采用拱弦钢管搭设拱桥拱架 - 图文

采用拱弦钢管搭设拱桥拱架的施工工法

1 前言

现浇混凝土拱桥的施工方法分为有支架施工和无支架施工，中小跨径的拱桥多采用有支架施工，而拱架制作是有支架施工中的难点和重点，拱架的制作工艺和质量直接关系到整个支架系统的稳定性、变形量，对保证桥梁施工的安全和拱圈轴线的准确起着关键性作用。传统的拱架弧形部分采用弓形木制作。弓形木制作复杂，制作周期长；木材一次性投入大、且不能周转使用；拱架稳定性不强，变形量大，拱圈轴线的准确度得不到很好的保证。

枣庄市政在文化西路桥梁工程中大胆创新，采用拱弦钢管代替弓形木制作拱桥拱架，使拱架的稳定性大大提高，保证了拱桥施工的安全和拱圈质量，提前了施工工期。此工法在龙城路桥梁工程中得到了很好的应用和验证。现以龙城路桥梁工程为例介绍采用拱弦钢管搭设拱桥拱架的施工工法。

2 工法特点

2.1 拱弦钢管制作方便，拱架安装容易, 拱弦钢管可周转使用； 2.2 拱弦钢管拱架与满堂支架相结合，强度高、稳定性好、变形量小。

3 适用范围

适用于中小跨度的现浇钢筋混凝土拱桥。

4 工艺原理

加工与拱圈弧度相同的拱弦钢管，通过扣件把拱弦钢管和满堂支架钢管

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相连接形成一个整体，代替传统的弓形木制作拱架方法，使拱架的强度、稳定性得到了大大的提高。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

支架基础处理 满堂支架安装 拱弦钢管制作与安装 底模安装

混凝土浇注 支架预压 设置预拱度

5.2 操作要点

根据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》JGJ130-2011计算出龙城路拱桥的支架基础为20cmC25砼，满堂支架立杆间距为60cm×60cm、横杆步距为100cm，方木间距为30cm，底模厚度为1.8cm。 5.2.1 支架基础处理

1为保证支架基础在支架预压时有足够的强度，结合拱桥流水底板的处理，在20cmC25混凝土基础下做两层20cm厚三七灰土。

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支架卸落

2基础处理宽度应超出支架宽度每侧不小于1米。

3 支架基础、灰土地基应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202的相关规定。 5.2.2 满堂支架安装

1支架搭设时要按照《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》JGJ130-2011的要求进行施工。

2 在底板上用墨线弹出立杆的位置，根据立杆位置先搭设水平和横向扫地杆件，再搭设立杆和横杆。

3为增强支架的稳定性，必须搭设剪刀撑、斜撑，剪刀撑斜杆与地面的与地面的倾角应在45°-60°，每隔两排立杆搭设一组剪刀撑；斜撑在拱脚和L/4处，每隔一组立杆搭设一组斜撑，两组斜撑错开布设。

4 立杆与横杆必须用直角扣件扣紧，不得隔步设置或遗漏，相邻的接头位置应该错开布置在不同的步距内，与相应横杆的距离不宜大于步距的1/3。上、下横杆的接长位置错开布置在不同的立杆纵距中，与相近立杆的距离不大于纵距的1/3。

5 支架立杆搭设间距允许偏差应为±50mm；单根立柱搭设垂直度允许偏差应为3‰,；支架纵轴平面位置允许偏差应为27mm；支架钢管底模与地基的接触面上应保持平整。 5.2.3 拱弦钢管制作与安装

1 拱弦钢管制作

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(1) 拱弦钢管可在工厂进行加工，方便、快捷，提高效率。

(2) 拱弦钢管也可在现场加工；平整出一块场地，根据拱弦半径放出拱弦大样，根据拱弦大样进行加工。

拱弦内径=设计拱圈内径-方木高度-楔形木高度-模板厚度。 (3) 将千斤顶固定在拱弦大样曲线上，按照所放大样进行拱弦钢管的加工；拱弦钢管制作完成后，需现场再校核钢管的弧度，若弧度不合适，将拱弦钢管再用千斤顶进行微调，直至拱弦钢管和拱弦大样曲线重合为止。

