拱桥专项施工方案

1竹鹅溪综合治理工程（南支）石拱桥施工方案一、工程概况竹鹅溪综合治理工程（南支）第四合同段0+729处设计有一座30m跨石拱桥，桥宽10.5m。主拱圈为等截面悬链线，厚度为80cm，净矢跨比1/5，主拱圈矢高6m，腹拱圈为等截面圆弧，厚度35cm，净矢跨比为1/5，矢高70cm，腹拱墩拱圈为等截面圆弧，厚度30cm，净矢跨比为1/2，矢高60cm，桥梁下部为重力式U型砌石桥台，桥台基础放置在除去风化层的新鲜岩层上，并嵌入新鲜岩层60cm以上。该桥设计荷载为车行道单向限载重10t，主拱圈、腹拱圈、腹拱墩拱圈材料为M10砂浆砌粗料石，桥台为M10砂浆砌块石（片石）、桥立面为M5砂浆砌块石（片石），石料标号不小于30MPa。二、施工方案选择（一）方案选择本石拱桥支架采用扣件式支架，拱架采用型钢焊接支架，支架搭设完毕后进行了预压。主拱圈砌筑分环砌筑，每环分六段，每段按水平均匀分割，水平长度为5m，先砌筑拱脚部位，再砌筑拱顶部位，最后砌筑1/4跨径处。卸架同排同时进行，分三个循环卸落。（二）工程工艺流程（1）围堰（2）基坑开挖（3）基础底板（4）浆砌桥台（5）拱架基础（6）拱架搭设（7）搭架预压（8）拱圈砌筑第一环（9）拱圈砌筑第二环（10）拱上横墙（11）卸载（12）卸架（13）腹拱圈砌筑(14)护拱(15)拱上填料(16)拱上附属构筑物三、施工准备1、人员及设备准备人员安排：管理人员：15名，各施工队施工人员70名。机械设备配置：挖掘机：1台；电焊机：2台；8t吊车：1台；10t2自卸汽车：5台；20KW发电机：2台；潜水泵：3台；水准仪：2台；全站仪：1台；砂浆搅拌机：2台；运输砂浆拖拉机：2台；铁皮：300平方。2、施工技术组织根据设备需求及施工精度布设控制网点，补充施工需要的水准点、桥梁轴线、桥梁控制桩。为保证施工测量放样作好准备。作好原材料的检验和配合比的选定。3、材料准备砂、石料、水泥、枕木、木材、沥青、脚手架、钢材等在柳州可以采购，质量能达到要求。4、平面布置桥梁处在河道上，因采用满堂拱架施工，施工前，应将上游河水通过围堰栏截进拓污管道，再将河道淤泥清除，用片石挤淤，使基础满足搭设搭架基础承载力。挤淤宽度为桥宽两侧加宽5m，5m作为外墙架及便道使用，并将现场场地进行平整，作为材料堆放和施工活动场地。施工用水、电采用就近租用居民及厂矿的自来水。电不能满足时采用发电机发电。5、现场管理（1)施工标志牌、围护进场后，在施工现场明显处设置施工标志牌及配合比牌，施工标志牌写明工程名称、施工部位、工地负责人姓名、现场施工员、开竣工日期等内容。配合比牌写明工程名称、施工部位、砂浆标号、水泥用量、砂子用量、水用量及稠度等。施工场地处在人员密集区或交通要道时，应采用封闭式管理，在车辆及行人通过的场地，围护采用2.0米高的围护板围护。（2）交通维护本工程施工前需将旧桥拆除，所以需在新建桥上游50m处填一便道供周围村民及施工使用，便道宽5m，处在新建桥与河水截流围堰间，即可作为截流的防护围堰。施工期间应安排人员进行维护，要保持施工区3段交通顺畅。在临边位置，用2米高围栏围护。在两端安设明显的安全标识标志。6、施工进度安排桥台可提前安排在枯水季节，拱圈砌筑可安排在秋季。拱桥的施工，应避开雨季。计划从2007年9月1日开工，2007年12月31日结束，共122天。四、施工技术要点（一）桥台砌筑本工程桥台为重力式U型桥台，M10水泥砂浆砌筑块石（片石），桥台基础为M10水泥砂浆砌筑块石（片石）结构。施工前用全站仪测设出基础边线，然后向外放出1m（50cm的工作面＋50cm排水明沟），撒出灰线，根据现场土质情况及基坑开挖深度，定出边坡宽度，撒出基坑开挖外边线。土方基坑放坡按1：0.67，石方开挖按1：0.5。基坑采用挖掘机开挖，开挖达到设计标高后，然后人工修底，并会同监理工程师、设计单位、勘察单位联合对地基承载力检测，地基承载力应不小于600KPa，达到设计地基承载力后，进行下道工序施工。