系杆拱施工方案

210国道特大桥1-64m系杆拱施工方案中铁四局集团集包增建第二双线工程指挥部2010.4一、工程概况•210国道特大桥位于内蒙古包头市九原区，为跨越210国道而设，设计里程为DK3+300.28～DK7+168.14，全长3867.86m，共计117跨。其中68#～69#跨上部结构设计采用1-64m系杆拱，跨越210国道，系杆拱梁全长67m，计算跨度64m。1、支座•本系杆拱桥设四个15000kN的球形钢支座，由一个固定支座、一个横向活动支座、一个纵向活动支座、一个多向活动支座组成；固定支座设在集宁端。2、系梁•系梁采用等截面预应力混凝土箱梁，单箱双室截面，梁高1.7m，顶板厚35cm，底板厚30cm，跨中边腹板及中腹板厚分别为70cm和35cm，梁端局部边腹板加厚至2.0m;跨中箱梁顶宽14m、底宽12.1m。考虑到拱座影响，梁端箱梁顶面局部加宽，顶宽15m、底宽13.1m。箱梁两端设端横梁，厚4.1m；跨间吊杆位置设横隔板，板厚30cm，梁端距支座中心1.5m。系杆箱梁纵向采用OVM15-15和OVM15-12预应力体系，拱座斜向采用JLM-32预应力体系。系梁采用C50混凝土。1-64m系杆拱立面图×IIIIIXYOI1-64m系杆拱平面图×拱脚位置处截面图跨中位置处截面图3、拱脚•拱脚顺桥向5.6m范围内设成实体段，横桥向宽度为15m，截面渐变处设倒角或过渡段。拱脚内斜向预应力筋采用Φ32的PSB830预应力混凝土用螺纹钢筋，抗拉强度标准值fpk=830MPa，弹性模量Ep=2.0*105MPa，拱座上单端张拉，张拉力与伸长量双控制，张拉控制力为534KN，每延米张拉伸长量为3.3m。•拱脚混凝土与系梁、预埋段拱肋混凝土同时浇筑，在浇筑拱座混凝土、拱肋弦管内微膨胀混凝土及梁端7.5m范围内箱梁混凝土时掺入UF500纤维。4、拱肋•拱肋轴线线形采用二次抛物线，拱轴线理论方程：y=(4f/L2)*x（L-x）,其中计算跨度L=64m,矢跨比f/L=1/5，计算矢高f=12.8m，理论拱轴线原点位于支座中心线上系杆箱梁顶面以下0.6m处；拱肋采用钢管砼结构，哑铃型截面，拱高2.2m，弦管内灌注C50微膨胀砼。上下弦管间以钢缀板连接，缀板外间距50cm，壁厚16mm，除吊杆中心两侧共1.5m范围和拱脚预埋段部分缀板间填筑C50微膨胀砼外，缀板间其余部位空置。拱肋上下弦管钢板、拱肋缀板及拱脚缀条采用Q345qE钢材，横撑管材及其它板材采用Q235QD钢材。5、吊杆•系杆全跨共设10对吊杆，吊杆纵向关于梁跨中心线对称布置；吊杆横向中心距11.4m，纵向距离5m。吊杆设置为双吊杆形式，双吊杆纵向间距55cm。吊杆采用整束挤压的钢绞线成品索，吊杆上下端通过钢制锚箱分别与拱肋下弦管及系杆连接，吊杆通过预埋在系杆箱梁内的预埋管在箱梁底进行张拉。6、横撑•在拱顶设一道“一”字撑，两侧各设一处“米”字撑。横撑采用外径500mm的钢管，壁厚12mm。钢管内部不填混凝土，其内外表面均需作防腐处理。二、场地布置及临时设施•1、施工便道•施工便道利用210国道及万水泉车站进站道路，在68#-69#号墩间，利用既有公路桥下进行，在公路桥下按单车道布置，其余地段均按双车道布置，在68#、69#墩两侧均设置排水涵管，便道底部采用土方回填，路面采用钢渣。2、吊装位置及场地•利用67-68号墩空地，69-70号墩空地，210国道主桥两侧和68#墩、69#墩两侧作为吊装场地及拱肋存放场地，施工期间将对210国道进行全封闭可作为施工场地。系梁临时支架采用（21+18+20.5）m三跨一联贝雷梁支架体系，共设四个支墩。在国道上设置2个支墩，68#、69#墩承台上各布置一个。立柱采用φ529螺旋管。69#涵洞便道便道便道说明：、单位以厘米计。、在、墩钻孔桩施工前，对现场场地进行平整，作为钻孔施工平台，在靠近既有线侧为了减少对国道路基坡脚的破坏和保证水系的畅通，涵洞右侧设置钢筋砼挡墙。、对～、～墩之间场地进行平整、硬化。