浅谈钢管混凝土拱桥施工方法

第一篇：浅谈钢管混凝土拱桥施工方法

摘 要：本文主要对钢管混凝土拱桥的施工方法及施工要点进行了研究说明，结合钢管混凝土拱桥的理论基础，对钢管混凝土拱桥的施工方法进行了理论和计算方法的阐述。

关键词：钢管混凝土 拱桥 施工

一、绪论

钢管混凝土是在薄壁圆形钢管内填充混凝土而形成的一种组合材料，它一方面借助内填混凝土增强钢管的稳定性，同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使其具有更高的抗压强度和变形能力。

钢管混凝土在桥梁工程中的应用已有一百多年的历史。早在1879年，英国的severn铁路桥建设中就采用了钢管桥墩，当时在管中灌注混凝土，主要用来防止内部锈蚀并承受压力。20世纪30年代末期，前苏联用钢管混凝土建造了跨度101m的公路拱桥和跨度140m的铁路拱桥。我国从1959年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用，进入20世纪80年代，钢管混凝土在桥梁工程中的应用开始得到研究，据不完全统计，在20年内，建成了200余座不同跨径、不同结构体系的钢管混凝土拱桥，2005年建成的重庆巫山长江大桥，主跨达460m。钢管混凝土拱桥之所以得到如此快的发展，归纳起来有以下几个方面的原因：

（一）跨度适应能力强；

（二）承载能力大，施工快捷；

（三）地基适应性好；

（四）造型优美；

（五）有较成熟的施工技术作支撑。

钢管混凝土拱桥工程实例 序号 桥名 建成时间 主跨（m）矢跨比（m）结构形式 1 四川泸州合江长江大桥 518 中承式 2 重庆巫山长江大桥 2005 460 1/3.8 中承式 3 湖北宜昌支井河大桥 2009 430 1/6 上承式 4 湖南湘潭莲湘大桥 388 1/5.19 中承式 5 湖南茅草街大桥 2006 368 1/5 中承式

二、钢管混凝土拱桥施工要点

（一）钢管拱肋制作

钢管拱肋制作是钢管混凝土拱桥施工中的重要工序和施工质量控制的关键环节。钢管拱肋制作属于钢结构加工部分，钢管切割、焊接技术要求高，一般应由具有较强钢结构加工能力的单位完成，焊接工人应持证上岗。

钢管拱肋制作方法有工厂制作和施工现场制作两种方式，究竟选择何种制作方法，应根据桥梁的结构特点、施工单位的技术水平、施工现场的运输条件、钢管拱肋的安装工艺和经济指标等综合确定。

工厂化制作的好处在于：能使产品制作处于较稳定的生产流水线上，人员、生产设备和检测设备配置等方面能得到保证；工厂制作受温度变化、湿度、粉尘等不利环境的影响较现场制作要小得多；可以按照规范的作业程序进行日常生产组织管理；场地建设和制作加工所需的设备运输费用低。不足之处在于：成品或半成品的构件需通过陆地或水运运输到安装现场，运输费用高，出现部分损伤和损坏的风险性较大。现场加工制作需要较大的生产场地，受现场施工条件局限，大型加工设备投入、试验检验手段、环保和安全及职业健康管理等方面不如加工化制作完善，运输成本较低，但增加了场地建设费用和较多的辅助施工费用。

用于钢管混凝土拱桥拱肋中的钢管有螺旋焊钢管、直缝焊钢管和无缝钢管三种。管径较大的弦管和腹杆通常采用有缝钢管，管径小的钢管宜采用无缝钢管。螺旋焊接加工费用较低，管节较长（一般为12~20m），成管焊缝质量容易控制，也有利于钢管与混凝土的共同作用。

将拱肋弦管加工成曲线的方法有热加工和冷加工两种方式，即热煨弯成型技术和以直代曲多段短钢管对接拟合拱轴线成型技术。钢管弯曲应按《铁路钢桥制造规范》（tb 10212-2009）规定执行。以直代曲方法适合于直管焊接的钢管来加工制作拱肋弦管，这种方法具有工艺简单、设备投入少、加工速度快、对钢材损伤小、施工成本低等优点，但直管连接处有凸点，拱轴线形不连续。当直缝焊接管管节较长时，也应将其弯成弧形。

