大跨度可调试无支墩钢拱架施工混凝土拱桥工法.doc

大跨度可调试无支墩钢拱架施工混凝土拱桥工法 “大跨度可调式无支墩钢拱架施工混凝土拱桥技术”研究是山西省科委1999年立项的科研项目。该拱架由铁道建筑研究设计院设计。在运三高速公路吴家嘴大桥施工中，通过军用梁拱架支撑、砂袋卸架和拱架整体横移等技术的成功开发和应用，顺利地完成了吴家嘴大桥的施工，取得了显著的经济和社会效益。该技术成果于2000年12月通过了山西省科学技术厅组织的技术鉴定，获得整体技术国内先进、砂袋卸架和钢拱架横移技术国内领先的评价。该成果获中铁十七局集团2000年度科技进步特等奖。 ??? 一、工法特点 ??? 1．施工简便，工艺程序清晰易懂，可操作性强。 ??? 2．工期短。拱架拼装迅速，通过拱架整体横移可实现一幅拱架施工多幅拱桥目的。 ??? 3．成本低。拱架支撑不设支墩，对地形破坏程度小，有效地降低了成本，保护了环境。 ??? 二、适用范围 ??? 本工法适用于跨度50～140m的钢筋混凝土拱桥施工。 ??? 三、施工工艺 ??? (一)工艺原理 ??? 采用无支墩六四式军用梁拼组可调曲率桁式拱架，施工拱桥主拱圈；借鉴砂筒卸架的成功技术，经试验选定砂袋卸载落架，通过分层分环放砂控制卸落高度，实现拱架与拱圈的安全分离；待一幅拱圈施工完毕后，采用油压千斤顶横向顶推拱架，进行另一幅拱桥施工，减少拱架拆、拼装工序，实现拱架的多次利用；拱圈混凝土采用分环分段法现浇，第一环为底板，第二环为腹板，第三环为顶板，底板、腹板分五段浇筑，顶板分九段浇筑，底板、腹板先合拢，使其与拱架共同受力，共同承受顶板环混凝土重量和施工荷载。 ??? (二)工艺流程 ??? 拱桥施工工艺流程见图1。 图1? 工艺流程图 ??? (三)拱架设计 ??? 根据大桥拱轴线参数，设定拱架拱轴线为悬链线。拱架基本结构为六四式军用梁，L型调节杆和端三角拼装的桁式双铰无系杆拱。大桥施工拱架主要由拱架、水平滑道、侧向滑道、支承墩组成，另外还有供拼装拱架用的索塔、扣索、后锚等。 ??? 1．拱架。拱架由六四式军用梁的标准三角、加强三角、钢销钢枕、联系槽钢等和加工件即L型调节杆、端三角组拼而成。拱架总体布置图见图2。 图2? 拱架总体布置图 ??? 2．水平滑道、侧向滑道、支承墩。水平滑道由预埋在支承墩顶面的16mm钢板(高出支承墩5mm)及焊接在其表面的15mm不锈钢复合板(即固定滑道)、拱架支承垫梁(即活动滑道)和两者之间的聚四氟乙烯滑板组成。侧向滑道由预埋在拱座前墙内的16mm钢板(突出前墙面5mm)及焊接在其表面的15mm不锈钢复合板(即固定滑道)、支座下支顶垫梁背面的钢板(即活动滑道)和两者之间的聚四氟乙烯滑板组成。滑道及支座布置图见图3。 图3? 滑道及支座布置图 ??? 支承墩，即拱座前墙伸出1.5m面和拱座基础后侧面缩进2m面分别作支承墩的前后侧面，混凝土为C30。 ??? 3．索塔、扣索、后锚。在桥头两岸设置平面尺寸为2m×4m由万能杆件组拼而成的柱式索塔各一座，中心线与大桥左幅中心线重合，基础尺寸采用10m×3m×1m(长×宽×深)，C30混凝土；在每座索塔上设置5组索鞍。对于扣索，采用Φ21.5钢丝绳，设置10组，每组走六滑轮组(即32t的3轮滑车)。扣索一端固定在后锚的地锚环上，另一端通过索鞍后悬吊未合拢的拱架片；松紧程度由5t慢速卷扬机调整。对于后锚，尺寸采用10m×5m×2.5m(长×宽×深)，C30混凝土，前侧设置每组5根Φ32的钢筋锚环16组。 ??? 4．拱架计算。根据有限元原理，采用计算机模拟，应用SAP90程序对大桥施工拱架全部杆件进行计算，并且应用PCSAP程序对此进行验算，两者结果吻合。 ??? (四)操作要点 ??? 1．缆索吊安装。缆索吊是运输施工材料及拼装拱架，拆除拱架的必要设备，设计起重量3t，行车速度30m／min，起重速度9m／min。缆索吊安装包括：安装塔架、灌注地锚，穿索等一系列工作。塔架采用万能杆件拼装，下设混凝土基础，基础平面尺寸2×16m，在塔架顶部设置纵横梁以安装索鞍，为了减小塔顶吊重时向跨中偏移，设置后缆风绳并适当加大后缆的拉力，使塔架顶向后锚方向产生位移量，以抵消缆索吊重时的前移量，减小塔顶本身的悬臀受力。 ??? (1)缆索系统。 ??? ①主索：主索用2Φ32.5钢丝绳组成一组，主索经过塔顶索鞍后锚固于两岸钢筋混凝土地锚上，为了使两根主索松紧度一致，将两根主索接成一根，通过地锚滑轮绕组，这样就保证了两主索垂度一致，主索的架设过程，是先将Φ21.5的牵引索架设于塔顶并经滑轮组及卷扬机绕成循环牢索，再用循环牢索将主索拖架至塔顶到地锚间，完成主索架设。 ??? ②牵引索：采用Φ21.5钢丝绳，牵引索采用循环式单台卷扬机进行牵引作业，牵引索出卷扬机后经一桥头塔顶索鞍到跑车至另一桥头塔顶，经滑轮绕