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
桥台基础开挖桥台砌筑撑座钢筋混凝土施工斜腿钢筋混凝土施工支架、拱部横纵向钢管结构设计，预拱度设置计算支架基础处理横纵支架立杆放样横纵向钢管支架搭设顶托高程初步控制 横向钢管架设纵向拱型钢管架设组合钢模板铺设高程调整控制主梁钢筋加工绑扎五合板及光面薄厘板粘贴铺设五合板及光面薄厘板支立侧模混凝土浇注建立变形监测系统斜腿跟部混凝土浇注模板支架拆除图1 工艺流程
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=237cm 弯曲强度：δ=q×L1/(10×W)=108＜[δ]=215MPa 挠度：f=q×L1/(150×E×I)= 0.55＜3mm
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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 Y0.000 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 1 Y1.3561.3 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 8 2 Y1设382.9计25 高程 Y2设384.2计25 高程 382.995 383.060 383.120 383.174 383.223 383.266 383.305 383.338 383.365 383.388 383.405 383.417 383.424 383.425 385.529 385.533 385.537 385.541 385.545 385.549 385.553 385.557 385.561 385.565 385.569 385.573 385.577 385.582
斜腿刚构桥施工工法
