下承式简支拱施工技术研究

谭飞

摘要：文章以新建潍坊至烟台铁路工程ZQSG-6标段大理路中桥64 m简支拱桥施工为例，分析了下承式简支拱的总体施工方案，以及以系梁支架施工、钢管拱肋施工、吊装施工技术为主的简支拱施工关键技术。通过对监测桥梁应力变化和寿命预测发现：梁体线形平顺，梁面标高变化幅度平缓，桥梁阶段最大误差在1.2 cm以内，梁面起伏位移、梁体各测试断面实际应力与理论计算结果基本一致，保证施工工艺的准确性。

关键词：下承式简支拱  系梁施工  拱肋施工  吊裝施工

中图分类号：U445.4   文献标识码：A

Research on the Construction Technology of the Through Simple-Supported Arch

TAN Fei

（Jiqing High-Speed Railway Co.， Ltd.， Jinan， Shandong Province， 250000 China）

Abstract： This paper takes the construction of the 64m simple-supported arch bridge in the middle bridge of Dali Road in the ZQSG-6 tender section of the newly-built Weifang to Yantai railway project as an example， and analyzes the overall construction scheme of the through simple-supported arch， and the key technologies of simple-supported arch construction focusing on tie-beam support construction technology， steel pipe arch rib construction technology and hosting construction technology. Through the prediction of the stress change and life of the monitored bridge， it is found that the beam body has a smooth linear shape， the change amplitude of beam surface elevation is gentle， the maximum error of the bridge stage is within 1.2 cm， and that the undulating displacement of the beam surface and the actual stress of each test section of the beam body are basically consistent with the theoretical calculation results， which ensures the accuracy of construction technology.

Key Words： Through simple-supported arch; Tie-beam construction; Arch rib construction; Hoisting construction

1 工程概况

潍坊至烟台铁路工程ZQSG-6标段大理路中桥，桥长66.5 m，起止里程DK212+115.00～DK212+181.84，孔跨布置1-64 m简支拱。桥梁基础为钻孔桩基础，桥台为双线一字形桥台，下承式简支拱。拱肋在横桥向内倾8度，呈提篮式样，拱顶处两拱肋中心距13.002 m[1-2]。矢跨比f/l=1/5，拱肋平面内矢高12.8 m，拱肋为二次抛物线，拱肋立面投影方程为： （m）。

2 簡支拱关键施工技术

2.1 总体施工流程

总体施工流程如图1所示。

2.2 系梁施工

在进行系梁施工前，需要进行桥梁中线的测量和放样，并在现场进行满堂盘扣支架位置的实测确定以及地基处理。系梁施工的工艺流程包括以下步骤：（1）对场地进行处理，然后进行支架的搭设和底模的安装，并进行预压；（2）吊装外侧模板，绑扎底板和腹板的钢筋，并安装预应力管道、下锚箱和拱脚；（3）安装模板，绑扎钢筋，并安装预应力管道、预埋件和预留孔；（4）在完成以上步骤后，需要对线形进行检查和调整，接着进行混凝土的浇筑，并进行养护；（5）进行预应力钢绞线的张拉和压浆，以完成系梁施工[3-4]。

2.2.1 支架搭设和预压

（1）支架搭设流程。

系梁支架体系采用满堂盘扣架，系梁盘扣支架横向间距0.6 m，纵桥向在两端5.4 m范围内加密，间距0.6 m，中间区域间距0.9 m，步距1.5 m。系梁盘扣架顶布置I20工字钢分配梁，长度18 m。系梁腹板下10 cm×10 cm方木间距20 cm，底板下10 cm×10 cm方木间距均为30 cm。系梁箱室内使用盘扣支架作为支撑，断面上横向、纵向间距均为90 cm，竖向步距为150 cm；支架每隔5跨设置剪刀撑；倒角模板使用2根钢管进行斜向支撑，与竖向钢管使用扣件进行固定，斜向钢管间距随倒角变化进行调整[5-7]。

（2）支架预压。

对于模板及其支架系统，需要进行加载预压，以确保支架系统具备足够的承载力和稳定性，同时消除支架系统的非弹性变形。此外，还需要监测支架系统的弹性变形沉降量，以确保系统的稳定性和安全性；预压加载按照梁体最大施工荷载的60%、100%、120%三级加载预压，记录变形，待支架的非弹性变形消除后方可卸载。

