2022年拱桥专项施工专业技术方案 .pdf
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1、竹鹅溪综合治理工程(南支)石拱桥施工方案一、工程简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
2、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
3、) 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;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页10t 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
4、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
5、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2.0M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,要保持施工区精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页段交通顺畅。在临边位置,用2M 高围栏围护。在两端安设明显的安全标识
6、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
7、,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510m 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
8、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,小块石四周都要精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页有砂浆,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
9、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
10、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=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483.5 立杆钢管焊接而成,立杆间距为60cm ,上弦部分采用小精选学习资
11、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页横钢管与双106.3 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
12、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=697.670%=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=37.610009.8/(19 51)=380N 18 工字钢自重为 :236.6N/m (4)施工
13、人员、机具:q4=2KN/m2(5) 荷载组合底面模板及支架q1q2q4( 验算承载力及刚度 ) =15.191.4 0.32 =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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页之间,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
14、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12103N/mm2=12109N/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 23.5710.62 =-1.502KNm 底模应力 : =MMax/W W=100 32/6=150cm3=150103mm3=1.50210001000/150103mm3 =10N/mm215N/mm2(采用松木 ) 故
15、强度满足要求 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页2 模板刚度验算fMax=Kfql4/(100EI) I=10033/12=225cm4=22510-8m4fMax=0.9923.57 10000.64/(100 1010922510-8) =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 10.5m3.84kg/m=20.152KN 按近似公式计算 : 小横杆受力计算图1 强度验算Ma
16、x=PL/3.5W P=(4785.34 20.152 2.3 30 10.5) 1.2( 系 数 )/(5119)=6.85KN( 弓形木重量较小未考虑 ) Max=6.8510000.6/(3.55.08 10-6) =2.31108N/m2=231N/mm2235N/mm2 则强度满足要求 . 2 刚度验算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页fMax=PL2/(55EI)=6.851030.6/(55 12.19 10-82.1 1011) =0.0029m=2.9mm6.85KN( 小横杆最大支反力) 横杆跨
17、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: RmaxRC 6.85KN8KN Rmax: 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=7306N 精
18、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页18工字钢受力计算图1 强度验算MMax=ql2/8 6FL/8 =236.63.62 /8 673063.6/8 =236.63.62 /8 673063.6/8 =383.3+19726.2 =20109.5Nm =20.1095106Nmm =MMax/W W=185 103mm3 =20.1095106Nmm/185 103mm3=108.7N/mm2215N/mm2则强度满足要求 . 2 刚度验算fMax=5qL4/(384EI) (582-4)FL3/(384 8EI)
19、I=1660cm4=166010-8m4fMax=5236.6 3.64/(384 2.1 1011166010-8)17673063.63/(2304 2.1 1011166010-8) =0.14810-37.4710-3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 20 页=7.6210-3m=7.62mm3600/400=9mm 满足刚度要求 . 3 卸载支座反力RA =RB=qL/2+5F/2=252.5 3.6/2+5 7306/2=18719.5N=18.7195KN (7)拱架基础验算桥台砌筑至河道底标高后,即可开始拱
20、架基础的同步处理,清至河床面下 50cm ,投入片石挖掘机进行挤淤,在片石上铺碎石20cm至河床面,作为拱架基底,也作为永久河床面, 承载力应不小于 110KPa 。在桥梁上游50m处设围堰将河水改至已施工好的排污管内流走,减少河水对支架的冲击。在整个施工期间,应避免洪水冲击或漂浮物撞击,以保证拱架安全可靠。支架基础铺设好后,用全站仪在基础上放出各立杆的位置,立杆下采用铁路用沥青枕木铺垫, 宽 20cm 。基底承载力验算 : 作用在单榀拱架垫木上的力的总和F=51(立杆根数 )73061.4( 安全系数)=521648N 承载面积 S=30m( 垫木长 )0.2m(枕木宽)=6m2 P=521
21、648/6=87KPa110KPa (8)结论根据试定的脚手架、拱架及模板尺寸,进行拱架构件验算和地基验算,所取尺寸和参数满足要求,施工时可将横杆跨距调整为90cm 。该方案可行。5、拱架预压支架搭设完毕并铺好模板后,要对支架和拱架进行预压,已消除支架的非弹性变形及观测支架的弹性变形情况。支架预压采用拱石及砂袋,下面排一层拱石,厚约30cm ,上部采用编织袋装砂,预压总重为拱架承担拱圈荷载的1.3 倍,考虑到拱圈的分环砌筑,总重量按整个拱圈重量考虑,除 30cm拱石外,砂袋的码放高度1.1m。预压砂袋的加载顺序按计划砌筑顺序分段加载:首先加载拱脚部精选学习资料 - - - - - - - -
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