系杆拱施工

锡澄运河桥

上部结构施工技术方案

山东省路桥集团有限公司

江阴市澄南大道B标段工程项目经理部

二00四年十二月八日

第一章 编制说明·····································001

第二章 工程概况·····································001

第三章 施工技术方案·································002

第一节施工测量····································002

第二节上部各分项工程施工方案······················005

第三节各种施工用构件承载力计算····················012

附图（表）

锡澄运河大桥施工图

第一章 编制说明

根据锡澄运河大桥目前施工进度，现下部结构已施工完成，上部结构水上施工平台基本搭设完成，为作好拱桥由下部结构到上部结构施工工序转换，在确保本工程质量、安全文明施工的同时，满足合同工期要求，并根据专家组现场指导意见，特编制上部结构施工技术方案。

第二章工程概况

新建锡澄运河大桥为单跨70米三片拱肋下承式预应力系杆拱桥，桥面总宽37.5米，单向纵坡0.5%，双向横坡2%，设计通航宽度50米。现有通航宽度40米。

一、设计要点

1、上部结构：

主要由拱肋、系杆、风撑、横梁和桥面板等组成。拱肋和风撑采用工字型断面，钢筋砼材料,拱肋宽1米，高1.7米，风撑宽0.6米，高1.7米，系杆采用矩形断面，预应力砼材料，内设劲性骨架，劲性骨架由Φ102×10和Φ76×8无缝钢管等组成。系杆宽1米，高2米。吊杆采用圆形断面，结构采用无缝钢管材料，规格为219*12毫米，Q345B级钢，内穿9根钢绞线。横梁和桥面板连接为整体，形成T型断面，预应力砼材料，横梁高1.19~1.59米，腹板宽0.26米，间距4米，桥面板厚0.2米。

2、下部结构：

桥墩承台厚度2米，每个承台下接4根φ1.5米钻孔灌注桩，桩底标高-65米，承台之间采用系梁连接。桥台承台厚度2米，每个承台下接6根φ1.2米钻孔灌注桩，桩底标高-65米，承台之间采用系梁连接。

二、工程施工特点

锡澄运河现有宽度50米，航道航运繁忙，航运每天断航不得超过6小时。施工期间要保证正常的水上交通。

三、总体施工方案的审批

根据该桥的施工条件和结构状况，为满足施工期间航道通航要求和通航安全，确保结构施工质量、进度和安全，对上部结构的施工决定采用现浇施工法。总体施工方案前期已通过有关专家及该工程设计部门的审批，对现浇施工的水上施工作业平台的搭设及通航状况，得到了航道部门的认可，在施工期间由航道部门维持运河的水上交通秩序，并对上部施工进行全过程安全监护与配合。

第三章 施工技术方案

第一节 施工测量

1、测量依据

1.1根据业主提供的平面控制点与水准点为基准进行复测和引测。根据业主提供的有关测量资料、设计图纸、复测资料进行计算和测量放样。

1.2以本工程执行的施工规范中的有关规定作为精度标准。

2、平面控制测量

2.1对施工现场及控制点进行实地踏勘，结合本工程平面布置图，建立施工测量平面控制网。在考虑通视条件、稳固状态、放样方便等各种因素，要求达到每200m设一个控制点。控制点在桥梁两侧间隔分布，以建立通视情况良好的导线控制网。放样时每点至少有两个控制点做后视，以便校核。

2.2定期对导线控制网进行闭合校验，保证各点位于同一系统。随着施工的进展，每三个月复测一次，以求控制网达到精度要求。

3、平面轴线测量

3.1按图纸中结构不同的施工部位，分别制定不同的测量方法，以满足精度要求和施工进度要求。

3.2系杆和拱肋位置的控制

首先在盖梁和台帽上定出系杆或拱肋轴线上的一个点,然后将经纬仪置于该点,后视导线点设定方位角,再将经纬仪旋转至系杆或拱肋轴线的方位角,依次放出该轴线上的点位。

4、高程控制测量

4.1施工高程控制网的建立

a.根据业主提供的高等水准点，用精密水准仪进行引测，布置在施工区域附近。为保证施工期间高程点的稳定性，点位设置在受施工环境影响小，且不易遭破坏的地方。

b.考虑季节变化和环境的影响，每六个月对水准点复测一次。

4.2上部结构的高程测量

a. 上部结构主要包括系杆和拱肋高程控制、桥面高程控制等。

b.上部结构的高程放样直接使用高程控制网中的点位，引测至桥梁两端的墩台身上。据此进行高程测量。对整个支架进行预压，观测其弹性变形和非弹性变形，进一步调整底模标高。

