇筑，中横梁利用贝雷片反吊在系梁上作浇筑底模用。
立模浇筑方法同系梁。
三、拱肋及横撑的施工
钢管拱肋在工厂按设计分段长度分段制作，并在工厂预拼成拱，用汽车运到工地，用浮吊起吊到拱肋拱肋拼装平台上，在平台上按设计放线位置预拼成拱，然后在系梁上搭设临时安装支架，用两台浮吊整体吊装。
横撑与拱肋同步安装，以增加拱肋的稳定性及抗风能力。
焊缝经超声检测合格后进行第一次补充涂装。
一孔半幅拱肋安装结束后，先浇筑拱脚段50cm混凝土，然后对称压注钢管内混凝土；
压注完管、腹内混凝土后对浇筑口、排气孔及增压孔处封焊，再进行第二次补充涂装。
（一）拱肋及风撑的制作
钢管拱肋采用工厂制作，拱肋分五段制作。
临时吊点在分段截面两侧按设计图的规定布置，临时吊点在拱肋成为整体后割除，表面打磨。
分段制作的拱肋在工厂试拼，试拼在工厂内的水平地面上进行，试拼时拱肋侧置，试拼合格后分段厂内涂装。
拱肋制作工艺流程是：
号料→切割→边缘加工→卷管→焊接（纵缝，并超声检测）→矫圆→拼接（接长，焊接对接焊缝）→超声检测及X射线拍片→热弯→组装成哑铃壮→试拼（各吊装段间试拼接，含横撑）→涂装（含弦管、缀板及封端）→起吊。
在加工制作前，应根据设计图的要求绘制施工详图，包括零件图、单元构件图、节段单元图及组焊、拼装工艺流程图等。
加工前应按1：
1的比例精确放样，注意考虑温度和焊接变形的影响，并精确确定合龙段的尺寸，直接取样下料和加工。
1、焊接
拱肋上下钢管及竖杆钢管的纵缝及对接环缝，均采用自动焊，全熔透；
缀板与上下弦管及竖杆的焊接亦采用自动焊，全焊透，加劲板沿周向单面自动焊，全焊透。
钢管的对接环焊缝采用有衬管的单面坡口焊，两条对接环焊缝的间距不小于管的直径，对接径向偏差不超过壁厚的0.2倍。
上述所有焊缝要求100%进行超声检测，对T型焊缝及超声认为的疑问之处，应以X射线拍片，检查长度比例为20%。
焊缝质量要求达到GB50205的Ⅱ级以上的标准。
对外观检查和探伤结果有不允许的缺陷时，应按《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）的有关规定进行焊缝磨修及返修焊，返修焊次数不超过两次。
不同的自动焊与不同条件（工厂内、工地现场）的手工焊，应区分不同情况、条件进行焊接工艺评定并根据评定报告确定焊接工艺。
焊接工艺评定按《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-91进行。
焊接在室内进行，环境温度不低于5。
C，焊接材料全部通过焊接工艺评定，没有生产厂家质量证明书的材料不得使用。
对储存期较长的焊接材料，使用前应重新按标准检验。
所采用的焊接材料应与焊件材料相匹配。
焊接前零件、部件应检查合格；
连接接触面和焊缝边缘每边30-50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净，露出材料金属光泽。
施焊严禁在母材的非焊接部位起弧。
卷管方向应与钢板压延方向一致，尽可能增长单件长度，减少对接焊缝。
矫圆后的短段，在拼接时宜将纵向焊缝错开50cm左右，并尽可能使焊缝处于缀板混凝土的范围内。
缀板的横焊缝与弦管的环缝不要处于同一截面，宜错开100cm以上。
2、钢件热弯，应先做出热弯工艺评定后再予实施。
原则上要求较均匀的加温至略高于再结晶温度进行热弯，基本上消除焊接应力及因焊接、卷管产生的硬化、脆性。
3、拱肋的涂装
钢管拱肋在出厂前应对钢管喷砂除锈及表面粗糙化，并进行防锈涂装。
钢管除锈等级应达到GB8923-88Sa级，清洁后钢管表面的粗糙度应达到GB9793-88标准中规定的RZ40-80μm。
钢管的外表防锈涂装采用热喷涂锌铝复合涂层工艺，锌涂层厚度80-120μm，铝涂层厚度100-150μm，最后涂专用铝涂层封闭面漆2×
50μm，使用年限要求不小于30年，喷涂机采用DPT-302电弧喷涂机。
钢管内表面防锈涂装H06-2铁红环氧底漆20μm及H52-33环氧防腐面漆40μm。
电弧热喷涂所用锌丝含锌量＞99.95%，铝丝含铝量＞99.5%。
在正式喷涂前应进行试喷涂，喷涂工艺应符合GB9795-88、GB9796-88、GB11373-89、G8923-88的有关规定。
喷涂后应进行涂层厚度检验，要求每十平方米检验三处，其厚度应符合设计要求。
4、钢管桁架的验收，除本设计有规定的之外，按《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95进行。
（二）钢管拱肋的安装
本桥拱部分为钢管混凝土拱，拱肋横断面为双管哑铃形，钢管直径为85cm，拱肋截面径向
高度为210cm，钢管壁厚为14mm，钢管及腹板内压注微膨胀混凝土，见图1。
图1（单位:
cm）
主桥上部结构左右幅分离，共有4榀拱肋。
