1-60 m刚架拱天桥分节段预制拼装施工总结

王元康

（中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024）

1-60 m刚架拱天桥分节段预制拼装施工总结

王元康

（中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024）

刚架拱天桥结构新颖美观，施工方便，是高速路设计与周边环境协调，增强景观效果的首选。对××××高速公路1-60 m刚架拱车行天桥设计理念、施工要点、施工组织、施工方法进行阐述与总结，为今后施工此类桥梁提供一些参考与经验。

刚架拱天桥 节段预制 拼装 施工总结

1 前言

××××高速公路是国家高速公路网规划中的一条重要联络线（G7011），是连接我国华中、华南与西北地区便捷的公路通道之一。应业主“充分利用新材料、新技术、新工艺，积极开展节能减排活动，突出生态环保，实现车在路上行，人在画中游”目标定位，沿线天桥均进行了设计优化，结构形式由原来单一的现浇连续箱梁分别优化为现浇连续梁桥、钢筋混凝土斜腿刚构桥、异型下承式系杆拱桥、钢筋混凝土刚架拱桥、飞鸟式中承式拱桥、中承式拱桥。实现了“一桥一景”目标。

2 工程概述

×××车行天桥由原来的现浇混凝土连续箱梁桥优化为1～60 m钢筋混凝土刚架拱桥。设计荷载：公路-Ⅱ级，桥面宽度：8.5 m，桥梁长度：90.16 m，抗震标准：a=0.05 g。主要工程量：基础：钻孔灌注桩 桩径1 800 mm共444 m，拱座承台：C30混凝土769.26 m3，上部结构由四榀主拱肋以横系梁和桥面微弯板联系而形成整体受力结构，每榀主拱肋由拱腿、实腹段、斜撑、弦杆拼接而成。全桥有拱腿、实腹段、斜撑、弦杆各8片，横系梁78根，微弯板108块，简支跨肋8片。桥位处边坡高度16 m，跨度60 m。

3 设计要点

本桥上部结构采用1～60 m刚架拱，两侧设置10 m简支跨。刚架拱的预制构件除实腹段底弧采用二次抛物线外，其余均为直构件。拱腿支座在恒载作用下为铰接，在活载及附加力作用下为固结，斜撑支座在各种荷载作用下均为铰接，弦杆支座采用竖直链杆的形式，可传递垂直力，但允许水平位移及转动。运营状态下拱片内力考虑了部分桥面现浇混凝土层共同受力。拱片间设置横系梁，以加强拱片间横向稳定。

4 施工要点

（1）本桥采用预制构件，有支架安装的施工方法。

（2）分段与接头：除桥面、填平层及部分接头为现浇混凝土外，其余均为预制混凝土构件，拱腿、斜撑及弦杆为一段预制，实腹段分两段预制并在拱顶接头，实腹段与拱腿、弦杆与拱腿、拱顶接头均为钢板焊接接头，其余为钢筋焊接现浇混凝土接头。

（3）支架设置：裸肋部分支架原设计为按节点支撑设计，现场施工时改为满堂支架，设置如下图：

（4）拱片预拱度按拱顶7.5 cm设置，实腹段按二次抛物线分配，拱腿段按直线分配。

（5）拱腿、斜撑均伸入拱座30 cm，拱腿支座预留凹槽中应设置灌浆槽。安装拱腿后在灌浆槽底部灌入C40砂浆。此时应注意不使砂浆流入拱腿两侧（两侧填塞硬木），待全桥拼装完成后，取出硬木再在拱腿两侧灌浆。斜撑支座只需在预留凹槽内铺垫砂浆，使斜撑底部与支座结合密实，两侧不需灌浆。弦杆支座采用板式橡胶支座。

（6）为保证整体受力，预制拱片凸出部分表面需凿毛，侧面需设齿槽，顶面预埋锚固钢筋。

5 施工组织及方法

5.1 基础及下部构造施工

本桥桩基及下部构造优化图纸下发时，桥位处路基已交验，边坡已成型。

桩基施工前首先利用开挖的桥台基坑土方修筑施工便道和作业平台，作业平台10 m宽，顺线路方向15 m长，以利于吊车停放并转运材料为准。

该桥每桥台设计6根桩基，桩径1 800 mm，桩长37 m，初由于泥浆池无法设置，采用人工挖孔，后由于桩孔较近，灌桩时出现相邻桩孔局部坍塌，改为泥浆护壁钻孔灌注桩，配备两台JHL-5t冲击钻。桩基灌注采用BSF37.09型混凝土泵车。