5、测量技术保证措施

5.1经纬仪工作状态应满足竖盘垂直、水平度盘水平；目镜上下转动时，视准轴形成的视准面必须是一个竖直平面。

5.2水准仪工作状态应满足水准管轴平行于视准轴。

5.3用钢尺工作应进行钢尺鉴定误差、温度测定误差的修正，并消除定线误差、钢尺倾斜误差、拉力不均匀误差、钢尺对准误差、读数误差等，采取多次往返测量。

5.4所有测量计算值均应列表，并应有计算人、复核人签字。

5.5使用全站仪应进行加常数、乘常数、温差修改值的修正。

5.6在仪器操作上，测站与后视方向应用控制网点，避免转站而造成积累误差。所有仪器操作均要进行换手复测。

5.7在定点测量时应避免竖直角大于45度。

5.8对易产生位移的控制点，使用前应进行校核。

5.9每三个月必须对控制点进行校核一次，避免因季节变化而引起的误差。

5.10严格控制操作规程进行现场的测量定位和放样。

第二节 上部各分项工程施工方案

一、施工方案流程：

在保证32米通航净宽的条件下水中插打钢管围护桩→打入支撑钢管桩，搭设临时支撑墩（计算跨径36米）→安放贝雷片及其他构配件（含风撑下贝雷）→铺设系杆底模→预压（按照最大荷载组合预压7天，同时进行拱脚及端横梁现浇施工）→卸载→安装系杆劲性骨架→搭设拱肋及风撑钢管支架→铺设拱肋及风撑底模→拱肋、风撑钢筋绑扎与安装→浇注两边跨四道风撑→浇注拱肋砼→张拉系杆内部分钢束→浇注中跨六道风撑→拆除拱肋、风撑支架→浇注系杆→安装中间2根临时中横梁→张拉系杆预应力→安装吊杆并对吊杆进行第一次张拉（30%设计张拉力）→系杆落架，对称平衡拆除施工平台→张拉系杆预应力钢束→张拉吊杆→横向安放贝雷支吊系统进行中横梁现浇施工→现浇桥面板湿接段→安装人行道栏杆→桥面附属设施施工。

二、平台搭设：

在距河道中心两侧各18米处搭设临时墩，临时墩采用2排φ480mm（壁厚8mm）钢管桩作为墩基础及墩身。通过36米计算跨径的验算，钢管桩入土深度25米，每根桩容许承载69.9吨。钢管上端用型钢做剪刀撑，增加钢管基础的稳定性。钢管桩顶部加-600*600*10mm钢板桩帽，沿桥横向放双支36a工字钢,工字钢上系杆两侧纵向各架设三排双层加强贝雷梁，作为系杆及拱肋的支吊系统。具体尺寸见附图。中间36m范围内贝雷梁上下加加强弦杆,以抵抗上部荷载产生的弯矩.两端采用单层贝雷梁。为了横向稳定，采用30#工字钢横向连接。临时墩靠河中心一侧通过防护钢管桩的连接，钢管桩间距3米入土5-7米,剪刀撑连接,端部外延打入7根原木平台，作为防撞缓冲墙，形成防撞和导航系统。（详见附图）。

桩基打入和贝雷梁的架设均用岸上吊机配合水上浮吊作业。

三、平台预压

水上施工作业平台作为上部结构施工荷载主要支撑结构，为保证该平台结构受力安全，减轻该结构上部荷载，按先拱后梁的设计方案进行施工，即系杆浇注前的各道工序施工结束后，先不进行系杆砼的浇注，而转入上部拱肋的施工。

