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K115 477人行天桥施工方案(板拱式)

7.拱架的设计计算原理 4

10.拱架的卸落和拆除 6

湖南某矿山地质环境治理引水工程施工方案12.施工工期 ......................................11

13.质量保证措施 ......................................11

14.安全保证措施 ......................................11

15.安全保证措施 ......................................12

K115+477人行天桥为主线下穿立交桥，即广南高速从下部穿越原有人行道，穿越处设置板拱式立交桥跨越主线公路。该桥净跨距40m，矢跨比为1/6，板拱为3.0m×1.2m的C40钢筋砼实心异形截面，拱轴系数m=1.756，拱上采用钢筋砼横墙结构，横墙上浇筑盖梁以支承纵向空心行车道板，行车道板共6跨。

本方案采用满堂式钢管扣件制作拱架进行拱桥的施工。拱架的设计、立模及混凝土浇筑方法是本方案的重点。

施工准备（场地平整、材料准备等）；

立模，板拱绑扎钢筋（拱波、横墙、预先绑扎成骨架）；

板拱混凝土分段浇筑、养护、拆模；

拱波立模、钢筋骨架拼装；

拱波及拱背混凝土浇筑、养护、拆模；

横墙立模、钢筋骨架拼装、混凝土浇筑、养护、拆模；

本方案拟采用满堂式脚手架搭设拱架。该钢管拱架由立杆（立柱）、小横杆（垂直桥轴线方向）、大横杆（顺桥轴线方向）、剪刀撑、斜撑、扣件和缆风索组成，并以各种形式的扣件（如直角扣件、回转扣件和套筒扣件）联结各杆件。立杆和横杆钢管直径均采用Φ48.25mm，壁厚3.5mm。

立杆是承受和传递荷载给地基的主要受力杆件，其间距取为：纵向间距取0.8m，共51排；横向间距取O.6m，每排7根，共计357根。

顶端小横杆是将模板、混凝土构件重力、施工临时荷载传给立杆的主要受力构件，其余小横杆起横向联结立杆的作用。

大横杆起纵向联结立杆的作用。大横杆的间距取1.5m。

缆风索是保证扣件式钢管拱桥整体横向稳定的重要措施，且承受水平力。其位置设在3L/8用和L/4处，捆绑点上下游缆风绳对称交叉，且对等收紧。

采用该方法的原因是由于杆件轻，运输传递灵活方便，无须特殊起吊设备，工作面宽，拱架的搭设进度快。其构造示意见图1。

图1满堂式钢管扣件拱架示意图

拱架采用在立杆端部垫上底座，使立杆承重后均匀沉陷并有效地将荷载传给地基。但由于立杆数量多，分散面宽，每根立杆所处的地基土不一定相同，除按一般支架基础处理外，可采用分别确定立杆管端承载能力的方法，使各立杆承载后的不均匀沉陷控制在允许范围内。一般采用的方法为：将各立杆用人工锤击法打入土中，测出其入土深度，再从地质剖面图上找到立杆钢管底端所处的岩层类型，以确定管端的承载能力。

安装工具仅需扳手。由两拱脚开始，全拱圈宽度推进，在拱顶处合龙。但施工中应注意以下几点：

①立杆打人土中时，要求捶打钢管直至出现多次反弹现象为止；

②立杆位置要正确，立杆要求与地面垂直，相邻立杆接头不能在同一高程内，立杆不宜采用搭接，对接端面应平稳；

③所有扣件架设时要求拧紧，对于顶端小横杆的连接扣件，在浇混凝土过程中，还应派专人经常检查，严防松滑；

④安装顶端小横杆时，要求杆身不能弯曲；

⑤缆风绳捆绑点上下游要求交叉，且对等收紧。图2主拱架构件大样图

扣件式钢管主拱架结构大样图见图2。

板拱模板如图3所示。底摸厚度根据弧形木或横梁间距的大小来确定，厚度为5cm。为使侧向放置的模板与拱圈内弧线圆顺一致，预先将木板压弯。压弯的方法是：每4块木板一叠，将两端支起，在中间适当加重，使木板弯至正矢符合要求为止，施压约需半个月左右的时间。模板由于堆载预压而凹凸不平，利用竖向钢管顶端木锲进行调整。底模安装完毕，为消除混凝土表面不平整现象及改善混凝土外观防止蜂窝、麻面，加铺一层白铁皮并涂以脱模剂