钢管弯制完成后，与已经加工好的其他部件进行组装，形成单节段拱肋。单节段组装方式有卧式拼装和立式拼装两种。卧式拼装是将钢管拱肋侧向翻转90°，把立面改成平面进行加工制作。国内钢管拱肋桁架的拼装，通常用于采用无支架缆索吊装、支架安装工艺的钢管拱桥。卧式拼装方式降低了钢管拱肋节段重心位置和拼装作业高度，便于施工操作和控制，能充分利用自动焊接和起重设备进行作业，起到了提高焊接质量和降低安全风险的作用。立式拼装是按照钢管拱肋曲线搭设拱形工作支架，使钢管拱肋节段保持立面姿态进行零部件组装的方式。采用该方式加工制作时，由于钢管拱肋节段中心高，稳定性较差，高空作业量增加，作业难度大，故在安全技术方面需要制定相应的措施保证拱肋在立式姿态下稳定；同时工作支架也需要专门设计，耗用的施工辅助材料较多，成本较高。立式拼装主要用于受场地使用要求限制或受安装工艺限制的钢管拱桥。

第二篇：苏州河桥钢管混凝土拱桥设计与施工

1、概述

苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭 铁路苏州河桥桥位，与苏州河正交。桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。河道通航标准为通航水位3.5m，Ⅵ级航道，净宽20m，净 高>=4.5m；两岸滨河路规划全宽20m（机非混行），其中机动车道宽8m；两侧非机动车道宽各3m；人行步道宽各3m；两岸滨河路机动车道净 高>=4.50m，非机动车道净高>=3.50m，人行道净高>=2.5m.桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组 合体系桥，桥梁全长114m，宽12.5m.外部结构体系为连续梁，即拱脚与桥墩处以支座连接，内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构 体系。

2、钢管混凝土拱桥设计

2.1桥型选择本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新，桥梁造型与周围环境相协调，桥式方案力求新颖独特，并充分体现现代化大都市的节奏与气派。

拱桥是一种造型优美的桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土 处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为 劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。

苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证，最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。以抗压能力高的钢管混凝土作为主 拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅 有很小的水平推力。拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接，以避免由于轨道交通无缝线路产生的纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂，克服了拱桥对基础的苛刻要求。

全桥总布置如图1：

2.2上部结构主桥为中承式拱桥，主拱理论轴线为二次抛物线，矢跨比为1：4，其中桥面以下部分采用C50钢筋混凝土结构，截面为带圆角的矩形 截面。桥面以上部分采用钢管混凝土结构，钢管截面为圆端形，采用A3钢，钢管壁厚16mm，外涂桔红色漆，内填C55微膨胀混凝土。

边拱矢跨比为1：7.4，理论轴线为二次抛物线，截面采用钢筋混凝土矩形截面，按偏心受压构件设计。拱上立柱采用圆形截面钢管混凝土立柱，下端与边拱肋固结，上端设聚四氟乙烯球冠形铰支座，与边纵梁铰接。

主拱每侧设7根吊杆，间距约6.4m，吊杆采用挤包双护层大节距扭铰型拉索，吊杆钢索双护层均为高密度聚乙烯护层（PE+PE桔红色），锚具为冷铸墩头锚。吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内，下端锚固在横梁底部。

主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑，每侧边拱设三道横撑，主拱设一道横撑，以增加全桥的稳定性。拱座采用钢筋混凝土结构，每墩设两个拱座。通过横撑相连。拱座施工时应预先埋好立柱钢管、主拱及边拱伸入拱座内的钢筋，准确对位。

桥面系为由边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成。边纵梁为箱形断面，边孔与边拱肋相接部分及中拱与边纵梁连接部分为矩形断面，采用C50级部 分预应力混凝土结构，在恒载及自重作用下为全截面受压构件。横梁采用C50级预应力混凝土结构，全桥共设小横梁15片，端横梁2片，中横梁与边纵梁接合处 2片。全桥共设四片小纵梁（全桥通长）与横梁固结在一起形成格构体系。桥面板采用C40级钢筋混凝土板，桥面板采用在格构系上现浇的方法处理。桥面板的钢 筋布置应采取防迷流措施。

桥面排水原则上采用“上水下排”，即横坡加导水槽方式，在桥梁横断面内设0.5%的横坡。承轨台每隔一定的距离断开，向两侧排水。

桥面上部建筑设施包括混凝土道床及轨道、通信信号电缆支架、隔音屏、防噪柱及接触网腕臂柱。桥面布置有：聚氨脂防水层、0.5%双向排水坡、落 水管、承轨台及钢轨、I字形钢筋混凝土柱、防噪屏及电缆支架等。每隔30～50m设接触网立柱一对，每隔1000m 左右布置一组接触网锚固立柱。桥上不设人行道及照明。