上部结构施工前，为保证结构的施工安全，首先对施工平台进行试压。试压前在纵向贝雷梁下弦铺设系杆底模，每60cm横放20*20cm方木,其上纵向铺设10*10cm方木+15mm竹胶板.木楔作用调整高度、便于拆模。底模铺设后，在系杆底模上对平台进行预压，预压重量为不同阶段上部结构重量与施工荷载的最大荷载组合，荷载组合一：拱肋自重+四道风撑自重+支架自重及其他施工荷载；荷载组合二：系杆自重+其他施工荷载。压载取两组合最大值，以检验平台施工安全，并消除塑性变形。预压时间控制在7天，每天观测早晚各一次，待平台沉降稳定后卸载，卸载后，观测一次，计算出贝雷梁回弹值，根据系杆施工荷载，调整系杆底板立模标高，安放劲性骨架。

1、压载重量：

荷载组合一：拱肋自重+四道风撑自重+支架自重及其他施工荷载；

荷载组合二：系杆自重+其他施工荷载

按照荷载组合一计算压载重量为390.22t

按照荷载组合二计算压载重量为315.7t

取两者最大值390.22吨，并按110%荷载重量即430吨进行压载。

2、压载程序

预压分为三级进行，并按贝雷梁的实际部位所承担最大荷载进行加载，不按均值施压，加载时按贝雷梁在不同施工阶段所承受荷载重进行分级。

第一级加压为40%总重量180吨，约为拱肋施工前期支架、系杆筋性骨架等荷载重量。观侧4—8小时，观测完毕做好记录即可进行第二级加压。

第二级加压至80%总重量，约为系杆施工时贝雷梁所承担的施工荷载。观侧4—8小时，观测完毕做好记录即可进行第三级加压。

第三级加压至总重量，观侧两天，

全部压载重量加压后，压载时间控制在3天且临时支墩最终沉降变化量应稳定在2mm内时才可卸载。

3、卸载：卸载时三级压载顺序进行卸载。

第一次卸载满载的20%重量后停4—6小时，观测1次

第二次卸载满载的40%重量后停4—6小时，观测1次

第三次卸载全部压载剩余重量即满载的40%重量后48小时内进行2次观侧，推算其弹性数据。

4、沉降观测

（1）观测点布设：为准确得出贝雷梁在施工荷载的变形及临时支墩沉降量，观测点布设在贝雷梁的下弦杆上，每节贝雷布置一点，临时支墩处布置在型钢系梁上。

（2）堆载前的观测：堆载前对所有布置的观测点进行精确测量，并进行复核测量，确保堆载前各观测点的标高准确。

（3）分级观测：

每一级加载后，观测一次，在下一级荷载加载前再进行观测一次，两次观测时间控制在8小时左右。

（4）卸载观测

第一次卸载、第二次卸载后中间停歇4—6小时，分别进行沉降观测

第三次全部荷载卸载完成48小时内进行2次，观侧推算其弹性数据。

（5）确定各施工阶段预拱值

按照分级压载及卸载观测数据，绘制压载过程曲线，并根据各施工阶段荷载重量推算各施工阶段所设预拱值。

四、拱脚及端横梁现浇施工：

在进行平台试压、系杆骨架安装及拱肋支架搭设等各道工序施工的同时，进行拱脚、端横梁的现浇施工。在承台上搭设施工支架，铺设外模，按照现浇砼施工方法对拱脚和端横梁进行施工。同时进行端横梁的各项预应力施工，当砼强度达到90%后对端横梁进行预应力张拉及压浆。

拱脚、端横梁现浇施工时应注意预埋系杆筋性骨架、预应力管道及系杆钢筋。

五、上部拱肋及风撑施工：

拱肋施工顺序：搭设支架——铺设底板——绑扎钢筋——立模——浇注边侧四根风撑——浇注拱肋——第一次张拉系杆预应力——拆除拱肋及风撑支架

5．1拱肋、风撑支架搭设：在纵横向贝雷梁上横向放20*20cm方木，在方木上搭设拱肋及风撑支架。钢管支架立杆间距为60*60cm，横杆间距60cm，并密布纵横向剪刀撑。

钢管拱架施工程序如下：

1、施工前的准备 在贝雷梁上横向放20*20cm方木，间距60CM布设，在河跨内测定拱肋纵轴线，纵向定出各排立杆位置，放置钢垫板。测定其标高，计算立杆高度。

2、根据底座、纵横向间距先立好跨中排架，然后向两岸边推进，第一层立杆拼装校正后，固定纵横向水平连杆，按照横杆间距100CM逐层上升，定好顺桥向边排立杆高度，并在顺桥向的两边排立杆上测定好拱肋立模底标高划点，利用两边排立杆上的标高点拉线，即可确定中间各排立杆高度。

