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系杆拱桥施工方案比较与选择摘要:笔者在下文对先梁后拱式系杆拱桥的三种设计、施工方案的技术可行性、经济性、工期及平安进行了比较,供同行参考。关键词:系杆拱桥;施工方案;比较;选择一、 工程概况主桥采纳刚性系杆刚性拱肋的钢管砼系杆拱结构,系杆跨径为77.7m,计算跨径为70m矢高为14.801m,矢跨比D1/5,采纳二次抛物线线型,拱轴线方程为Y=(4fx/L2)(L-x),其中L74.006m,f=14.801m。系杆采纳高1.8m,宽1.4m矩形空箱断面,拱肋采纳单根1100钢管,钢管采纳Q345C,壁厚16。风撑为中间一字撑、两侧各一K撑,其中一字撑及K撑横管为1100钢管,钢管采纳Q345C,壁厚16。K撑撑脚钢管为400钢管,钢管采纳Q345C,壁厚12。吊杆采纳OVMLZM737I型成品吊杆,吊杆间距4m,全桥计217根吊杆。对应吊杆处设置内横梁,在横梁之间安装桥面板。系杆拱桥跨高水河,规划III级航道,标准通航净空为607m。设计最高通航水位8.33,河道在南水北调调水期常水位为7.0左右。系杆底高程为15.80。二、 系杆拱桥设计施工依次(系杆现浇、完成系杆层后安装拱肋)1)工厂加工钢管,现场预制中横梁,达到强度后,张拉中横梁第一批预应力钢束;2)搭支架现场分三段浇注系杆及拱肋预埋段、端横梁;3)浇注系杆两道湿接缝;4)待系杆和端横梁达到强度后,张拉端横梁预应力钢束,张拉系杆第一批预应力钢束;5)安装中横梁,张拉横梁其次批预应力钢束;6)安装行车道板;7)桥面搭设支架,安装拱肋钢管、风撑钢管;8)灌注拱肋内混凝土;9)安装吊杆,拆除拱肋安装支架,张拉吊杆;10)拆除桥下临时支架;11)张拉系杆中其次批预应力钢束;12)施工桥面二期恒载;13)安装伸缩缝,完成全桥施工。三、原设计方案现浇支架计算(一)、荷载1、行车道板重13025/(742)=22KN/m2、中横梁重0.768.52517/(692)=20KN/m3、系杆重(41.41.83.21.20.83.220.10.1)25/4=44.2KN/m4、施工荷载 10KN/m 5、贝雷自重(一节长)(1)贝雷片 52.7=13.5KN(2)加强弦杆 520.8=8KN(3)贝雷销 540.03=0.6KN(4)支撑架 20.2120.4=1.2KN(5)弦杆螺栓 1020.0074=0.15KN(6)支撑架螺栓 240.0069=0.17KN小计23.62KN 合7.87KN/m吊杆张拉前的支架计算荷载组合(12345)合计104KN/m,取平安系数K=1.2q= 125KN/m(二)、受力分析1、受力简图 2、内力图(三)强度校核最大弯矩 7650KNm1687.550.8=6750 KNm5片贝雷抗弯强度不满意,需6片贝雷才能满意抗弯强度要求。最大剪力 1875KN245.250.8=980.8KN 不满意考虑贝雷片自重,需采纳6排双层贝雷才能满意抗剪要求。搭设双层贝雷支架后,通航孔净空高度只有不到4米,不能满意通航要求。四、建议方案(少支架预制安装)由于高水河桥在施工区域的特别性,北侧40米就是老的进闸桥,老桥通航孔与新桥通航孔并不重合,故采纳现浇支架法施工,通航高度、宽度及通航平安很难保证,实行无支架整片吊装的条件又不具备、且线型很难限制。项目部建议采纳少支架预制安装施工方案。系杆、横梁及行车道板全部实行预制安装。 施工依次如下:1)工厂加工钢管,现场预制中横梁、系梁中间三大段及拱脚段及端横梁,达到强度后,张拉横梁第一批预应力钢束;2)搭支安装拱脚段、端横梁、系杆中间三段及1#、2#、5#、6#、12#、13#、16#、17#中横梁;3)浇注系杆、端横梁及第一批中横梁湿头;4)待系杆和横梁湿接头混凝土达到强度后,张拉端横梁、第一批中横梁其次批预应力钢束,张拉系杆第一批预应力钢束;5)桥面搭设支架,安装拱肋钢管、风撑钢管,灌注拱肋内混凝土; 6)拆除桥面支架,按依次对吊杆进行第一次张拉;7)拆除桥下临时支架;8)张拉系杆中其次批预应力钢束;9)安装剩余中横梁,浇筑湿接头,张拉其次批中横梁其次批预应力;10)安装行车道板;11)现浇调平层;12)现浇护栏和水泥混凝土面层;13)吊杆其次次张拉,成桥。五、两种方案比较1、工况条件的要求第一种方案:(1)要求两岸都有交通条件,可以供应混凝土;(2)整个施工期间要求断航,时间大约为一年。其次种方案:(1)一侧有交通条件,可以供应混凝土;(2)任何可以进行浮吊船操作的河道,不须要整个施工期断航,只须要在浮吊船操作过程中断航,间歇性断航时间约为每天8小时,计15天。