支座采用QGPZ盆式橡胶支座和QGBZ板式橡胶支座。

2.3 下部结构拱桥主墩基础采用桩基础，将⑨层粉细砂层作为桩基持力层，为满足桥梁上部钢轨对基础沉降的要求，经分析计算比较，采用桩径为D=0.8m的钻孔灌注桩，桩长67m，每个主墩12根桩，承台4.8×17.0×2.0m，边墩基础采用8根桩径D=0.8m钻孔灌注桩，桩长67m，承台4.35×16×2.0m，边墩及盖梁为双柱式钢筋混凝土结构。

3、结构分析

结构分析采用有限元程序SAP91进行三维空间计算，包括整体分析、稳定分析等，用桥梁专用平面分析程序PRPB和BSACS分别进行了验算。在计算时桥面以上主拱拱肋除按钢管混凝土设计外，还用类似于钢筋混凝土构件的方法进行施工计算，在截面形成阶段采用应力叠加法设计。钢管的套箍系数取 0.8.3.1 施工阶段计算本桥施工体系转换分五个阶段进行，施工中中孔利用既有铁路钢桥作支架，待新桥建成后拆除既有桥。

第一阶段：在支架上现浇两边段（立柱、拱、横梁）及全桥边纵梁，待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束。

第二阶段：将工厂内制造的主拱肋钢管，每侧7段，运到工地，在边纵梁上搭设支架拼装就位。空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处，再形成钢管 混凝土截面。待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆，给吊杆以初始张拉力，后锚固于主拱肋内。现浇中段横梁，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉 横梁预应力筋，浇全桥小纵梁，待混凝土达到设计强度后，张拉小纵梁内的预应力束。在每片边纵梁两端施加预应力，张拉两根预应力束。

第三阶段：张拉边纵梁内T2及B2各一束，铺装中孔桥面板后，拆除中拱支架。

第四阶段：拆除边拱支架，浇注全桥桥面板，张拉边纵梁内三根预应力束。

3.2 成桥阶段计算进行以下几方面的计算：

1.二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上；

2.支座沉降计算；

3.温度变化计算；

4.活载为轻轨列车荷载，每列最多八节，每节8轴，重车轴重170kN，轻车轴重80kN，双线荷载；

5.计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。

3.3 稳定性分析在本桥的稳定性方面，设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑，拱肋基础连成整体。全桥整体稳定分析采用SAP93曲屈稳定分析程序进行计算，弹性稳定系数10-12.3.4 桩基计算桩基设计从三方面控制：

1.地基承载力控制：Nd=（upfili+fipAp）/K；

2.桩身强度控制：s￡0.2R；

3.沉降控制：满足轨道变形的要求，控制在2cm.最终沉降量采用分层总和法计算，将桩基承台桩群与桩之间土作为实体深基础，且不考虑沿桩身的压力扩散角，压缩层厚度自桩端全断面算起，至附加压力等于土的自重压力的20%处。

沉降计算结果

4、施工关键问题

4.1 与既有铁路桥关系及处理苏州河桥桥位选择的目的即是利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥。

经调查得知：沪杭铁路内环线上既有的苏州河桥，建于1907年，基础桩采用木桩，上部结构于1994年更换新钢桁梁，钢桁梁为一孔跨度 44.34m的简支梁，其全长45.4m，桁高5.5m，采用高强螺栓连接。一孔重量为132.98t（包括东侧人行道及上弦检查走道，人行道 1.5m）。该桥为单线桥，设计活载为中活荷载。苏州河桥其南端接万航渡路平交道口，铁路通讯、信号电缆从桥下穿过，市区电线、高压线由桥侧上空跨过。

因此桥梁设计时应考虑两个问题，其一，如何使新桥在施工的各个阶段施加于支架上的荷载不超过旧有铁路桥的设计承载力，其二，保证旧桥拆除时不影响新桥的安全稳定。

设计时，每个施工阶段的计算均增加了一项，即验算旧桥的承载力，对支架拆除顺序进行了准确规定。但在施工时，有遇到以下问题：

1.根据现场量测结果，新桥纵轴线偏离老桥轴线（南端82mm，北端73mm），使得老桥偏心受力。

2.由于新桥全宽12.5m，而老桥全宽5.9m.新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面，故施工支架必须伸出老桥之外，采用I字钢横向架设于老桥顶上，以满足立模的需要和刚度要求。

3.由于老桥桁梁的两端为斜焊，上面不能架设I字钢，另外，既有人行道在施工期内又不能封闭，故必须对老桥进行接长处理，以满足架设I字钢和桥上支架与岸上满 堂支架连接的需要，老桥接长采取在上弦杆用2根并列的I200mm接出，梁端部和岸上的竖杆均采用Φ300mm的钢管，在梁的斜杆中间另加一根竖杆，各杆 件的连接均采取满焊的方式，并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定。