作为钢筋、模板加工，拱肋存放、吊装场地；在两个承台的两侧各平整、碾压一块场地，作为拱脚第一节拱肋吊装位置；其余拱肋在国道上系梁两侧利用原有路面作为吊装场地吊装。、在主桥两侧的国上各设置供人员上下梁面的人行通道一座（一座用于人员上下通道，一座用于应急通道，采用钢管搭设之字形楼梯，上铺脚手板）。西第一节拱肋吊装位置东第一节拱肋吊装位置东第一节拱肋吊装位置西第一节拱肋吊装位置大包铁路专用线大包铁路×东第二、三节拱肋吊装位置西第二、三节拱肋吊装位置东第二、三节拱肋吊装位置西第二、三节拱肋吊装位置东第二、三节拱肋及配件存放场地西第二、三节拱肋及配件存放场地东第二、三节拱肋及配件存放场地西第二、三节拱肋及配件存放场地西第一节拱肋及配件存放场地东第一节拱肋及配件存放场地人行上下通道国道（机场方向）彩钢板围护人行上下通道国道（哈屯路方向）彩钢板围护施工场地平面布置图设计复核审核图号日期中铁四局集包铁路JBZH-6标210国道特大桥1-64m系杆拱xgg-12010.4张红卫王俊张学云三、资源配置•1、劳动力组织•根据现场实际情况，专门成立210特大桥架子队，下设木工班、钢筋加工班、混凝土、预应力、拱肋拼装班组。管理人员及劳动力配置2、主要机械设备配备四、工期计划•总体工期：根据JBZH-6标的总体铺架工期及节点工期•开工日期：2010年3月15日竣工日期：2010年11月15日•系杆拱工期安排：•主墩基础及墩台身：2010年3月15日～2010年5月31日•支架搭设及预压：2010年5月10日～6月15日•系杆拱主桥现浇及预应力张拉：2010年6月15日～7月20日•拱肋制作：2010年5月1日～7月15日•拱肋安装及灌注：2010年8月1日～9月21日•吊杆安装：2010年9月22日～9月30日•张拉及压浆：2010年10月1日～10月10日•桥面系施工：2010年10月11日～10月30日。五、总体施工方案•1-64m系杆拱采用先梁后拱的施工顺序。系梁采用支架法现浇，支架主要由螺旋钢管、砂筒、贝雷梁等组合而成，用ø529mm螺旋管搭设4个临时支墩，系梁纵向用贝雷梁作为承重梁，跨径为（21+18+20.5）m。系梁砼连续浇筑完成后，进行预应力钢绞线、钢筋张拉。系梁拱肋拼装•在系梁顶面搭设拱肋支架，第一节拱肋分别在68#墩、69#墩两侧用80t吊车拼装焊接，其余五节拱肋在210国道上分别采用50t和25t吊车进行拱肋拼装、焊接；拱肋混凝土压注采用4台砼地泵和2台汽车泵，自拱脚向拱顶一次压注成型；拱肋混凝土压注完成后用50t汽车吊安装横撑及吊杆，并按照设计要求张拉吊杆，在吊杆张拉完成后，最后一次落架成桥。210国道在施工期间封闭•由于210国道车流量较大，路面距系梁底的净高比较小，考虑到交通安全及工期问题，指挥部已与相关部门协商，要求在系梁及系梁上部施工期间全线封闭，已获批。系杆拱总体施工步骤：•临时支墩基础→支架搭设→超载预压→系梁拱肋预埋段安装固定→系梁钢筋绑扎→系梁砼浇筑→系梁预应力张拉→拱肋拼装及灌注→吊杆安装及张拉→支架拆除、清理场地。贝雷梁支架•贝雷梁支架由立柱、托架、I40b工字钢横梁、贝雷梁、横向I16工字钢分配梁组成。贝雷梁支架贝雷梁支架中支墩•贝雷梁支架采用（21+18+20.5）m三跨一联连续设置，设置4个支墩，68#、69#墩承台上各设置一个，210国道上设置两个支墩。支墩基础采用C30钢筋混凝土条形基础。条形基础基础长16m、宽2m、高0.5m。螺旋管立柱、托架•立柱采用529mm螺旋管•托架采用5根I18工字钢并排焊接成整体。φ529mm螺旋管立柱、托架立柱、托架立柱托架砂筒•系杆拱施工完成后通过砂筒进行落梁、脱模。•砂筒由螺旋管底座和混凝土顶心组成，螺旋管底座高45cm，混凝土顶心高35cm，拼装支架时砂筒总高度65cm，砂筒内装入30cm厚干细砂，混凝土顶心深入螺旋管底座内15cm在系杆拱施工完成后取出细砂，实现落模。砂筒混凝土顶心螺旋管底座I40b工字钢横梁•砂筒顶部贝雷梁下部采用2根I40b工字钢焊接成整体作为横梁。I40b工字钢横梁I40b工字钢横梁贝雷梁•系梁支架采用贝雷梁作为承重梁。