2、工期考虑预制构件在做基础灌注桩及下部构造时完成。第一种方案:支架搭设2个月,支架预压1个月,分三段浇筑系杆、拱脚段及端横梁3个月,浇筑系杆二道湿接头、等强及张拉端横梁半个月,安装中横梁、浇筑中横梁湿接头、等强及张拉中横梁其次批预应力钢束半个月,安装行车道板半个月,在桥面搭设支架、安装拱肋风撑及灌注拱肋内混凝土半个月,安装吊杆、拆除桥面支架及张拉吊杆半月,拆除桥下支架2月(占用桥梁施工工期1天,忽视),张拉系杆中其次批预应力钢束、施工桥面二期恒载、安装伸缩缝等1月,至支架完全拆除共需10个半月,成桥须要9个半月。其次种方案:支架搭设1个月,安装拱脚段、端横梁、系杆中间三段及1#、2#、5#、6#、12#、13#、16#、17#中横梁、浇注系杆、端横梁及第一批中横梁湿头及,张拉端横梁、第一批中横梁其次批预应力钢束,张拉系杆第一批预应力钢束1个月;桥面搭设支架,安装拱肋钢管、风撑钢管,灌注拱肋内混凝土半个月;安装吊杆、拆除桥面支架,按依次对吊杆进行第一次张拉半个月;拆除桥下临时支架1个月(占用桥梁施工工期1天,忽视),张拉系杆中其次批预应力钢束、安装剩余中横梁,浇筑湿接头,张拉其次批中横梁其次批预应力半个月,安装行车道板10天,现浇调平层5天,现浇护栏和水泥混凝土面层10天,吊杆其次次张拉5天。成桥须要4个半月,支架运用4个月。3、质量第一种方案:(1)因实行支架现浇,存在支架下沉影响线型的问题;(2)因场地条件所限,混凝土只能由高水河东侧接200米泵管输送到仓面,存在堵管等问题,可能导致混凝土浇筑停顿甚至中止等状况发生,会形成施工冷缝等质量问题。其次种方案:(1)因构件安装时采纳砂筒协作千斤顶等工具,可以精确调整构件的轴线及高程,不会影响桥梁的线型;现场只浇筑少量的湿接头混凝土,不存在堵管等隐患,混凝土浇筑质量能够得到保证;4、平安水上平台施工,施工周期越长,平安越不能得到保证。故其次种方案更平安。5、通航保证第一种方案不能满意5级航道通航净高5米的要求,施工期间需完全断航,断航时间10个半月。其次种方案只需间歇性断航,时间约为每天8小时,计15天。6、经济不考虑水上施工的施工难度的影响,钢筋混凝土的人工费等按两种方案相同计,只对支架及安装浮吊运用费进行比较。第一种方案:因该方案没有考虑施工期间利用拱肋及吊杆承载部分系杆层的荷载,全部系杆层(包括系杆、中横梁、行车道板)、拱肋安装支架及拱肋、风撑的全部重量全部由系杆现浇支架来承受,故须要支架管桩120根约120T,贝雷800片,型钢60T。施工期材料租金为:管桩:120T200元/T月10.5月=25.2万元;贝雷:考虑加强弦杆等配件租金,按每片75元/月计800片75元/片月10.5月=63万元;型钢:60T200元/T月10.5月=12.6万元;支架搭设:打拔钢管桩: 120根1600元/根=19.2万元;贝雷搭拆 : 800 片200元/片=16万元;支架预压系杆层、拱肋及施工荷载约2000T,预压材料费、人工费、机械费按100元/T计,需20万元;安装浮吊运用费 15万元;计171万元。其次种方案因该方案考虑到施工期间利用拱肋及吊杆承载部分系杆层的荷载,故只须要支架管桩80根约80T,贝雷400片,型钢30T。施工期材料租金为:管桩:80200元/T月4月=6.4万元。贝雷:考虑加强弦杆等配件租金,按每片75元/月计400片75元/片月4月=12万元型钢:30T200元/T月4月=2.4万元支架搭设:打拔钢管桩: 80根1600元/根=12.8万元贝雷搭拆 : 400 片200元/片=8万元安装浮吊运用费 27万元计68.6万元。两种方案对比表序号对比项目第一种方案(系杆现浇)其次种方案(少支架预制安装)1工况条件要求高:要两侧有交通条件并能供应混凝土、要完全断航要求低:要一侧有交通条件并能供应混凝土、间歇断航2工期成桥9个半月成桥4个半月3质量有较大的质量隐患质量有保证4平安施工期长,平安隐患大施工期短,平安隐患小5通航保证不能通航可以通航,只需间歇性断航6经济施工成本高,支架及吊装浮吊需171万元施工成本低,支架及吊装浮吊需68.6万元六、结束语 邵伯三线船闸进闸桥梁工程其次联系杆拱桥采纳少支架预制安装的设计及施工方案,于2010年4月份起先搭设支架,至2010年8月份完成系杆拱桥的施工。在质量、进度、平安、经济效益及通航保证等各个方面都取得了比较好的结果。对于工期要求紧的城区系杆拱桥而言,少支架预制安装的方案应是系杆拱桥施工的首选。
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