若地基承载力达不到设计载基承载力，则会同监理工程师、设计单位等共同提出设计变更方案，对基底进行处理，直至达到设计的地基承载力。开挖基坑的同时，在基坑周围作土石围堰，河道中间留5~10m的过水通道，以便于洪水时导流。若开挖后出现地下水，需沿基坑四周挖排水沟，将在基坑中安放水泵进行基坑排水，保证基坑中无积水。基坑开挖的位置、深度、基底尺寸符合图纸的要求。清好底后，即可进行基础砌筑。基础砌筑前，应对基底进行清洗干净。第一层砌块时，需先座浆，然后逐层砌筑。为保证台身砌筑坡度的精确，施工前先做好线架，挂线施工。砌筑分段分层，两相邻工作段的砌筑高度不超过1.2m。砌体中的石块以砂浆粘结，砌块间要有一定厚度的砌缝，不得互相直接接触。上层石块在下层石块上铺满砂浆后砌筑。竖缝在先砌好的砌块侧面挂上砂浆，所有砌缝要求砂浆饱满。若用小块石填塞砌缝时，小块石四周都要4有砂浆，为使砌块稳定，每外均选取尺寸形状较适宜的石块，且将较大的石块用于下层，并用宽面为底铺砌。砌筑上层时，避免震动下层砌块。砌筑工作中断后重新开始时，先将原砌层表面清扫干净，适当湿润再铺筑砂浆。镶面石两顺一丁，错缝砌筑，错缝宽度不小于10cm，缝宽要一致，约为2cm，勾缝采用凹缝，缝深为5mm，缝宽16mm。台身砌筑采用CKC支架，并加设连墙杆件。砂浆采用砂浆搅拌机搅拌。(二)拱圈放样本工程拱圈计划先进行1:1实地放样,以确定拱块形状和尺寸、拱圈分段位置、各项立杆的位置和尺寸。拱圈放样地点计划在拱桥附近的单位砼地面上，拱圈大样按1：1的比例，由于该桥拱圈左右对称，因此仅对1/2拱圈放样。拱圈放样采用坐标法，以拱顶为原点，用全站仪放出相互垂直的X-X及Y-Y轴作为基线，然后按图纸提供的12等分坐标数据，以坐标基线及辅助线为基准，作全站仪配合放出各坐标点。12等分半拱圈坐标见设计图。各点放出来后，用平滑的曲线将各点连接。曲线绘出后，检查曲线长度和控制点坐标的对角线长度，拱圈的水平长度误差及拱轴线偏差均不能大于计算跨径的1/2000，否则予以调整。根据放出的拱圈曲线，即可设计拱架、确定拱块尺寸、确定空缝位置。（三）扣件式钢管拱架的计算1、支架或拱架与模板的选择支架采用钢管扣件，钢管直径φ=48mm，壁厚t=3.8mm，立杆纵横间距拟采用0.6m，横杆上下间距拟采用0.6m，设水平及竖向剪力撑。以最终验算确定。拱架沿桥梁横向间隔0.6m布置，每片分六节制作，底部采用20槽钢与φ48×3.5立杆钢管焊接而成，立杆间距为60cm，上弦部分采用小5横钢管与双10×6.3角钢相焊接而成，双角钢与弧形土加工成弓形木。每片拱架直接采用大横杆、小横杆相连接，间距同支架，设斜向剪力撑。拱架安装详见附图。拱架先焊制好，支架搭设完毕后，放上卸载筒，然后将拱架吊装在砂筒上。拱架与支架之间安设卸载筒，详见后面介绍，以作为卸架设备。弓形木上直接铺设松木模板，厚度为3cm,宽30cm,以作为拱圈砌筑的模板。模板铺设时，要在拱顶处预留一空档，以便于拱架的拆卸。在预留空档处留置空洞，以便清洗落入空档内的砂浆。模板铺好后，标出桥中心线、拱圈中线、拱圈边线等有关点。2、荷载（1）拱圈圬工重力：拱圈总体积为268.3m3，比重按2.6t/m3计算，总重量为697.6t，拱圈的分二环砌筑，荷载按拱圈总重的70%计入，G1=697.6×70%=488.3t=4785.34KN。q1=4785.34KN/(10.5m×30m)=15.19KN/m2（2）模板自重标准值:q2=0.3KN/m2（3）拱架自重：13.7t(立杆)＋13.5t(小横杆)＋10.4t(大横杆)＋13.8t(18工字钢)=51.4t其中杆件对工字钢上每一点的集中荷载F1=37.6×1000×9.8/(19×51)=380N18工字钢自重为:236.6N/m（4）施工人员、机具：q4=2KN/m2(5)荷载组合底面模板及支架q1＋q2＋q4(验算承载力及刚度)=15.19×1.4＋0.3＋2=23.57KN/m23、计算假定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6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，可作一些较切合实际的合理假定。