劲性骨架钢管砼拱桥外包混凝土施工研究

　　　　

(重庆交通大学土木工程学院　重庆　400074)

一、工程概况

广安官盛渠江大桥是拱肋为钢筋混凝土单箱单室截面，主跨为320m的钢筋混凝土中承式拱桥。位于广安市护安镇嵩坝村4组至官盛镇，渠江两岸有公路直接到达，交通条件较便利。设计基准期为100年，双向四车道，引桥全宽26.5m，主桥因两侧各增设25cm的吊杆区而调整为27m。净矢高为75m，净矢跨比为0.25，拱圈由两个拱肋和4道横撑组成，拱轴系数为1.5。

拱圈劲性骨架弦杆内灌C100混凝土[1][2]，腹杆为空钢管，外包混凝土采用C50砼，拱座采用C50和C30混凝土，拱上立柱、交界墩、引桥墩、桥面铺装采用C40混凝土。劲性骨架采用缆索吊装斜拉扣挂法进行安装，骨架安装体系由扣挂体系和吊装体系组成。拱肋外包混凝土对称同步进行浇筑[3][4]，拱肋外包混凝土是劲性骨架拱桥施工程中最为关键的一步。

二、拱肋外包混凝土施工方案

广安官盛渠江大桥外包砼施工采用吊架系统辅助施工，拱圈外包总共分16个工作面循环作业，考虑到现场现有的设备和施工能力，不能完全满足16个工作面“对称、同步”施工的要求。在总结以前几座类似桥梁的施工经验并综合考虑设备、人力、现场施工条件以及劲性骨架外包过程中安全稳定系数后，建议对官盛渠江大桥拱肋外包混凝土施工顺序进一步细化调整，调整后施工顺序为：

方案①：采用单幅拱肋四工作面同步对称浇筑。

方案②：采用上下游两岸拱肋四个工作面同步对称浇筑。

均采用先“一三”工作面，再“二四”工作面的方式。

通过建模对方案①、②施工过程进行分析，方案②对整个结构应力、安全、稳定性各方面均较为有利，因此建议采用方案②的施工顺序。

三、吊架设计

为提高施工效率，保障施工作业人员安全，本桥外包模板系统(含安全操作平台)采用悬挂式吊架系统。外包混凝土施工全桥左、右幅共16个作业面，辅助施工的吊装系统共有4套吊点(2套主吊点、2套工作吊篮吊点)以及两岸拱座处2台塔吊辅助施工。为保障施工进度，故要求外包混凝土施工吊架系统在拱肋上方移动方便快捷。模板吊架系统具备辅助底板、腹板钢筋、混凝土施工的功能，既是施工进度要求又是成本控制要求。吊架系统分为悬挂系统、托架系统和模板系统三大部分组成。

(一)悬挂系统

悬挂系统主要由拱背横梁、底平台、连接绳等组成。拱背横梁采用2组6m长的2I25b工字钢布设于拱肋上弦主管上作为悬挂系统承重结构。为了使工字钢横梁垂直受力，下方采用Φ300X8mm钢管作支垫，钢管与上弦管接触部位加工成相应弧形。同时在弦管后端设置止推钢板防止滑动。施工平台采用两组长12m的2I25b工字钢纵梁，纵梁上按60cm间距铺设长6米的I12.6工字钢横梁，顶面满铺3mm花纹钢板，平台为防滑按20cm间距铺设φ10钢筋焊接在花纹钢板上。为了确保作业人员安全，在平台四周用∟75*5角钢设置栏杆立柱和钢丝网，整个平台长12米，宽6米。连接绳采用4根φ28镀锌钢丝绳，上端捆绑于拱背横梁上，下端与底平台纵梁捆绑，以适应拱背角度变化的需要。

(二)托架系统

在拱背横梁移动至作业区域后，利用U型螺杆将底模承重横梁与拱肋下弦钢管抱紧固定，形成一个既可以满足本节段底板及腹板施工又可以满足下一节段钢筋绑扎的安全稳定的施工平台。

(三)模板系统

拱肋外包砼采用侧模包底模的施工方案，模板采用新制大块钢模板，按照每一段浇筑砼长度不一样采用3.2米、2.35米两种长度模板组合使用。

模板采用5mm钢板做面板，利用[10槽钢做主肋，[16槽钢做加劲肋，安装时配以2台5T手拉葫芦辅助模板安拆及调位，就位后与腹板内模一起以对拉螺杆栓接。

腹板内模采用组合钢模，模板高度变化则通过增减组合钢模块板来完成。顶板及内腹板施工采用在拱箱内搭设满堂支架，倒角模板采用工厂定型加工，考虑到劲性骨架平联及弦杆较多，不便于大块模板拆除及转运，顶板底模采用小块轻型钢模，顶板压模采用大块钢模。端模采用钢模侧模包端模的方式，采用拱肋伸出端面的结构钢筋来固定，并采用Φ48X3.5mm架管作背方使用。

四、拱肋外包混凝土施工过程中应注意的问题

(1)砼浇注过程中，严格按照预定浇注顺序和设计分段方案进行，防止造成支架不安全；

(2)砼浇注过程中，要派专人检查模板及支架安全情况，测量人员对拱肋线型及变形进行监测；监测频率为每段1次，警戒值以预拱值为准；

(3)雨季施工时，做好防雨措施，特别加强砼施工时的施工配合比调整，确保混凝土强度；

(4)砼施工过程中监测资料及时与监控单位对全桥拱肋线型相对照，确保外包施工处于安全可控范围内。

五、结论

(1)对拱肋和横撑、横梁外包混凝土施工方案设定时，要综合考虑结构全和现场施工的难易程度。在进行外包混凝土浇筑时应满足“对称、同步”的总体要求。

(2)外包混凝土时，要求外包混凝土施工吊架系统在拱肋上方移动方便快捷。模板吊架系统具备辅助底板、腹板钢筋、混凝土施工的功能，既是施工进度要求又是成本控制要求。由于拱肋外包混凝土施工悬空高度高，所以要求施工吊架系统全封闭，尊崇“安全第一”的方针，保障施工作业人员的安全。

(3)砼浇注过程中，严格按照预定浇注顺序和设计分段方案进行，加强施工过程中应力和线性的监测，保证结构受力合理。