现浇钢筋混凝土拱桥主拱圈施工工艺研究

张明生

中图分类号：U448.34 文献标识码： A 文章编号：

摘要：:文章以济南市腊山西路桥主拱圈浇筑为实例,介绍了钢筋混凝土空腹式拱桥施工工艺，为同类工程的施工提供了参考。

关键词：现浇、钢筋混凝土、主拱圈、施工工艺

Abstract: taking Ji''nan City maestra road bridge main arch ring casting as an example, introduces the construction technology of reinforced concrete arch bridges, the similar project construction provides the reference.

Key words: cast-in-place, reinforced concrete, arch, construction technology

一、工程概况

济南市小清河腊山河西路桥为新建3孔净跨20.5米钢筋砼空腹式斜板桥，斜度10度，主拱净矢跨比为1/5。主拱圈采用等截面普通钢筋砼圆弧拱，其中净跨径为20.5米，净失高为4.1米，主拱圈厚60厘米，采用现浇施工。浇筑时控制温度为20度。主拱圈浇筑完成后，需待强度达到90%以上时，方可进行拱上建筑施工。主拱圈拱顶设置3.5厘米的预拱度，其余各点的预拱度均按二次抛物线分配。为了能够确保主拱圈在7月进行施工时的安全和质量，必须选择合理的施工工艺

二、主拱圈施工工艺

施工顺序：满堂支架搭设→铺设主拱圈底模→预压→绑扎钢筋→支设侧模板及覆顶模板→浇注混凝土→砼养护→合龙段施工→砼养护→拆模→支架拆除。

（一）支架

河底铺砌自上而下为0.3m 厚C20素砼，1m厚片石挤淤。满堂支架采用碗扣式钢架管，其结构形式如下：顺桥向间距为60㎝，横桥向间距为90㎝，步距120㎝；钢管支架在每四排横向立杆和每四排纵向立杆各设置一道剪刀撑，以保证现浇支架的横向刚度和整体稳定性。

1、满堂支架验算及布设

①支架计算荷载

模板自重：根据施工经验及模板配置情况，模板自重g1： 0.75KN/ m2。分项系数为1.2

混凝土自重g2：15KN/ m2，钢筋混凝土自重g2：15.65KN / m2，分项系数为1.2

施工人员、料具运输堆放荷载g3取1 KN/ m2。分项系数为1.4

倾倒混凝土时产生的冲击荷载g4取2KN/ m2。分项系数为1.4

振捣混凝土时产生的荷载g5取2KN/ m2。分项系数为1.4

②碗扣式脚手架相关参数

3m立杆，自重112.9N；0.6m横杆，自重22.6N；0.9m横杆，自重33.9N。

横杆竖向步距为0.6m时，每根立杆可承受最大竖直荷载为40kN；

横杆竖向步距为1.2m时，每根立杆可承受最大竖直荷载为30kN。

③支架布置初步拟定及强度计算

初步拟定支架立杆顺桥向间距0.6m，横桥向间距0.9m，步距1.2m。

单跨桥主拱混凝土均匀分布在20.7m×14m范围内的支架上，主拱混凝土自重均布荷载为：

g2=15.65KN/m2

则支架承受的均布荷载为：g =(g1+g2)*1.2+(g3+g4+g5)*1.4=（0.75+15.65）*1.2+5*1.4=26.68KN/m2

支架最大高度按8m计，则支架在0.6×0.9m面积上的自重为：

(22.6+33.9)*(8/1.2+1)+112.9/3*8=734.2N =0.74KN

单杆受力P=a*b*g+0.74=0.6*0.9*26.68+0.74=15.147KN < [P]=30KN，立杆强度满足承载力要求。

④支架稳定性计算

查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，得钢管截面最小回转半径i=15.8mm、截面积A=489mm2，立柱步距为1.2m，则长细比λ=L0/i=1200/15.8=75.95，钢管按轴心受压构件考虑，查得φ=0.815，f—钢材的抗压强度设计值f=205 MPa。

强度验算：σ = N/A =15147/489 =31MPa < [fc] =205MPa

稳定验算：σ= N/φA =15147/(0.815*489)=38.01MPa< [fc] =205Mpa

根据上述计算，立杆稳定性满足要求

⑤地基承载力计算

a单杆底部压力

P=N/A=15.147/0.1*0.1=1514.7KPa

b扩散后的素砼垫层的应力

A=（0.1+0.3*2）*（0.1+0.3*2）=0.49m2

则P=PA/A=1514.7*0.1*0.1/0.49=30.9 KPa

根据勘察报告，持力层承载力为fak=120 KP；砼垫层的自重0.3*25=7.5 KPa

总应力30.9+7.5=38.4 K<120 KPaσ

故：单杆局部承载力满足要求

c整体承载力验算

上部总荷载（标准值）6141.8KN

垫层顶部压力P=FK+GK/A=6141.8/20.5*14=21.4 KPa

扩散后的面积A=（20.5+0.3+2）（14+0.3*2）=308.06m2

垫层底的应力：P=P*20.5*14/308.06=19.94 Kpa

查《小清河综合治理工程腊山河西路桥工程地质勘察告》得高程为18.19地质剖面为粉质粘土，查的粉质粘土的地基承载力基本容许值110kpa，在粉质粘土上铺砌1米厚片石+30厘米厚C20砼提高了地基的整体性及承载力，所以fg=1×110=110kpa

总应力：19.94+7.5=27.44 KPa<110 KPa

P＜fg，所以地基承载力是安全的。

2、支架布置确定

（1）全幅单跨满堂支架最终布置为：立杆顺桥向35排间距0.6m；横桥向共16排，间距0.9m，总宽度17m；支架竖向步距1.2m。

（2）为减小风荷载和水荷载的对支架的影响，增加支架的整体性、稳定性，按规范布置纵向剪刀撑与水平剪刀撑。

3、支架预压

根据设计要求，在支架架设后铺装模板进行预压，以消除支架自身的非弹性变形和支架基础的塑性变形，以及掌握并控制支架的弹性变形。预压工艺流程为：施工准备→预压前观测→施加预压荷载→中间沉降观测→卸载→卸载后观测。

预压荷载按上部结构自重的100%控制，预压至变形稳定为止且预压时间不少于3天。预压荷载采用砂袋预压，利用25T汽车吊吊装就位。预压方法依据主拱圈砼重量分布情况，分三步进行：第一步施压重量为总施压总量的30%，第二步施压重量也为总施压总量的30%，第三步施压重量为总施压总量的40%;由于墩（台）帽预埋钢筋现场外漏4.7米，为不影响预压，在墩（台）帽两侧4.8米内将支架加高（预埋钢筋不影响为止），搭设预压平台（支架上方木、模板安装必须与主拱圈底模板一致），其他位置在主拱圈底模板上进行预压。