5．2铺设底模：

支架拱肋的底模为10*10cm方木+15mm竹胶板。底模铺设时考虑到拱肋自重产生的贝雷梁下挠及钢管支架压缩变形设置预留拱度。

5．3钢筋绑扎、安装吊杆预埋件

底模铺设完成，在绑扎拱肋钢筋的同时，应在底模上准确放出吊杆位置，方法：首先在系杆底模上放出吊杆的中心点，利用锤球吊点找出拱肋底模吊杆位置，安装吊杆预埋件。

5．4混凝土浇注：

为防止浇筑后的整体拱肋因砼收缩、徐变内力产生裂纹，浇注时在临时支墩处预留湿接缝，两岸各设一台汽车泵由拱脚向跨中对称平衡浇注。待砼强度达到设计强度后进行现浇湿接缝砼。

对风撑的施工，首先浇注两边跨四道风撑，待该四道风撑及拱肋强度达到90%以上，系杆第一次张拉拱肋落架后再进行浇注中间六道风撑，从而减轻贝雷梁的支撑荷载。

5．5落架

5.5.1、落架前系杆劲性骨架的固定及张拉

为平衡拱肋落架后对拱脚的水平推力，待拱肋及风撑砼强度达到90%以上，对系杆内劲性骨架进行加固，纵向每10米加固一道，每一道横向固定在两侧贝雷梁上，竖向由底模支撑的同时，在劲性骨架的上端利用型钢或方木下压在贝雷梁上弦内，这样劲性骨架每10米一道与贝雷梁固定在一起，并与风撑的横向贝雷梁形成框架整体，然后对N1、N8预应力钢束进行张拉至0.3Ryb=558MPa，

张拉时首先两端同时对称张拉系杆上部N8两根钢束，逐级张拉，按照首次张拉控制应力σk =0.3Ryb，然后再两端同时对称张拉系杆下部N1两根钢束。

5.5.2落架

系杆第一次张拉完毕，进行拱肋、边风撑支架落架以解除底模支撑，然后浇注中间6道风撑。为加强拱肋落架后稳定性，拱肋整体落架时保留临时支墩处支架并用木楔临时支撑拱肋，并且落架后从拱肋一端开始拆除，拆除到吊杆位置时，随时搭设吊杆施工脚手架，并与拱肋连接，增加拱肋落架后的横向稳定性。

六、系杆砼浇注

待拱肋及风撑施工完毕，并拆除支架后，进行系杆砼的浇注，浇注时首先从跨中向两侧对称浇注，浇注至临时支撑墩位置附近时停止向两侧浇筑，而从两端拱脚处向临时支墩对称浇注，最后在临时支墩上合拢。砼采用输送泵入模浇注。

七、设置中间两根临时中横梁

为中间2根中横梁首先施工目的是控制系杆的侧向位移，保证其横向稳定。由于贝雷梁的影响不能一次施工到位，改用焊接型钢支撑作为临时约束，在中横梁施工结束时解除临时约束。

八、系杆预应力砼第二次张拉：

临时横梁施工完毕，系杆混凝土强度达到90%后张拉N5预应力钢束，并重新张拉N8、N1预应力钢束至设计张拉力。

九、 吊杆预应力施工并进行第一次张拉

在吊杆钢管内穿入预应力钢束，并初次张拉30%最终张拉力。张拉顺序为：对每一道拱肋先同时张拉中心吊杆DG8、DG9，然后向两侧对称平衡张拉其他吊杆。

十、系杆脱架、第三次张拉预应力钢束

待吊杆预应力钢束第一次张拉全部结束后，对系杆进行脱架，然后张拉N7、N2、N9系杆预应力钢束；同时拆除水上施工平台。

十一、现浇中横梁、解除临时中横梁

在系杆上对每一道中横梁两侧安放贝雷梁，贝雷横放于系杆上，用间距1.5mφ24mm螺杆吊2根20a槽钢，在槽钢上支立中横梁模板。中横梁模板采用方木框架内钉竹胶板制作。通过支吊系统对横梁底模进行吊挂，调整好底模，进行现浇施工（详见施工图）。

