扬州新通扬运河大桥预应力混凝土系杆拱施工技术

摘要：介绍现浇钢筋混凝土系杆拱施工工艺及施工过程中需要注意的相关事项

关键词：系杆拱桥；支架现浇；施工技术

Abstract: this paper introduces the cast-in-place reinforced concrete bowstring arch bridge construction technology and construction process of the need for attention related matters

Key words: the bowstring arch bridge; Stents cast-in-situ; Construction technology

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1概述

扬州新通扬运河大桥采用双幅4车道，支架现浇系杆拱结构，系杆拱跨径为52m，计算跨径50m，矢高10m，矢跨比D＝1/5，采用二次抛物线线型，拱轴线方程为Y=4×10×(50-X)X/502。结构主要由系杆、拱肋、横梁、吊杆、风撑以及行车道板组成，施工采用支架现浇，系杆高1.5m，宽1.1m的矩形空箱断面，拱肋高1.3m，宽1.1m的矩形空箱断面。吊杆采用φ299×10mm无缝钢管，钢管内穿48φ7高强钢丝，吊杆间距5m，全桥计4×9根吊杆，对应吊杆间设置内横梁，行车道板搁支再横梁上。主桥采用吊杆和预制装配式的桥面系结构。

图1主桥总体布置

2主要施工技术及方法

2.1支架施工

图2支架桩基施工平面布置图

2.1.1施打支架桩基

系杆拱在吊杆张拉之前，系杆、拱肋、横梁、风撑等荷载基本上均作用在支架纵梁上，并传递到钢管桩，由于钢管桩支架全部位于水中，为确保支架基础稳定、坚固，支架基础全部采用大直径钢管桩（￠80cm），支架跨径13米，4个支墩，支墩全部采用￠80cm钢管桩（见图2），采用型钢连接成整体，支墩每排钢管桩顶上搭设2道横向贝雷。

2.1.2支架搭设

根据设计予拱度、支架、型钢、模板施工高度控制砂筒高度，砂筒高度一般在30-38cm左右，砂筒主要作用为现浇落架，砂筒用砂采用干砂，并用压力机压过以减小沉降，砂筒上下各盖1块2cm厚钢板使贝雷更好均匀受力。

2.1.3通航孔预留

搭支架时，按设计规定预留通航孔，其宽度、净高应满足要求。并在通航孔两侧各施打φ80cm钢管桩2根。

2.1.4支架预压

由于系杆拱大部分重量集中在支架上（端横梁由墩帽承受），全桥系杆321.7方，拱肋206.7方，风撑30.1方，内横梁158.4方，吊杆13方，共计729.9方，每道拱肋承重729.9/4*2.6=474t，均布荷载为474/52=9.11t/m，采用等载予压，重力为所浇砼的全部重力和施工荷载，预压稳定标准时间不小于10天，选择固定点，做好标记，每天进行观测，连续24小时沉降量不大于2mm即为沉降稳定，然后开始卸载，全部卸载完毕后再次测量，得出支架弹性变形值。

2.1.5调整底模标高系统

底板施工高程H=底板设计高程H1+设计予拱度H2+施工预拱度H3（支架弹性变形值），通过砂筒，调整底板施工高程。

2.2拱脚、系杆、横梁施工

2.2.1拱脚施工

拱脚是系杆拱桥受力最为复杂的结构部位，主要特点是钢筋密集、结构三维空间尺寸复杂、预应力管道密集、混凝土施工困难；

1为保证拱脚砼内实外光以及对模板刚度的要求，拱脚底模采用优质竹胶板制作，侧模采用钢模，对销螺栓固定模板，模板接缝夹海绵条，确保接缝严密，不漏浆。

2钢筋在现场绑扎焊接成型，其焊接与绑扎接头应符合规范及设计要求。焊好管道定位筋，穿入波纹管，先立一侧模板，然后穿钢绞线束，再立一侧模板，安放系杆及横梁锚垫板及横梁的波纹管，并在侧模与底模交界处夹海绵条，以防漏浆。3砼浇筑