贝雷梁跨度为（21+18+20.5）m。贝雷梁横桥向布置37榀贝雷梁，每榀贝雷梁由19片长3m贝雷片、一片长2.5m贝雷片组成。贝雷梁支架布置截面图中线贝雷梁支架布置立面图2#3#4#1025.021031.3968#69#1041.220m1041.090m贝雷梁横向I16工字钢分配梁•贝雷梁顶部采用I16工字钢作为分配梁，布置间距为顺桥向0.6m。•I16工字钢顶部铺设10cm*10cm方木、1.5cm厚竹胶板，方木在腹板位置铺设间距为15cm；其他位置铺设间距30cm。横向I16工字钢系梁混凝土浇筑•系梁混凝土采用一次性浇筑完成，先浇筑拱脚位置处混凝土，然后由两侧向中间合拢。混凝土采用拌合站集中拌制，泵送入模，φ50插入式振捣器振捣。水平运输采用混凝土搅拌运输车，系梁采用一次浇筑成型。混凝土应对称浇筑。梁段混凝土灌注前，对钢筋、模板温度进行监控，并将模板清洗干净；混凝土按底板、腹板、顶板（拱脚）分层浇筑，一次连续灌注成型，中间停顿时间不得超过30min，由一端向另一端推进，分层厚度不大于30cm。系梁混凝土浇筑•在灌注过程中，指定专人监测支架、模板、预埋件的变形情况，发现问题及时处理。振捣时尤其要注意支座、锚垫板和下倒角处混凝土的密实性。混凝土浇筑完毕后，及时采用土工布进行覆盖洒水养护，养护时间不少于14天，洒水次数以保证混凝土表面始终处于湿润为宜。使用插入式振捣器的技术要求•在振捣上层混凝土时，应插入下层中5cm左右，同时在振捣上层混凝土时，要在下层初凝之前进行。•振捣时间每点为20～30s，但应视混凝土表面不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准，防止振捣不实和过振。•振动器插点要均匀，排列采用行列式，每次移动距离不大于40cm。•振动器使用时，不允许将其支撑在结构钢筋上或碰撞钢筋和预埋件，不宜紧靠模板振动。•振动器操作要做到“快插慢拔”。快插是为了防止先将表面混凝土振实而下面混凝土发生分层离析现象，慢拔是为了使混凝土能填满振动棒抽出时所造成的空洞，在振动过程中，宜将振动棒上下略为抽动，以便上下振捣均匀。•混凝土施工过程中有详细的施工记录、分工负责、落实到人。系梁预应力张拉•系梁预应力张拉在系梁合拢段混凝土浇筑完成并养护7天，砼强度达到设计强度的90％以上方可进行。•施加预应力所用的机具设备及仪表由专人使用和管理，并定期维护和校验，千斤顶和压力表配套校验，以确定张拉力和压力表之间的关系曲线。•张拉顺序为0→初始应力(0.1σk)L1→中间应力(0.2σk)L2→σk(持荷5分钟)L3→锚固，各阶段分别记录伸长量。采用20%σk~10%σk应力变化伸长量代替10%σk初始应力钢绞线伸长量，按张拉力和引伸量进行“双控”，以张拉力为主，伸长量校核。实际伸长值和理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则停止张拉，查明原因后再进行张拉作业。计算实际伸长量L=L3+L2-2L1系梁预应力孔道压浆•根据设计图纸要求，管道压浆所用浆体强度等级不低于M50，封端采用C50无收缩混凝土。•钢绞线张拉后，孔道48小时内应用压浆泵尽快压浆，水泥采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，水采用饮用水，外加剂采用低含水量，流动性好的微膨胀剂。每一个工作班应留取不少于3组7.07cm×7.07cm×7.07cm的试件，标准养护28天，检查其抗压强度。拱肋拼装施工•为确保工程质量，拱肋应采用在厂家分段加工、试拼后，再运往工地。为加强质量过程控制，我方派遣一名懂钢结构制造与焊接工艺的人员驻厂监造。按预定检验项目，在厂内先平面试拼，检查线型，误差不超过规定值，焊接拱肋腹板，连接临时法兰，再立体试拼，试装横撑，整体预拼装检验合格后运往工地，向供应商下达拱肋交货工期要求，拱脚预埋段需提前在系梁现浇之前运至施工现场。接收钢管拱肋时，同时核实各项质检与质量评估资料。钢管拱