（4）拱弦钢管制作曲率偏差为±30mm。 2 拱弦钢管安装

(1) 拱弦钢管安装前，先在桥两端准确放样出拱弦钢管的顶部和下部位置，桥两头各安装一组拱弦钢管，由这两组拱弦钢管带线确定其他拱弦钢管位置；若拱圈为半圆形，可以在桥两端定出拱桥圆心，带线画圆确定拱弦钢管位置。

(2) 根据桥两端拱弦钢管位置安装内部拱弦钢管，拱弦钢管间距为60cm。

(3) 拱弦钢管与立杆用旋转扣件连接，在拱弦钢管与立杆连接处用横杆将各片拱弦钢管连为一体，为防止横杆下

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滑，在立杆上紧靠横杆处增加一个顶托扣件。

（4）待拱弦钢管安装完成后，所有的连接扣件的螺丝必须检查一遍，检查时，前面一组人员检查后后面一组人员紧跟着再检查一遍，防止遗漏。 （5）拱架的标高偏差为+20mm，-10mm。 5.2.4 底模安装

1 拱架完成后，在拱架上铺设6×8cm方木作为龙骨，方木间距为30cm。

2 用8#铁丝将方木固定在拱架上后，再在方木上铺设底模，底模由2cm 厚竹胶板拼装，拼缝整齐、密实，防止漏浆。

3 底模铺设完成后，用水准仪测量拱脚、拱顶、L/4处底模的高程。高程误差必须小于20mm，符合《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008中的相关规定。 5.2.5 支架预压

1 预压前应对钢管满堂支架进行安全检查和验算。支架的强度、刚度和稳定性应满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ131-2011中的规定。

2 钢管满堂支架预压前，应制定安全隐患预防措施，施工过程中发现安全隐患时，必须立即停止预压，并按预案排除隐患。

3 预压荷载应为现浇砼拱圈自重及模板重量之和的1.1倍，预压荷载宜采用均布形；支架预压加载过程分3级进行，依次施加的荷载应为单元内预

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压荷载值的60%、80%、110%；每级加载完成后，应每隔12h对支架沉降量进行检测，当支架测点连续两次沉降差平均值均小于2mm时，方可继续加载；当连续三次各测点沉降量平均值累计小于5mm时，即认为支架变形已稳定，可停止观测。

4 根据现场情况，采取袋装石硝进行预压。在加载与卸载时应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ131-2011中6.3的相关规定；测点布设应符合JGJ131-2011中7.2的规定，本工程测点为每孔支架5排每排3点。

5 预压结束后，通过调整方木下方的木楔子调整底模的高程。底模调整高程时要根据预压结果在跨中设置一定预拱度，各跨的跨中按设计要求设置预拱度，预拱度在各跨按照二次抛物线分布。 5.2.6 混凝土浇筑

1采用混凝土泵车泵送商品混凝土，浇注拱圈时，混凝土进行对称、均衡地浇筑。

2混凝土坍落度控制在10-14cm 之间。

3 混凝土在振捣平整后即进行第一次抹面，在混凝土近初凝前进行第二次抹面，以防早期无水引起表面干裂。

4 混凝土浇筑完毕后，覆盖土工布或草袋进行洒水养护。洒水养生时间不少于7 天，养生期间要保持混凝土表面湿润。 5.2.9 支架卸落

1 支架在拱圈混凝土强度达到设计强度后进行卸落，在卸落时先卸掉木楔子后再卸落拱架。

2 在纵向应对称均衡卸落，在横向应同时一起卸落；卸落时从拱顶向拱

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脚依次循环卸落，多孔同时卸落，而且在整个卸架过程中必须有专人跟班指挥与检查。

6 材料及设备

6.1 材料

?48.3×3.6焊接普通钢管及对应的扣件、6×8cm杉方木、18mm厚竹胶板、木楔子、8#铁丝等。 6.2 设备

卷尺、墨斗、线坠、千斤顶、扳手、尼龙编织袋、电锯、手锤、DS3水准仪、3cm振捣器等。

7 质量控制

7.1 质量标准

7.1.1 钢管的外径、壁厚偏差应不大于0.36mm，应符合GB700-1989《碳素结构钢》和《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中的规定。 7.1.2 支架和拱架的安装应符合《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中的相关规定。