拱轴线采用二次抛物线，矢跨比为1/5，最大矢高为16m。
拱肋风撑采用大直径钢管，钢管直径为85cm，壁厚14mm，单幅设风撑5道。
拱肋单位重量为657kg/m，单个吊杆上锚箱重为188.4kg，待安装拱肋弦长为71.73m，弧长为77.4m，总重为（657*77.4+188.4*15）/1000=54T。
Ix=2.124m4，Iy=61.493m4，A=837cm2。
2、拱肋安装方案
每榀拱分5段在工厂制作（拱脚预埋段除外），运至现场后，先将两端下两段拼接成一段，然后用汽吊吊至预先在河滩上搭设好的拱肋平台上，再进行拱肋焊接。
拱肋现场拼装见下图：
拱肋现场拼装支架立面示意图
拱肋现场拼装支架横断面示意图
现场拼装拱肋的支架平台采用6根φ53cm、壁厚6mm的钢管桩支架，及32B＃工字钢。
钢管桩支架纵向2排，横向每排3根，钢管桩间距为2.5m，每排钢管桩顶用1根40＃工字钢作为支撑，为保证钢管桩的整体稳定性，其间用6＃槽钢连接起来，钢管桩下采用长6.5m、宽3m、厚60cm的C30混凝土基础，支架也可用贝雷片拼装，平台上用托架支撑拱肋。
拱肋运输：
拱肋在岸边胎架上焊接完毕并检测合格后，用两台浮吊抬吊至桥位处。
由于在拱肋吊装前，系梁已浇筑完成，因此采用两艘臂长38m、最大起重量为60T—80T的浮吊船吊装拱肋。
安装分幅进行，先安装东半幅，再安装西半幅。
每幅先安装中榀拱肋，再安装边榀拱肋，以利于浮吊的作业。
每艘浮吊设两个吊点，一榀拱肋设4个吊点，分别位于3#、7#、9#、13#吊杆孔位置。
每个吊点用厚30mm的钢板沿拱肋顶纵轴线顺桥向焊接。
吊装方案见图-2。
图-2
吊装拱肋前，应精确测量拱脚预埋段接的座标位置，以便计算出拱肋的切割量。
拱肋与预埋段对接好后6—8块锚板临时固定，等焊接完毕后拆除。
每榀拱肋用两道风缆进行侧向固定，风缆的系绳点分别位于拱肋的1/4跨位置。
风缆呈对称“八”字形，风缆为单根φ19~21mm的钢丝绳，用5T手拉葫芦收紧，风缆的预紧力要求达到2~3T。
桥内侧的风缆系于相应横断面的系梁上，桥外侧的风缆系于岸边地锚上，地锚的抗拨力不得小于10T。
所有风缆的最大倾角不得大于60°
。
用全站仪和水准仪对拱肋进行精确定位。
通过风缆对拱轴线的侧向偏位进行调整，通过拱肋支架上垫木高度对拱轴线的竖向高程进行调整。
定位好的拱肋与拱脚预埋段焊联固结。
吊装时不允许用钢丝绳或吊钩直接与涂层表面接触，严禁碰撞擦伤涂层。
由于单榀拱肋的侧向稳定性较差，在同幅的两榀拱肋用风撑焊联之前，要选择连续几天无4级以上大风的天气进行拱肋的安装。
同一幅的两榀拱肋要在场地上全部拼装焊接完成后，方可进行分片安装，以避免单榀拱肋裸置时间过长。
一幅的两榀拱肋吊装完成后要尽快安装风撑，使单幅拱肋形成稳定结构。
西幅内拱肋安装时，可用型钢与东幅内拱肋临时焊联，而不用风缆。
拱肋吊装时，要请海事部门对航道进行管制，从起吊到松钩严禁船舶通行。
在施工现场上下游按规定设置标志，并在系梁支架上设安全警示灯，确保施工安全。
为便于拱肋的吊装作业和后续工序的作业，在拱肋吊装前，在拱肋上搭设脚手架。
脚手由普通脚手钢管搭设，脚手架如图-4所示。
脚手架搭设时要注意避让吊杆和风撑位置，在风撑位置要另外搭设斜拉式工作平台，以便于风撑的安装和焊接作业。
图-4
3、吊装状态受力分析
由于拱肋理想线形为二次抛物线，精确计算其吊装状态的内力很复杂，为简化计算工作，将两吊杆之间的拱肋近似为直线，整个拱肋近似为由多段直线联结成的折线，其对拱肋吊装状态的内力分析的影响应在可接受的范围内。
由于每段拱肋的升角不同，因此其自重荷载的线密度亦不同，每段单独计算，其一侧的线性自重依次为：
0.7820.7490.720.6950.6770.6640.658T/m，吊杆上锚箱按集中荷载计算。
力学模型、弯矩图、剪力图、轴力图、变形示意图分别如图-5、图-6、图-7、图-8、图-9所示，其受力分析均是通过《结构力学求解器》完成。
图-5
图-6
图-7
图-8
图-9
由上述计算可知，在吊装状态，拱肋内的最大弯矩为136.76T.m，最大剪力为10.24T，最大轴力为12.43T，最大变形为1mm。
其应力为σ=M.y/Iy+N/A=136.76*9800*0.95/61.493*10-6+12.43*9800/83700=1.48MPa
τ=Q/A=10.24*9800/83700=1.2MPa
拱肋内的应力水平很低，变形很小，故拱肋整体吊装方案是可行的。
同时由剪力图在吊点位置的剪力突变量可知，在7#、9#吊杆位置吊绳荷载约为20T，3#、13#吊杆位置吊绳荷载约为15T。
（三）风撑的安装
用浮吊将风撑吊装到位，用螺栓临时固定，使风撑准确定位再焊接接头钢板，所有焊缝要全部焊透，并对外露部分进行涂装。
（四）压注管内混凝土
拱肋钢管内混凝土压注采用输送泵顶升灌注，由拱脚至拱顶对称均衡一
升级会员 