板拱侧面模板，预先按样板分段制作，然后拼装在底模板上，并用拉木、螺栓拉杆及斜撑等固定。安装时，先安置内侧模板，等钢筋入模后再安置外侧模板。模板宜在适当长度内设一道变形缝（缝宽约2cm），以避免在拱架沉降时模板间相互顶死。各节段接缝面应与拱轴线相垂直，模板所有接口或接缝均夹海绵条以防止漏浆引起的蜂窝、麻面现象。

板拱间的横撑模板与侧模构造基本相同，处于拱轴线较陡位置时，可用斜撑支撑在底模板上。

处于拱轴线较陡区段的拱段，应设置板拱盖板，并随浇筑混凝土进度而装钉盖板。

7.拱架的设计计算原理

拱圈重力。对双曲拱，一般仅考虑板拱和拱波的重力或仅考虑板拱的重力。

模板、垫木、拱架与拱圈之间各项材料的重力。

施工人员、机具重力。按2kN/m估算。

横向风力。验算拱架稳定时应考虑横向风力。参考《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021)第2.3.8条计算，也可假定横向风力为1kN/m2。

扣件式钢管拱架是一个空间框架结构，但节点处介于铰接与半刚性之间，其效果与操作者的工作质量有关。钢管多次重复使用，存在微量弯曲，为简化计算，作一些较切合实际的合理假定。

只取单排立柱，按平面杆件体系计算；

立杆自由长度取大横杆的间距（即垂直间距h），两端视为铰接；

顶端小横杆按连续杆计算；

只计作用在拱架上的竖直荷载，不考虑水平力和风力。

2）计算图式及荷载布置

主拱圈为肋拱，肋宽较窄，每根顶端小横杆下布置8根立杆，作用在小横杆上的荷载按集中力荷载考虑。顶端小横杆按七跨连续梁计算。小横杆把荷载以连续梁支反力形式传给立杆，立杆按两端铰接的受压杆件计算。

拱顶预拱度按经验估算：δ=L2/5000*f

设置预拱度时，拱顶处应按全部预拱度总值设置，拱脚处为零，其余各点可按拱轴线坐标高度比例或按二次抛物线分配。按二次抛物线分配时的计算方法，可参考下列公式和图4。

式中：δx—任意点（距离为X）的预加高度；

x—跨中至任意点的水平距离。

按照拱架放样图上支座的坐标，将支座位置测放到拱座上。

测量以桥位中心线和拱座中心线两条基线为基准。先后测出上下游拱架的中心线，再放样出拱脚位置。

满布式拱架各杆件和组件位置的测量，以桥中心线和墩台中心线两个方向的基线为基准进行引测；应使用标准的或统一的钢尺丈量。其误差限制的一般规定如下：

①起拱线以上部分拱架立柱的纵轴在平面内与设计位置的偏差不超过±30mm；

板板拱与桥中心线之间距离偏差不超过上±10mm；

各片拱架在同一节点处的标高应尽量一致，以便于拼装平联杆件，扣件式钢管拱架及风力较大地区的拱架，必须设置缆风索。板板拱放样

先在放样台上放出拱圈大样，以确定拱块形状和尺寸、拱圈分段位置、各项杆件的位置和尺寸，并进行块件等编号。拱圈大样采用1：1的比例。放样平台选择在桥位附近较平坦和宽敞的地方（或场所）。平台的表面应平整、不积水（有3%～5%的单向坡）且坚实。为此，在整平地面后，在其上再夯填一层三合土或砂砾，再铺抹一层水泥砂浆或夯筑一层石灰土。

拱圈和拱助采用坐标法放样。

2）按拱轴线方程算出拱轴线、拱腹及拱背内外弧线各预定点的纵横坐标。

3）以坐标基线及辅助线为基准，用经纬仪及钢尺（标准的或统一的）放出或者用细钢丝放出各预定点并量出加预拱度值后的各点。

4）用预先制作的曲线板将各点连接起来，即可绘出拱圈的设计弧线和加预拱度后的弧线。曲线板按拱圈的弧线半径制作。

10.拱架的卸落和拆除

板拱必须板拱筑完成后钢筋混凝土强度达到设计强度的70%以后才能卸落拱架。此外还考虑拱上建筑、拱背填料、连供等因素对拱圈受力的影响，尽量选择对拱体产生最小应力的时机。