支架和拱架安装质量控制表

项目 1 2 检查项目 纵轴的平面位置 曲线形拱架的标高 规定值或允许偏差（mm） 跨度的1/1000或30 +20，-10 7.1.3 支架的强度、刚度、稳定性、安全性应符合《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中的规定。

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7.1.4 支架预压时，连续三次各测点沉降量平均值累计小于5mm，方可停止预压。

7.1.5 现浇钢筋混凝土拱圈的外观检测应符合下表：

现浇拱圈实测项目

7.2 质量控制要点

7.2.1 钢管、扣件进场后，及时检查钢管厚度、扣件扭矩力是否满足规范要求。

7.2.2 拱弦钢管在制作时，控制好每次弯制的千斤顶力度。 7.2.3 拱弦钢管在安装时必须通过旋转扣件与立杆、横杆牢固连接。 7.2.4 拱架在安装时应预留一定的施工预拱度。

7.2.5支架预压前，应对支架进行验算、安全检查，并制定相应的安全隐患预防措施，施工过程中发现安全隐患时，必须立即终止预压，并按预案排除隐患。

7.2.6 拱圈砼浇筑时，要严格控制各个浇筑段的顺序。

7.2.7 支架的卸落必须按照设计和有关规范规定的卸架顺序进行卸落。

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8 安全措施

8.1 安全措施应符合《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011、《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》JGJ130-2011和《钢管满堂支架预压技术规程》JGT194-2009中的相关规定。

8.2 所有的施工人员进场后，必须接受三级安全教育后方可进入工地施工。 8.3 支架搭设人员必须经过考核合格的专业架子工。架子工应持证上岗。 8.4 进入工地现场施工人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。 8.5 支架预压之前必须对其在预压荷载作用下的稳定性和承载能力进行验算和检查，满足稳定性、承载能力和安全要求后才能进行预压。

8.6 支架预压施工前，应进行详细的安全技术交底，落实所有安全技术措施和人身防护用品。

8.7 支架安装及拱圈浇筑砼前，应按专项方案对施工人员进行技术交底；砼浇筑顺序必须严格按照预定方案进行。

8.8 支架拆除前应对施工人员进行安全技术交底；支架拆除时必须严格按照专项方案中的拆除顺序进行。

8.9 工地临时用电应按《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46的相关规定执行。

9 环保措施

9.1 现场施工应符合《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146-2004中的相关规定。

9.2 工程开工时，应编制环保实施计划并对现场施工人员进行环保教育。 9.3 所有施工人员应保持现场卫生，生活垃圾均装入封闭垃圾箱，及时清运，

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不得随处抛散。

9.4 在支架上高空作业时严禁向外、向下抛物、抛油，污染河流。 9.5 控制有毒、有害废弃物随意排放，必须按照规定正确处理。

9.6 施工完成后，按计划撤除所有临建、机械及剩余建筑材料，清理建筑垃圾。

10 效益分析

采用拱弦钢管搭设拱架，安装和拆卸方便,多数钢管可周转利用，与同类型同跨径采用整体弓形木拱架相比，可节约用工、降低工程成本、减少木材的消耗，拱架的整体稳定性也更好。 10.1 经济效益

10.1.1 龙城路拱桥经济效益分析

龙城路拱桥为3跨实腹式无铰拱拱桥，跨径分别为9+10+9m，净失跨比为1/4。拱轴线采用圆弧线。拱架间距按照0.6m计算。

1 采用弓形木做木拱架的费用如下：

边跨拱盔部分的体积为：11 m2×27.02 m=297.22 m3 中跨拱盔部分的体积为：13.6 m2×27.02 m =367.47 m3 每方木拱盔的造价为：111.56 元