2.2.2 安装模板

系梁底模、内模、外模均采用15 mm厚竹胶板，底模腹板位置铺设10 cm×10 cm方木间距20 cm，底板位置铺设10 cm×10 cm方木作间距30 cm。内侧模面模利用10 cm×10 cm方木做背肋，竖向设置，纵向间距25 cm，采用双拼48 mm钢管做背楞，横向布置，竖向间距70 cm；腹板模板采用φ14对拉螺栓固定，横向竖向布置间距为60 cm×70 cm，次梁采用10 cm方木横向间距25 cm布置，主梁采用φ48 mm壁厚3.2 mm钢管竖向间距70 cm布置。系梁底板布置竖向钢筋支撑，直径为φ20 mm，在竖向支撑钢筋顶面焊接φ16 mm纵向水平钢筋，模板间缝隙用橡胶密封条填塞[8]。

在进行模板安装时，需要先铺好底模，并根据施工预留的沉降量和预弯度来调整底模标高。需要拼装外侧模板，并控制好模板的角度和标高，同时确保底模和外侧模板的连接牢固可靠。需要进行底板和腹板钢筋的绑扎工作，并使用汽车吊将预先加工好的内模吊装到系梁内，再人工配合汽车吊组拼系梁内模。模板需要安装在系梁箱室预留的上下人孔位置，以便于系梁内模板的拆除。在横向方向上，每3个箱室需要设置一个预留孔，预留孔需要顺桥向交错布置，并避开预应力管道和梁面预埋件位置[9-11]。预留孔的尺寸为80 cm×80 cm。系梁底板顶面应该采用敞开式布局，以防止浇筑腹板时压缩底板混凝土，导致上浮。在两侧底倒角处，需要临时加设30 cm宽的竹胶板压板，以确保模板稳定。最后，需要拼装端模。模板安装完毕后，还需要对其平面位置、顶部标高、节点联系和纵横向稳定性进行检查。

2.2.3 拱脚施工

系梁拱脚处及吊杆预埋件数量和种类繁多并且预埋位置的准确性会影响到后期拱肋的拼装及吊杆的安装，因此在系梁拱脚及其系梁浇筑的施工过程中，结合钢管拱的线型、吊杆的倾斜度及空间，加强预埋件施工的精确度[12]。

2.2.4 混凝土养护

混凝土带模养护，采用浇水、喷淋洒水进行保湿、潮湿养护，保证模板接缝处湿润；采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响而发生剧烈变化；在混凝土浇筑24～48 h后略微松开模板继续浇水养护至拆模后，养护时间不少于14 d。

2.3 钢管拱肋施工

钢管拱桥采用厂内分段预制，钢管拱的全部加工预制全部在基地内完成后，然后分批次、分节段运输，现场搭设临时支架进行安装，钢管拱由柱脚段向合龙段进行对称安装，横撑等结构同步于拱肋安装进行。

2.3.1 拱肋分段

拱肋单元节段的分段：将每幅拱肋分成2处拱脚段和5个单元节段，分段划分时，综合考虑上下拱肋管节错口，腹板的横向焊缝与钢管的环缝不应处于同一截面，焊缝间距不小于200 mm。

2.3.2 拱肋支架、拱脚安装

（1）在系梁上搭设临时支撑，钢支架采用钢管格构柱，主柱采用φ180 mm×10 mm圆管，斜撑采用φ133 mm×5 mm圆管，格构柱高度根据安装位置确定；通过桁架连接同侧纵桥向临时支架，共6组，桁架规格为φ133 mm×5 mm圆管。

（2）拱脚安装采用现场散拼法（上、下弦管及端头封板），厂内预制安装胎架。拱脚安装采用80 t汽车吊于地面进行单体吊装，单根拱管最重为2.834 t，最大作业半径22 m，起升高度20 m，主臂长度29 m，最大起重量4.7 t＞2.834 t（单管重量），安全系数1.65，满足吊装要求。