中横梁砼浇注后强度达到90%后，进行预应力张拉。

十二、吊杆预应力第二次张拉

中横梁施工完毕，对吊杆预应力进行张拉至70%的最终张拉力。

十三、第四次张拉系杆预应力钢束

待全部横梁现浇施工完毕后，对系杆进行第四次张拉，张拉N3预应力钢束至设计张拉力。

十四、第三次张拉吊杆至最终控制力

第三次张拉吊杆，进行内力调整至最终吊杆设计张拉控制力和伸长量。

十五、现浇桥面板

横梁施工完成后，对两相邻横梁间湿接缝进行现浇施工，湿接缝的宽度为1米，施工时首先在两相邻横梁上顺桥向放置15×15方木，用螺栓将底模吊起，焊接横梁预留钢筋，绑扎扎桥面钢筋，现浇砼。

十六、第五次张拉系杆预应力钢束

待以上施工工序结束后，张拉系杆剩余钢束N6、N4，至此系杆及上部主体全部施工结束。

第三节 各种施工用构件承载力计算一、水上钢管桩承载力验算:

对水上钢管桩的承载力验算，采取先拱后梁施工时因系杆和拱肋

的结构自重和施工荷载不同时作用在施工平台上，因此对钢管桩在两种工况下进行承载力演算。

1、拱肋施工时承载36m的钢管桩承载力演算

拱肋81.9*2.6/60*36=127.8t;

风撑78.2*2.5=195.5t.

每道拱肋下中跨36m贝雷梁所用贝雷数量（3米/片）

36/3*12=144片

单片贝雷重量（含上下弦杆）：0.27+0.08=0.35T

每道拱肋下中跨36m贝雷梁总重量

144*0.35=50.4T

36m一根拱肋支架4m*36m*12m/1000*40t=69.1T

36m一根风撑支架3m*12m*10m*30t=10.8T

A: 中间拱肋下单根钢管桩支撑荷载：

127.8+195.5/10*2+50.4+69.1+10.8*5=340.4T

单侧4根桩承重:340.4/2=170.2T

每根桩承载170.2/4=42.6T, 1.3倍为55.4T

B:两侧拱肋下单根钢管桩支撑荷载：

127.8+195.5/10+50.4+69.1+10.8*2.5=293.9T

单侧4根桩承重:293.9/2=146.9T

每根桩承载146.9/4=36.7T, 1.3倍为47.7T

C: 钢管桩承载力演算

φ480钢管桩入土25米容许承载力:

桩周长U=1.5m,桩尖面积A=0.2㎡,地质报告提供极限摩阻τ=3T/m2,②-6层容许承载σ=12T/m2

[P]=UτL/2+σA=1.5*3*25/2+12*0.2=58.7t 满足承载要求.

2、系杆施工时钢管桩承载力演算

系杆自重2*2.5=5T/延米;

每道系杆下中跨36m贝雷梁所用贝雷数量（3米/片）

36/3*12=144片

单片贝雷重量（含上下弦杆）：0.27+0.08=0.35T

每道系杆下中跨36m贝雷梁总重量

144*0.35=50.4T

A:系杆下单根钢管桩支撑荷载：

5*36+50.4=230.4T

单侧4根桩承重:230.4/2=115.2T

每根桩承载115.2/4=28.8T, 取1.3倍系数为37.4T

B: 钢管桩承载力演算

φ480钢管桩入土25米容许承载力:

桩周长U=1.5m,桩尖面积A=0.2㎡,地质报告提供极限摩阻τ=3T/m2,②-6层容许承载σ=12T/m2

[P]=UτL/2+σA=1.5*3*25/2+12*0.2=58.7t

满足承载要求.

二、钢构件和木质构件的承载力验算:

钢构件材质按A3钢,容许弯应力为[σ]=160Mpa

容许剪应力为[τ]=85Mpa

贝雷梁为16Mn钢,容许弯应力[σ]=210Mpa

容许剪应力为[τ]=120Mpa

钢构件容许挠度[f]=L/600=36/600=0.06M

36m支点处贝雷梁的剪应力为

τ=340.4*10000/2/12/25.48*10000*1.3=72.36Mpa

I36a工字钢剪力为

τ=340.4*10000/2/2/3/2/76.3*10000*1.3=24.17 Mpa

满足承载要求.