考虑到拱脚钢筋密度比较高，混凝土坍落度控制在15cm，粗骨料采用5~25.5连续级配碎石；安排一名富有施工经验的振捣工，下到拱脚底展开砼施工（并配备照明用灯），然后从拱脚喂料口开始下料，分层下料、分层振捣，分层厚度30，下料到离拱脚底30cm处开始振捣，直至分层浇筑至拱脚底向上1.15米处，此时砼面形成一斜面，振捣工从吊杆开口处出，并开始从吊杆喂料口和拱脚喂料口同时下料，分层浇筑至离系杆顶面30cm处，封堵吊杆处喂料口，浇筑直至系杆顶面，然后从拱脚至拱肋方向依次下料，分层浇筑至距拱脚下料口30cm处，封堵拱脚处喂料口，并分层浇筑至拱脚与拱肋分界处；

2.2.2系杆、横梁施工

1系杆、横梁模板、钢筋加工及安装同拱脚；

2砼浇筑

先浇筑系杆砼，然后浇筑横梁砼，为保证系杆砼的密实，用插入式振捣器振捣。在系杆及端横梁拆模后，在对应的中横梁位置打毛处理系杆。砼浇筑采用整片灌注，斜向分层，纵向分段，由两端对称向中间进行，分段长度控制在4-6m，分层厚度不超过30cm，大致分4层浇筑，采用附着式振动器和插入式振动器联合振捣，灌注连续均匀进行，砼运输采用HB-30型输送泵运输。

砼振捣时避开预应力波纹管道，以免将管道振破，将管道堵塞；振捣器振捣时要均匀，间隔距离不得超过有效半径的两倍，当遇到钢筋档距较小时，首先用自备钢筋撬棍，将钢筋档距调整，然后采用30型振捣器振捣；砼浇筑应连续进行，振捣至砼停止下沉，不再冒出气泡，表面平坦泛浆为止，以确保砼密实；

2.2.3施工过程中注意安放好以下预埋件

1系杆、横梁张拉端锚垫板；

2在系杆预应力束管道沿轴线等间距布设3-4处排浆孔；

3吊杆固定端锚垫板及下导管，焊接在系杆钢筋并且锚固在模板上，在浇筑砼的前后分别对其平面位置及垂直度精确测量。

4中横梁的钢筋预埋件、波纹管、锚垫板等。

5钢筋绑扎发生打架时，遵循普通钢筋让预应力钢筋、小钢筋让大钢筋的原则。

2.2.4砼浇筑过程中，应做好以下工作

1浇筑对称均衡进行，同时在支架基础上设观测点，随时监测支架沉降情况。

2派专人跟踪观察模板及支架变形情况。

3拱脚处配筋特密，因此在梁端拱脚处设计专门的细石混凝土配合比，除附着式振动器和插入式振动器振捣外，同时采用钳式振动器加强振捣，确保砼密实；

4拱脚、吊杆处预埋件采用定位措施，将其牢固地与钢筋连接在一起，防止浇筑过程中发生位移。

2.2.5系杆预应力束张拉

根据设计要求，待系杆砼强度达到设计强度90%时，张拉系杆N1、N2钢束，张拉控制应力为σk=0.75Ryb，采用两台YCW-250型千斤顶，配套油泵ZB4/500，两端张拉，张拉以张拉力和伸长值双控控制，实际伸长值与理论伸长值差值控制在±6%以内。系杆锚具为夹片式自锚型锚具，根据《公路桥梁涵施工技术规范》（JTJ041-2000）预应力束张拉程序为：0―初应力―σcon（持荷2min锚固）。预应力束张拉顺序按设计要求，OVM锚张拉工艺如下：