采用组合木楔作为卸架设备，如图6所示，其由三块楔形木和一根拉紧螺栓组成。卸架时只需扭松螺栓，木楔徐徐下降，拱架即可逐渐降落。

拱架卸落的过程，就是由拱架支承的拱圈重力逐渐转移给拱圈自身来承担的过程，为了对拱圈受力有利，拱架不能突然卸除，而应按一定的卸架程序和方法进行。

拱顶处的卸落量h为拱圈体弹性下沉量及拱架弹性回升量之和。拱顶两侧各支点处的卸落量按直线比例分配。

为了使拱圈体逐渐均匀的降落和受力，各支点卸落量应分成几次和几个循环逐步完成。各次和各循环之间应有一定的间歇，间歇后应将松动的卸落设备项紧，使拱圈体落实。

满布式拱架根据算出和分配的各支点的卸落量，从拱顶开始，逐次同时向拱脚对称地卸落。

整个板拱混凝土浇筑分两个阶段进行：

第二阶段：浇筑拱上横墙、盖梁。

混凝土浇筑过程中，应保证前一阶段的混凝土达到设计强度的7O%以上才能浇筑后一阶段的混凝土。拱架在第四阶段混凝土浇筑前拆除，但必须事先对拆除拱架后拱圈的稳定性进行验算。如设计文件对拆除拱架另有规定，应按设计文件执行。

拱波应在板拱强度板拱间隔缝混凝土强度达到设计强度的70%后开始。

板拱混凝土采用分段浇筑法进行。分段长度为6m～15m。分段位置确定的原则是使拱架受力对称、均匀，并使拱架变形小。因此，在拱架挠曲线为折线的拱架支点、节点处，及拱顶、拱脚等处，设置分段点并适当预留间隔缝。如预计变形较小且采取分段间隔浇筑时，也可减少或不设间隔缝。间隔缝的位置应避开横撑、隔板、吊杆及刚架节点等处。间隔缝的宽度一般为8Ocm～100cm，以便于施工操作和钢筋连接。为缩短拱圈合龙和拱架拆除的时间，间隔缝内的混凝土强度采用比拱圈高一等级的半干硬性混凝土。各段的接缝面应与拱轴线垂直。

分段浇筑程序应符合设计要求，且对称于拱顶进行，使拱架变形保持对称均匀和尽可能地小。

填充间隔缝混凝土，应由两拱脚向拱顶对称进行。拱顶及两拱脚间隔缝应在最后封拱时浇筑，间隔缝与拱段的接触面应事先按施工缝进行处理。并应注意以下几点：

（1）间隔缝混凝土应在拱圈分段混凝土强度达到70%设计强度后进行；

（2）封拱合拢温度应符合设计要求，如设计无规定时，可在接近当地的年平均温度或在5℃～15℃之间进行。

横墙应在拱波强度达到设计强度的70%后开始。横墙混凝土应从底部到顶部一次连续浇完。

钢筋的制作和安装主拱固钢筋结构较简单，施工前按设计图纸画出1：1大样图，在加工现场将主筋及横向箍筋网片拼装好，吊装到模内进行绑扎、焊接。安装钢筋骨架时，须将保护层砼垫块垫好，防止露筋。

（1）拱脚接头钢筋预埋

由于板拱的主板拱需伸入墩台内，因此在浇筑墩台混凝土时，应按设计要求的位置和深度将钢筋端头预埋入混凝土中。为便于预埋，主钢筋端部可截开，但应按有关规定使各根钢筋的接头错开。

为适应拱助在浇筑过程中的变形，板拱的主板拱或钢筋骨架不使用通长钢筋，而在适当位置的间隔缝中设置钢筋接头，且最后浇筑的间隔缝处必须设钢筋接头。

钢筋绑扎将根据混凝土浇筑分段及顺序进行，绑扎时各种预埋钢筋应予临时固定，并在浇筑混凝土前进行检查和校正。

4）拱上其它建筑钢筋与模板

为简化在板拱上进板拱施工作业，拱上建筑的钢筋采用预先绑扎或焊接成钢筋骨架，模板预先组装成整块或整体。钢筋骨架和整体式模板用履带吊车吊到拱上安装。

水泥：选用普通硅酸盐或矿渣硅酸盐水泥有出厂日期和出厂合格证，储存超过三个月以上视为不合格，必须重新检验标号后方可使用。

混凝土宜采用半流动性微膨胀缓凝混凝土，配合比设计要点如下：

（1）水灰比应小于O.35，坍落度：5cm～8cm，以7cm最佳；

（2）加入减水剂增加流动度。减水剂以FDN最好，在相同水灰比时，可增大坍落度1.0倍，提高强度20%左右。也可选用M型、YJ2、UNF2型减水剂，减水剂掺加量约为水泥量的0.9%～1.2%；