现场拼装方案如下：从拱脚处开始向跨中对称安装，同时安装K撑连接。在桥面上搭设支架，并使用两台100 t汽车吊在桥下小里程梁体两侧靠近系梁边缘进行吊装。将两片拱肋从拱脚到拱顶对称安装，全部拱肋吊装完成后进行节段的焊接。横撑及斜撑在相应管节安装后及时连接，以保证拱肋施工期间的横向稳定性[13-16]。

2.3.3 拱肋混凝土施工

钢管混凝土拱肋是拱桥的主要承重结构，其由钢管与混凝土组成的共同受力结构；钢管内的混凝土与钢管共同承担荷载。钢管拱肋混凝土泵送压注混凝土压注采用4台地泵进行施工，先对称泵送下管混凝土，下管混凝土强度达到100%后，再对称泵送上管混凝土，上管混凝土强度达到100%后，再对称泵送腹板混凝土。

2.4 吊装施工技术

2.4.1 吊杆设置及张拉

平行布置吊杆，共设9对吊杆，吊杆垂直梁面距离为5 m，横向内倾8°。吊索采用抗拉强度为1 670 MPa、疲劳应力幅200 MPa的PES（FD）7-109型低应力防腐拉索（平行钢丝束），钢丝和不锈钢护管采用双层HDPE护层。

钢管拱肋内混凝土达到设计强度的100%后，安装吊杆进行张拉，下端外套复合不锈钢管，配套使用LZM7-109型冷铸镦头锚。上端穿过拱肋，锚于拱肋上缘张拉底座，下端锚于系梁内固定底座。在梁部顶面上方同时进行单端张拉对称吊杆（即每次张拉4根）吊杆分两次张拉，吊杆张拉过程中需对吊索张拉力计算及检测，先进行2.5倍吊杆力进行抗拔试验，其次进行下锚箱施工，最后按要求对焊缝进行超声波检测。

2.4.2 预拱度的布置与位置

在施工过程中和预应力张拉完成后，上部构造会发生一定的变形。为确保上部构造在预应力张拉完成后能够达到设计要求的线形，需要在支架和模板施工时设置预拱度。

3 现场监测

3.1 主体线形监测

在梁部布置应力监测点以控制截面布置，以观察截面的应力变化和分布情况，并与理论计算值进行比较，以预测结构构件的可靠度、稳定性和安全性，以确保桥梁符合设计要求。

（1）满足设计规范要求，梁体线形应该平顺，接近理想线形。梁面标高变化幅度应平缓，桥梁阶段最大误差不超过1.2 cm。

（2）在施工过程中，梁体的位移应基本一致于理论计算結果，预测结果也应准确可靠，以确保后期线形满足运营要求。

3.2 主体应力监测

每个测试断面的应力监测结果应记录下来，其中1-1至4-4测试截面的应力数据应进行处理，应力以受拉为负，受压为正，如表1所示：

在大理路中桥64 m简支拱桥的施工过程中，对梁体应力进行了连续监测，从而保障了本桥施工过程中的安全性。

（1）针对各测试断面混凝土实际应力与理论数据的对比，结果表明各断面应力测点的应力增长趋势与理论趋势相同。通过表3可以看出，在成桥阶段梁体各测试断面实际应力与理论应力基本一致。

（2）混凝土的收缩和徐变对测试结果会产生较大的影响。因此，在分析实测数据时，需要剔除这部分影响。经过分析，结果显示，由于混凝土的收缩和徐变所导致的结构非受力部分应变占全部应变的30%～40%。

4 结论

以新建潍坊至烟台铁路工程ZQSG-6标段大理路中桥64 m简支拱桥施工为例，简要介绍下承式简支拱施工技术。

（1）施工提出包含下承式简支拱的总体施工方案、系梁支架施工、钢管拱肋施工、拼装施工技术、吊装施工技术和预拱度设置为主的关键技术，为以后类似工程项目提供技术支持。

（2）施工现场检测，梁体线形平顺，梁面标高变化幅度平缓，桥梁阶段最大误差在1.2 cm以内，位移与理论计算结果基本一致；成桥阶段梁体各测试断面实际应力与理论应力基本一致，满足运营要求，佐证简下承式简支拱施工技术的可行性。

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