1千斤顶与配件装置顺序：

安装工作锚板―夹片―限位板―千斤顶―工具锚―工具锚夹片

2施加预应力：

向千斤顶张拉缸加油压至设计油压值―测量伸长量―做好张拉记录。

3锚固：

打开高压油泵截止阀，张拉油压缓慢降至零―活塞回程。

4压浆：

卸下工具锚、千斤顶、限位板―切除多余钢绞线―封锚―灌浆。

2.2.6张拉横梁预应力束

按设计图纸要求张拉横梁预应力钢束，张拉控制应力为σk=0.75Ryb，用两台YCW―250型千斤顶（配套油泵）进行预应力施工，张拉工艺同系杆。

2.3吊杆安装

安装吊杆钢套管，并与拱肋、系杆的预埋钢板焊接

2.4拱肋、风撑施工

2.4.1拱肋安装支架搭设

在拱肋下部搭设支架，考虑到拱肋砼的浇筑以及吊杆张拉的操作面等的施工，拟采用钢管搭支架，在拱肋节段拼装点下部用钢管脚手搭设支架，主杆间距为60CM。

2.5拱肋落架，形成裸拱结构，砼构件参加受力，吊杆初张拉

2.5.1拱肋落架

在拱肋、风撑砼达到设计规定的强度后，拆除支撑拱肋的上部小横杆，将拱肋形成裸拱结构。并在吊杆内钢套管与外钢套管之间灌注50#细石砼。

2.5.2吊杆φs7高强钢丝下料编束，冷镦穿束

1钢丝下料编束，冷镦穿束

用调直机一次完成开盘、调直及下料工作，下料在一定的拉力下进行，钢丝束用LD20k型液压冷镦机下料，在同束钢丝中，下料长度相对差值严格控制在±2mm以内，每根吊杆钢丝下料长度按以下公式计算：

L=1+2h+2δ-0.5（H-H1）-L-c

其中：

1――吊杆的孔道长度；

h――锚杯底部厚度或锚板厚度；

δ――钢丝镦头留量

H――锚杯高度

H1――螺母厚度

L――钢丝束张拉伸长值

C――张拉时构件砼的弹性压缩值

2穿束冷镦

首先采用LD20k型液压冷镦机进行冷镦，镦头应园整不歪斜，并取镦头总数的3%作抗拉试验，试镦合格后正式镦头，镦头油压取镦头器的额定油压，为保证镦头不歪斜，被镦的钢丝端面应与母材垂直，镦头的偏心度不超过1mm。

2.5.3吊杆张拉

吊杆张拉是成桥最关键的工序，吊杆张拉必须严格按设计规定的张拉力和规定顺序，用两台YCW―250型千斤顶（配工具拉杆及撑脚）张拉一片拱肋吊杆对应钢束，采用先跨中后两侧的顺序。每根吊杆张拉都遵循以下程序：

0―初应力―σi1（持荷载2min锚固），

σi1为每根吊杆第一次张拉控制应力，按设计要求取定，张拉以双控制，并注意做好张拉记录。

2.5.4张拉过程中应做好以下工作

1确保工具螺杆在拱肋顶锚杯内拧入牙数在10牙以上。

2调整千斤顶撑脚，将其垫实垫稳，保证千斤顶的中心与钢丝束中心在同一轴线上。

3分级加载，每级2Mpa。

4跟踪测量系杆上拱值、水平位移及拱肋的高程变化。

2.6铺设行车道板，浇筑铰缝砼

行车道板在现场预制，对称均匀铺设行车道板，安装行车道板时，在行车道板的搁置点处横梁对应位置上刷一层C40水泥砂浆。并浇筑铰缝砼。

2.7铺设中孔桥面铺装，浇筑防撞护栏

浇筑10cm厚C40防水砼，摊铺机摊铺9cm沥青砼，扎筋，立模，现浇砼防撞护栏。

352m跨径系杆拱桥施工中应注意的几个问题

3.1、下部支架搭设应尽量采用钢贝雷，以消除支架节点非弹性变形。

3.2、选择优质锚具并进行严格检测，校好千斤顶和油泵。砼达到规定强度后，方可进行张拉，张拉时严格控制好张拉力，并以伸长值作校核。施工中注意观测构件上拱值和压缩值，并与理论值作比较。

3.3施工中必须保持对称施工，严禁单侧加载。

3.3.1系杆、横梁和拱肋砼浇筑由两端向跨中对称进行，以保证支架变形保持均匀和最小。

3.3.2按照由两端向跨中的顺序依次铺设行车道板并按此顺序浇筑桥面铺装。

3.4下部支架及拱肋安装支架搭设完毕后，应对其平面布置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性作全面检查，合格后方可进行下道工序。

3.5因高强钢丝下料要求很严，每根吊杆高强钢丝下料前，应再次测量吊杆实际长度从而决定下料长度。

4、结束语

新通扬运河大桥采用的相关工艺及技术措施，保证了整个工程质量和工程进度，可以为同类型的桥梁施工提供借鉴。

参考文献：

1.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

2、《公路施工手册桥涵》（交通部第一公路工程总公司主编）