桥台拱座为大体积混凝土，每座设计C30混凝土384.63 m3，采用一次浇注成型，浇筑采用BSF37.09型混凝土泵车一台。为了防止大体积混凝土内部产生过高温度引起混凝土开裂，浇筑选在夜间温度较低时进行，并预埋水循环冷却管。

桩基钢筋笼和拱座、台帽等钢筋骨架均在桥下路基上钢筋加工场加工，采用吊车转运至现场，在现场拼接或绑扎成型。

人员配置上桩基为独立的专业施工队伍，两组人员，每组4人，连续施工。下构专门配置8人，机动人员为16名，为构件预制场施工人员。

桩基2010年3月10日开工，4月17日灌注完成，拱座和台帽等5月20日完工。

5.2 构件预制施工

设置两座预制场。拱腿、实腹段、斜撑和弦杆构件较大，预制场设置在互通区较宽的路基上，此处路面水稳层已铺筑，台座易设置，各构件设置2个台座，每台座循环利用4次。横系梁和微弯板构件较小，且数量较多，预制场设置在互通区开阔的三角带内，横系梁设置6个台座，微弯板设置9个台座，相应配置模板。

台座使用C30混凝土浇筑成型，严格按构件形状设置台座，由于实腹段内缘线为二次抛物线，严格按图纸所给拱片内缘坐标放样。台座顶面水平且抹光，涂模板漆并铺塑料膜隔离。台座底面每1 m设置Φ32 mm拉杆孔，拉杆孔采用Φ32 mmPVC管预埋成型。

模板采用竹胶板与方木组合模板，利用上下拉杆和外部短支撑钢管固定。

由于为预制拼装结构，各种预埋件位置必须准确，固定必须牢靠。浇筑混凝土前必须每预埋件检查并记录。

由于实腹段下缘为曲线，且构件为长细杆件，移运或存放时不得仅使下缘两端点着地，以免造成跨中弯矩过大而产生开裂。存放采用叠放形式，大构件不超过三层，每层之间垫平整坚固方木。

两处预制场共配置施工人员20名，其中钢筋工12名（4名焊工），模板和混凝土工8名，混凝土采用拌和站集中供应。

构件预制从2010年3月10日开始，至7月8日结束。成功预制各种构件218件。

5.3 拼装施工

支架方案：节点支撑支架与满堂支架进行了对比，节点支撑支架对支架材料要求高，必须使用型钢搭设，需要的数量比较多，型钢与型钢之间的接头较多且难处理，而且支架顶操作平台狭小，不能互相走动。采用碗扣式满堂支架，工地有大量现成材料，拼装简单，支架整体性好，支架顶能连成一片，工人作业平台宽敞，交通通畅。经过验算，碗扣式满堂支架完全能满足受力要求，所以选择碗扣式满堂支架。WJ碗扣为Ф48×3.5 mm钢管，立杆横桥向布置为5×90 cm＋2×60 cm＋5 ×90 cm，纵桥向布置为31×90 cm，水平杆步距为120 cm，纵桥向斜撑水平距离360 cm一根，交叉布置，横桥向设置5道。使用顶托调节标高，构件支撑在纵横布置的方木上，底层方木为15 cm×15 cm规格，纵向搁置在顶托上，上层方木为10 cm×10 cm规格，横向搁置在底层方木上，间距25 cm。支架按设计设置预拱度。

吊装设备选择：由于天桥优化设计滞后，施工时两侧路基已交验、边坡已成型，失去了普通吊装机械作业平台，根据构件的吊装参数（实腹段18.47t，吊装高度25m，吊装半径12m；拱腿16.25t，吊装高度20m，吊装半径15m；弦杆16.99t，吊装高度25m，吊装半径18m），与吊装公司沟通后选择160t大型吊车进行拼装作业，现场再配备1台25t吊车配合。

机械设备和人员配置：160t汽车吊2台，25t汽车吊1台，运梁车1组，指挥组3人（1主2副），交通管制3人，安全员2人，操作工人20人（焊接工10人，定位工4人，杂工6人）。

安装施工顺序：支架搭设完毕后进行静载预压，预压荷载取构件荷载120 %，支架稳定且不再沉降后拼装构件，拼装必须两端对称施工。

第一步：安装拱腿。

拱腿起吊后，两端分别支撑于支座和支架上，调整好拱腿位置和标高，在支座底部灌入C40砂浆，拱腿周围用硬木填塞，避免砂浆流入拱腿两侧。待全桥完成后，取出硬木，再在拱腿两侧灌注砂浆，达到由铰结到固结目的。

第二步：安装实腹段。

实腹段起吊，在支架上与拱腿及拱顶对接好后，电焊拱腿与实腹段及拱顶钢板接头，形成裸肋。裸肋形成后必须用倒链固定牢靠。焊接前钢板打磨干净，钢板接触面全范围焊接。质检人员必须每接头检查。