整个拱桥采用弓形木做木拱架的总费用为：

（297.22 m3×2+367.47 m3）×111.56元/ m3 =107311元 2 采用拱弦钢管做支架的费用

拱弦钢管按照立杆的间距布设，即0.6m，每跨需要27÷0.6=45排；拱弦钢管按照中跨2根6m搭接，边跨1根6m1根5m搭接，拱弦钢管的总长度

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为：45×12+45×11×2=1530 m

钢管材料费：1530 m × 23 元/m=35190元

钢管折旧费：1530 m × 3.84 kg/m ×1.5 元/kg = 8813元

拱弦钢管制作、搭设和拆除按每项每人每天40m计，拱弦钢管制作、安装、拆除费用为：（1530 m ÷ 40 m/人.天）×3×80 元/人.天= 9180 元

拱盔部分搭设钢管支架费用：

（297.22 m3×2+367.47 m3）×14.59元/ m3 =14034元 采用拱弦钢管搭设拱架的费用合计为: 35190+9180-8813+14034=49591元 3 采用拱弦钢管搭设拱架节约的费用为： 107311-49591 = 57720 元 10.1.2文化西路拱桥经济效益分析

文化西路拱桥为5跨实腹式无铰拱拱桥，跨径分别为8+10+13+10+8m，净失跨比为1/2。拱轴线采用圆弧线。拱架间距按照0.6m计算。

1 采用弓形木做木拱架的费用如下：

边跨拱盔部分的体积为：25.12 m2×32 m=803.84 m3 边中跨拱盔部分的体积为：39.25 m2×32 m=1256 m3 中跨拱盔部分的体积为：66.33 m2×32 m =2122.64 m3 每方木拱盔的造价为：111.56 元

整个拱桥采用弓形木做木拱架的总费用为：

（803.84 m3×2+1256 m3×2+2122.64 m3）×111.56元/ m3 =696393元 2采用拱弦钢管做支架的费用

拱弦钢管按照立杆的间距布设，即0.6m，每跨需要32÷0.6=54排；拱

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弦钢管按照边跨3根5m搭接，边中跨3根6m搭接，中跨3根6m和1根5m搭接，拱弦钢管的总长度为：（15×2+18×2+23）×54=4806 m

钢管材料费：4806 m × 23 元/m=110538元

钢管折旧费：4806 m × 3.84 kg/m ×1.5 元/kg = 27682元 拱弦钢管制作、搭设和拆除按每项每人每天40m计，拱弦钢管制作、安装、拆除费用为：（4806 m ÷ 40 m/人.天）×3×80 元/人.天= 28836 元

拱盔部分搭设钢管支架费用：

（803.84 m3×2+1256 m3×2+2122.64 m3）×14.59元/ m3 =91075元 采用拱弦钢管搭设拱架的费用合计为: 110538+27682-28836+91075=200459元 3 采用拱弦钢管搭设拱架节约的费用为： 696393-200459 = 495934 元 10.1.3 经济效益

龙城路拱桥节约的费用为57720元，文化西路拱桥节约的费用为495934元。由此可见，采用拱弦钢管搭设拱桥拱架所取得的经济效益非常显著，并且随着拱桥孔数的增加而增大、净矢跨比的增大而增大。 10.2 社会效益

采用拱弦钢管搭设拱架施工工法，在保证拱圈质量的基础上，提前了工期，受到建设单位及监理单位的一致好评。 10.3 节能与环保效益

采用拱弦钢管搭设拱架比传统的弓形木搭设拱架，可节省大量的木材，有利于保护森林资源，符合当今社会节能与环保的理念。

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11 应用实例

11.1 实例一

枣庄市市中新区龙城路桥梁工程为3跨9+10+9m实腹式无铰拱，设计宽27.02m，总长43.4m；净矢跨比为1/5。边跨圆弧半径6.525m，中跨圆弧半径7.25m；拱轴线均采用圆弧线；拱圈厚均为45cm，现场浇注施工。 11.2 实例二

枣庄市市中新区文化西路拱桥为5跨8+10+13+10+8m实腹式无铰拱，净失跨比为1/2。拱轴线采用圆弧线，8m跨拱圈厚40cm，10m跨拱圈厚50cm，13m跨拱圈厚55cm。桥梁总长度为54.6m，主拱净跨为13m，净矢高6.5m；拱圈均为现浇施工。

以上两个实例均采用拱弦钢管搭设拱架，现浇拱圈砼，在缩短工期的前提上，保证了拱圈砼质量、降低了施工成本，取得了显著的经济效益和社会效益，得到了社会各界的广泛好评。

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