（1）只取单排立柱，按平面杆件体系计算；（2）立杆自由长度取大横杆的间距，两端视为铰接；（3）顶端小横杆按连续杆计算；（4）只计作用在拱架上的竖直荷载，不考虑水平力和风力。4、荷载计算(1)模板验算○1拱底模板强度验算模板长1.8m,按三跨连续梁计算,按最不利荷载布置,见计算简图,由施工计算手册附表,可查得:KM=-0.177,KW=0.99,E:木材弹性模量为12×103N/mm2=12×109N/m2。模板受力按纵向取1m宽计算带,受力如下图:模板受力计算图MMax=KMql2=-0.177×23.57×1×0.62=-1.502KN·m底模应力:σ=MMax/WW=100×32/6=150cm3=150×103mm3σ=1.502×1000×1000/150×103mm3=10N/mm215N/mm2(采用松木)故强度满足要求.7○2模板刚度验算fMax=Kfql4/(100EI)I=100×33/12=225cm4=225×10-8m4fMax=0.99×23.57×1000×0.64/(100×10×109×225×10-8)=3024.125/2250000=0.0013m=1.3mmL/400=1.5mm刚度满足要求.(2)顶小横杆验算顶小横杆自重为3.84kg/m,总重为:51×10.5m×3.84kg/m=20.152KN按近似公式计算:小横杆受力计算图○1强度验算σMax=PL/3.5WP=(4785.34＋20.152＋2.3×30×10.5)×1.2(系数)/(51×19)=6.85KN(弓形木重量较小未考虑)σMax=6.85×1000×0.6/(3.5×5.08×10-6)=2.31×108N/m2=231N/mm2235N/mm2则强度满足要求.8○2刚度验算fMax=PL2/(55EI)=6.85×103×0.6/(55×12.19×10-8×2.1×1011)=0.0029m=2.9mm3mm满足刚度要求.(3)立杆验算立杆为两端铰接的受压杆,计算长度为大横杆的间距L0,受压立杆的长细比λ=L0/r=60/1.58=38(r为立杆的回转半径),φ为纵向弯曲系数,φ值经查表得:0.893,A为立杆截面积,[σ]为立杆钢材屈服点强度,为235N/mm2,立杆的轴向压力容许荷载值:[N]=φA[σ]=0.893×4.89×102×235=102.6KN6.85KN(小横杆最大支反力)横杆跨距可调整至90cm，以减轻拱架自重。(4)扣件验算主要验算直角扣件,由小横杆传来的荷载,是通过扣件与立杆之间的摩擦力传递,并使扣件沿立杆向下滑动或相对于立杆转动外,扣件的承载力不应超过容许值,及扣件向下滑动的力不超过抗滑承载力的容许值:Rmax≤RC6.85KN≤8KNRmax:顶端小横杆的最大支反力RC:直角扣件的容许承载力或抗滑力经验算,扣件满足要求.(6)拱架上工字钢验算20b钢支承在卸载筒上,为简支结构,取弯距最大的中间跨计算,见计算简图,18工字钢自重为:236.6N/m,F=6.85+0.38×1.2=7.306KN=7306N918工字钢受力计算图○1强度验算MMax=ql2/8＋6FL/8=236.6×3.62/8＋6×7306×3.6/8=236.6×3.62/8＋6×7306×3.6/8=383.3+19726.2=20109.5N·m=20.1095×106N·mmσ=MMax/WW=185×103mm3σ=20.1095×106N·mm/185×103mm3=108.7N/mm2215N/mm2则强度满足要求.○2刚度验算fMax=5qL4/(384EI)＋(5×82-4)FL3/(384×8×EI)I=1660cm4=1660×10-8m4fMax=5