（3）加微膨胀剂防止混凝土收缩。微膨胀剂可选用钙矾石、UEA等。掺加量为水泥量的1O%～20%（具体用量根据产品情况试验确定）；

（4）夏季浇筑混凝土时，可加5%（水泥量）的一级粉煤灰，以增加和易性，降低水化热；

（5）应加入缓凝剂延长初凝时间；

（6）配料强度应大于（1.1～1.15）的设计强度。

7）混凝土运输及浇筑设备

混凝土拌制选用强制式搅拌机，严格按用料重量比进行拌制，混凝土拌合物拌合时间应不少于1分钟（等于或小于1000L容量的强制式拌合机），严格控制水灰比，加水量根据砂、碎石含水量调整，使拌合物塌落度不大于7cm。

混凝土拌合物采用10m3混凝土搅拌罐车进行水平运输。经运输至浇筑地点应保持其匀质性，不分层、不离析，不漏浆，合易性好。

垂直运输采用泵送。混凝土泵的选择应注意以下事项：

（1）混凝土输送泵应当性能可靠，以保证连续灌注。

（2）输送泵的额定扬程应大于20m。

（3）输送泵的泵压不宜超过4MPa，以免过度及挤压模板。

（4）输送泵的额定速度：

式中：V——输送泵的额定速度；m3/h；

t——混凝土终凝时间，取72h；

Q——要求灌注的混凝土量，m3。

入仓混凝土采用插入式振动器人工振捣。振捣器的插点要均匀排列，可采用“行列式”或“交错式”的顺序移动。这样方可防止漏振。

板拱混凝板拱筑应连续进行，如因天气、设备故障、模板的支撑，停电等情况必须间歇时，歇间时间当气温在25度左右时不超过两小时，超过时间应留施工缝，但施工缝的位置应设在板拱分段板拱1/3跨内。施工缝在继续浇筑前必须作必要的处理，清除松散软弱部份，凿毛清洗后再行浇灌。

拱桥各部位混凝土在浇筑期及浇筑完成后需进行洒水养护。板拱上应板拱塑料薄膜。各构件的养护时间不得低于7天。

现浇拱圈的结构质量检测标准见表1。

内弧线偏离设计弧线(mm)

用尺量拱脚、l/4、拱顶5个断面

根据本桥工程数量及现场实际情况，拟定其施工工期为4个月。

1、严把材料进场关，所有进场材料必须抽检合格后才能使用，严格按照中心实验室确认的配合比进行配料。

2、模板支架、底模安装时严格按施工图纸进行，严禁随便变更施工尺寸；工字钢与肋板之间桩柱系一定要牢固稳定。

3、挡块钢筋预埋时要控制好安装高度与平面位置，严禁出现偏位现象的出现。

4、浇注混凝土之前在模板内侧涂刷脱模剂，脱模剂宜采用同一品种，不得使用易粘在混凝土上或使混凝土变色的油料；确保模板与钢筋之间有足够的保护层。

5、浇筑混凝土期间，应设有专人检查模板、钢筋和对拉螺杆等的稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应及时处理。

6、在浇注混凝土过程中，施工人员应注意使用插入式振捣棒，防止振捣棒与模板、钢筋、对拉螺杆碰撞所引起的松动、变形、移位。

7、施工过程中应严格按照工艺操作规则进行，对施工的机械设备在运转中应勤加检查，及时维修，保证正常运转。

8、施工前应对机具设备、材料、混凝土配合比及施工布置等进行检查，以保证混凝土拌和质量良好，浇筑过程中不发生故障。

9、为防止用作工作平台的【12槽钢翘起，必须用铁丝将槽钢铰紧固定在工字钢上，以防落空。

1、高空作业时施工人员系安全带，戴安全帽；上下交叉作业时采取隔离措施。上下施工人员必须配合紧凑，上面的施工人员严禁不系保险带操作，同时防止脚下踏空；下面的施工人员必须戴安全帽，时刻注意高空落物，确保高空作业的安全。

2、施工平台采用槽钢及竹架板铺设，周围采用钢管做护栏，并布设安全网；为方便施工人员上下工作，墩柱高为12m以内时布置爬梯；否则搭设脚手架。

3、要有专门的安全员，负责施工现场内外在安全问题的检查与督促。

4、用电开关板均做成盒式沥青混凝土面层施工方案，专人操作，电工持证上岗。

5、保证钢管支架的稳定性：钢管底垫10×10cm、δ10mm钢板，支架底落在硬地基上，支架连接牢固，做到立杆竖直、水平杆水平、剪刀撑到位。

15、文明施工与环境保护

1、制定安全文明施工经济责任制，设立专项职安全文明生产监督员。

GB／T 39414.2-2020标准下载2、与周围居民建立良好关系。

3、在施工区设立安全文明生产警示牌，并做好安全防护设施的设立。

4、施工中尽量减少对周围环境的污染和干扰。不断强化全员环境意识，有效地营建绿色施工环境。