第三步：安装裸肋部分横系梁。

4片裸肋安装完成后，即安装拱腿和实腹段的横系梁。横系梁预埋的槽钢与拱片内预埋的槽钢由角钢相连焊接。横系梁位置和标高由支架上木楔调整。焊好后立模浇筑接头混凝土，接头处混凝土应提前凿毛润湿处理。

第四步：安装斜撑。

斜撑起吊后，分别支承于斜撑支座和斜撑支架上。斜撑支架为安装完裸肋横系梁后，将拱腿后方支架接高而成。斜撑支座只需在预留凹槽内铺设C40砂浆，使斜撑底部与支座紧密结合，侧面不需灌浆。

第五步：安装弦杆。

弦杆起吊后，分别支承于弦杆支座和大节点上，调整弦杆与斜撑，弦杆与实腹段的接头位置，先将弦杆与拱腿接合处的钢板接头及弦杆与实腹段、弦杆与斜撑接合处的钢筋接头焊接，再浇筑各现浇混凝土接头。

第六步：安装弦杆部分横系梁。安装方法同安装裸肋横系梁。

第七步：安装简支跨肋。设计上简支跨肋为预制安装，现场施工调整为本位搭支架现浇。

第八步：安装简支跨横系梁。

第九步：拆除支架。待接头混凝土达到设计强度的95 %后，方可拆除支架。拆除支架应对称、均匀、分级进行。

第十步：安装微弯板。

安装前在实腹段及弦杆标出微弯板分块位置，安装时应从跨径两端向跨中进行，对称安放，砌缝均为1 cm，板底要座浆。板之间及与肋间的缝要用细石混凝土灌实，板底要用水泥砂浆勾缝。相邻两块微弯板外伸钢筋单面焊接。

第十一步：铺设桥面钢筋，浇筑桥面C40防水混凝土铺装层，并利用铺装层形成桥面横坡。

第十二步：进行防撞护栏和渡槽施工。

拼装施工从2010年7月5日开始，7月20日结束，用时16天。

6 安全防护

项目部要做好每班前安全教育工作，使每位施工人员牢固树立“安全第一”施工意识。专职安全员全过程监控，及早发现安全隐患，立即整改，将安全隐患消灭在萌芽状态。

交叉作业，施工期间交安、绿化、路面等多单位交叉作业，交通管制人员要做好交通管理工作。

吊装作业，坚持“十不吊”，每位施工人员要坚决服从现场指挥人员的指令。

高空作业，现场挂安全网，人员系安全绳、戴安全帽，严肃工作纪律，禁止嬉戏打闹。

7 几点施工优化

（1）与设计代表沟通后，将微弯板由上下圆弧形改为上平下弧形施工，既方便了预制工作，又使得微弯板铺设后，桥面平整好进行下道工序施工，且省去了填平层一道工序。

（2）将简支跨肋由预制拼装改为现场搭支架现浇施工。简支跨从承台以上净空较小，支架搭设方便，改为现浇施工后可以与其它构件预制施工同步进行，节省了时间。简支跨肋吊装高度25 m，吊装半径26.9 m，改为现浇后避免了吊装风险。

（3）将节点支撑支架优化为碗扣式满堂支架。如果采用节点支撑支架，由于支撑较高，支架将形成细杆结构，对支架的强度和刚度要求较高，普通钢管搭设很难满足要求，势必采用型钢搭设，一要购买大量材料，加大成本，二是数量较多的型钢接头不管采用焊接还是螺栓连接，都很难处理，加大了施工难度。而改为碗扣式满堂支架，材料工地现成有，搭设又方便，而且整体性好，顶面能形成较宽阔的作业平台，所以最终选择此方案。

8 结语

分节段预制拼装钢筋混凝土刚架拱天桥施工方便，且可多工序同步进行，施工周期短，结构新颖美观，受力清晰，整个施工过程对环境破坏较小，施工较环保。因此，这种桥梁结构形式值得在山区高速公路上推广应用，有不到之处，请专家及同行批评指正。

Summary of the Segmental Precast Construction of the 1-60m Rigid Frame Arch Bridges

WANG Yuan-kang
(No.3 Engineering Corporation Limited of China Railway 12th Bureau Group Co., Ltd. Taiyuan Shanxi 030001 China)

the design concept, the key points of construction, the organization and technology of construction are illustrated and summarized, which can provide references for the similar bridge constructions.

rigid frame arch bridge segmental precast segmental construction summary

A

1673-1816(2014)04-0007-07

2014-10-18

王元康（1977-），男，汉，山西介休人，本科，工程师，研究土木工程。