贝雷梁中间36米挠度按简支梁每侧6片加强贝雷验算

f=5ql4/384EI=5*25E3*36*36*36*36/384/2E11/46E-3

=0.06m

满足承载要求.

木质构件的顺纹弯应力为[σ]=12Mpa 顺纹剪应力为[τ]=1.3Mpa

容许挠度[f]=L/200

20*15cm方木剪应力

τ=5*10000*0.8/(0.2*0.15)/2=0.7Mpa

10*10cm方木和5cm木板剪应力

τ=5*10000*0.8/(0.1*0.15)/2=1.3Mpa

根据各构件实际承载力的计算值比较,钢构件和木质构件的承载力均满足要求.

三、拱肋支架演算

拱肋每延米重量：

81.9/60*2.6=3.549t/m

支架间距60cm,每个横断面按2根承重立杆计算:

3.549*0.6/2=1.065t/根

横杆间距60cm,Ф48*3钢管立杆容许荷载1.16t/根,每个扣件抗滑力0.85t,承重搭接立杆双扣件满足施工要求.

第四节 冬季施工措施

一、钢筋加工：

1、冬季在室外焊接钢筋时设防雪、挡风措施。严禁焊接后的接头立即碰冰雪，以防接头产生淬硬组织。

2、进行帮条电焊或搭接电弧焊时，第一层焊缝先从中间引弧；再向两端运弧。在以后各层焊缝的焊接时，采取分层控温施焊，层间温度控制在150℃～350℃之间，以起到缓冷作用。焊接电流应略微增大，速度适当减慢。

3、负温闪光对焊宜采用预热闪光或闪光→预热→闪光焊工艺。调伸长度增加10～20％，以便增大加热范围。在闪光过程开始以前，可将钢筋接触几次，使温度上升，以利于闪光过程顺利进行。烧化过程中期的速度适当减慢、预热的接触压力适当提高，预热时间适当增长。二、砼施工

1、砼的拌和：

砂、石、水泥和水均应保持正温，水温不应低于5℃，否则原材料应分别加热。水泥用前先运入暖棚内存放。

骨料须清洁，不得含冰雪等冻结物及冻裂的矿物。

砼拌制时应由专人配制早强剂和防冻剂，严格掌握其掺量。

严格控制水灰比。由骨料带入的水分及防冻剂和早强减少剂中的水分应从拌和水中扣除。水灰比不宜大于0.5。

搅拌前应用热水冲洗搅拌机，搅拌时间应比常温搅拌时延长50％。

2、砼的运输

砼出机温度不得少于+10℃，入模温度应保证在+10℃以上。

尽量缩短运距，缩短砼拌和后的入模时间，选择最佳运输路线和运输保温措施。

3、砼的浇筑：

、在已硬化的砼表面上重新浇筑砼时，新老砼接触表面温度必须保持在 +5℃以上。

浇筑砼之前，若立好的模板上有冰块或其它冻结物，必须清除。

4、砼的养护

根据江阴冬季气温特点，气温不太低、冻结其不长，且结构表面系数不到大，采用蓄热法并对砼掺入适量外加剂进行养护，利用砼预加的热量及硬化过程中的水化热进行养护、并覆盖保温材料以减缓热量损失和砼冷却速度，简易经济。

砼浇注完后要及时覆盖一层塑料薄膜，再覆盖一至二层草袋子或篷布保温，四周要压紧，防止刮风吹落，负温下不得浇水。

砼浇注后外侧必须加挂草或草袋；边棱隅角加强覆盖保温，迎风面应采取防风措施。

砼浇注完成后、开始养护时的温度，用蓄热法养护时砼的温度不宜低于10℃。

冬期浇筑砼，按规范制作标准试件，还应根据养护、拆模和承受荷载的需要，增加与结构同条件养护的施工试件不少于2组。

工程项目	2004年												2005年
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	3
桥台
施工平台打钢管桩
贝雷梁拼装与安放
拱脚、端横梁
拱肋、风撑
系杆
吊杆
中横梁
桥面系施工