大跨度混凝土拱桥支架验算及施工工艺探讨.doc

大跨度混凝土拱桥支架验算及施工工艺探讨 摘要：大跨度混凝土拱桥结构因诸多优点，目前广泛应用于高速公路上跨天桥及被交道上跨主线分离式立交桥、市政桥梁建设上。扣件式钢管支架在大跨度混凝土拱桥应用中的受力分析，并结合具体工程实例，对其施工工艺进行探讨，为大跨度混凝土拱桥施工提供参考。 关键词：大跨度 拱桥 荷载 支架 验算 工艺 1.概述 大跨度钢筋混凝土拱桥以其合理的结构受力特点及优美的外观，目前广泛应用于高速公路上跨天桥及被交道上跨主线分离式立交桥、市政桥梁建设上。上海至武威国家重点公路信阳至南阳高速公路，其中高速公路上跨天桥及被交道上跨主线分离立交桥中有数十座采用混凝土拱桥的结构形式，不仅成为高速公路的一道风景，而且通过视觉变化可以减轻司机在高速公路行驶过程中的疲劳程度。结合工程实践，现对其主要施工工艺试做如下分析、总结。以K39+080上承式拱桥为例进行详细说明。 1.1.技术标准 桥面宽度：净宽7.5m+2×0.5m防撞栏，总宽度8.5m； 桥长：84.18 m； 设计荷载：公路Ⅱ级；桥面横坡： 双向1.5%；桥面纵坡： 跨中为变坡点，双向0.5%。 1.2.结构特点 该种型式分离式立交桥上部采用上承式拱桥钢筋混凝土结构，主拱圈跨度58m，矢高9.667m，矢跨比为1/6，采用现浇钢筋混凝土空心截面，按悬链线无铰拱设计计算，截面厚1米，拱座为重力式基础。桥面板采用现浇钢筋混凝土，截面高0.45m。桥面板和主拱圈之间通过立墙传递压力，立墙厚0.5m，宽5m。 2.施工准备 2.1.材料准备：模板采用竹胶板，扣件式钢管支架。 2.2.设备准备：发电机发电，混凝土输送车运输混凝土，吊车配合吊斗入模。 2.3.人员准备：选择有多年高速公路施工经验的施工队，钢筋加工及绑扎班30人，支架模板班40人，混凝土班20人。 3.施工方法： 主拱圈施工顺序：分为三段两环进行施工，预留两个间隔槽。 3.1.施工工艺流程（见图3） 3.2.主拱圈的施工 主拱圈跨径直58m，矢高9.667m，矢跨比1/6，采用现浇钢筋混凝土空心截面，截面厚1m。按悬链线无铰拱设计计算。 3.2.1.主拱圈支架的设计 主拱圈现浇支架采用满堂扣件式钢管支架，钢管采用φ48mm、壁厚3.5mm。扣件式钢管支架由立杆、小横杆（垂直桥轴线方向）、大横杆（顺桥轴线方向）、剪刀撑、斜撑组成。立杆间距0.5m，小横杆间距为L=0.5m，大横杆间距=1.5m。支托上铺10×10cm方木，再铺竹胶板，其板厚δ=12mm。由于该分离立交位于挖方段，地质条件较好，立杆下采用铺设10×20cm木垫板。 底模、侧模及内模均采用厚δ=12mm的竹胶板，横纵主次肋采用8×10cm方木，其重量按60kg/m2。 施工荷载（包括施工人员及其设备、运输工具等荷载）按2KN/m2考虑。 3.2.2.立杆竖向承载力验算 在C-C变截面最大处立杆受力最大，以此处计算混凝土荷载。 混凝土荷载：q1=1.2×0.5×25=15.00KN/m 底模荷载：q2=0.5×0.06×10=0.3KN/m 侧模荷载：q3=1.2×0.5×0.06×10=0.36KN/m 施工荷载：q4=0.25×2.0=0.5KN/m 立杆φ48×3.5mm的物理性能如下： 净截面： 回转半径： 长细比： 由《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025）附表中查得轴心受压构件稳定系数：φ=0.774 [N]=×A×φ=235×103×489.3×10-6×0.774=88.998KN [N]——立杆轴向压力容许值 ——立杆Q235钢材屈服点强度，为235MPa。 Q= (q1+ q2+ q3+q4)×0.5=(15.313+0.3+0.368+0.5)×0.5=8.08KN Q < [N]，所以单根钢管立柱的承载能力符合要求。 3.2.3.地基承载力验算： 经验算，地基承载力符合要求。 3.2.4.顶端小横杆计算 φ48mm、壁厚3.5mm钢管的力学性能 惯性矩： 计算截面抵抗矩： 钢材弹性模量：E=2.1×105MPa ——钢材屈服点强度，为235MPa。 ——容许挠度，取3mm。 强度验算： 刚度验算： 经验算小横杆的强度及刚度均满足要求。 3.2.5.纵向水平大横杆计算：（按三跨连续梁计算） 强度验算： 刚度验算： 经验算大横杆的强度及刚度均满足要求。 3.2.6.扣件抗滑承载力验算： R=8.08KN≤[Rc]=8.5KN 经验算扣件抗滑承载力满足要求。（根据现场施工经验一般采用双扣件加固） 3.2.7.施工预拱度验算： 施工设计图中已提供50mm的预拱度考虑了结构的永久荷载及基本可变荷载所产生的弹性挠度值。所以本方案仅计算拱架和支架的弹性和非弹性变形的影响。 拱架和支架的弹性挠度值的计算 立杆内的压应力 立杆