4.由于轨顶标高限制，老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小，架设施工支架I55 I 字钢后，仅剩32cm左右的间隙，故边纵梁底模下的纵向隔栅只能采用10X20cm的方木，在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木，用以调整梁底标高，同时便于以后拆模。

5.I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处，两端各挑出4.03-4.12m 和2.48-2.57m，为保证I字钢的稳固，在老桥桁梁处采用U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接，同时在I字钢下部，用75X75角钢纵向连接成整体，该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点。

6.在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死，以增加老桥钢梁的稳固。

由于施工时采取的施工方法使得施工荷载超过设计荷载，故设计单位根据施工方式及拆模顺序的要求，重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定。

4.2 预应力梁张拉预应力张拉时，应力应变实行双控，张拉程序为：0 初应力（0.1σk）1.0σk持荷5分钟锚固。设计取值已考虑锚固损失，故不采用超张拉。从0.1σk 至1.0σk的伸长量数值为控制值，该值与0.9σk的设计伸长值相比较，判断是否超标。施工单位也实测弹性模量，核算伸长量。

预应力张拉时按强度、龄期实行双控。强度要求达到100%，龄期控制在9-19天。

锚具供货厂家提供的夹片需片片检验硬度，并控制在允许范围内，现场按规定抽检。

4.3 钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注由于在旧桥上搭设施工支架，施工场地有限，钢管拱肋安装采取边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道，以及滑辘提升 措施的施工方案，取保安全施工。由于中承式拱与桥面连接处需三方向固接，即此处的结点需连接钢管拱、边纵梁、横梁与桥面以下钢筋混凝土拱肋，而边纵梁、横 梁为预应力梁，钢管拱内有加劲肋和钢筋，三者相连形成固接，要求强度和质量非常高，而钢管拱的安装精度控制为6mm，施工难度非常大。

同时，由于在同类型桥梁中，该桥的跨度较小，钢管断面不会很大，为方便混凝土灌注，同时考虑到景观问题，钢管断面选择为椭圆形断面，在混凝土灌注时要求严格控制骨料规格的要求，确保混凝土灌注均匀、饱满。

4.4 基础施工苏州河桥主墩距老桥基础很近，南主墩中心与老桥台边相距6.5m，北主墩中心与老桥台边相距5.8m，由于老钢桥将作为新建桥的临时施工支架，因 此施工中老桥不能受到扰动。同时进入汛期后，在主墩基础施工时也需确保防汛的要求，最后主墩施工采取如下措施：

a.采用沉井施工法，确保对土体的围护。

b.采用超长护筒（河床以下2.0m），确保不因渗水而产生塌孔。

c.采用沉井封底，克服因渗水而出现沉陷。

主墩总体施工顺序如下：沉井制作、沉井下沉、钻机操作平台布置、埋设护筒、沉井封底、钻孔桩施工、承台和拱墩施工。

4.5 施工监测由于该桥结构形式复杂，施工难度大，因此，施工时进行了以下监测：

1.徐变变形对梁、拱的徐变变形进行跟踪量测。分别在桥面边跨端部、边跨跨中、中墩支点处桥面、纵横梁与拱相交处、中跨中和拱顶处设8个测试断面，共23个点。

2.拱肋钢管截面应力监测。

3.施工过程中各个阶段拱脚实施变位、倾角监控。

4.现场实测钢管混凝土弹性模量发展曲线。

5、经济技术指标该桥全长114米，宽12.5 米，桥梁面积1425m2，桥梁总概算1216万元，综合经济指标为8300元/ m2.6、综合分析

钢管混凝土拱桥首次在轨道交通桥梁中（尤其是在上海这种软土地区）应用，是一种大胆的尝试，它主要有以下几个特点：

1.桥梁造型优美：飞鸟式钢管拱桥横跨苏州河，形成明珠线的一道风景；

2.以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。克服了拱桥对基础的苛刻要求。

3.利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥，解决了水上施工的难点。

第三篇：钢管混凝土拱桥设计研究的论文

摘要：介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-苏州河桥（25m+64m+25m）的三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥的设计特点，施工阶段划分及结构分析过程和施工难点处理措施。

关键词：钢管混凝土结构;拱桥；设计与施工；徐变控制;

1概述

苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位，与苏州河正交。桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。河道通航标准为通航水位3.5m，Ⅵ级航道，净宽20m，净高>=4.5m；两岸滨河路规划全宽20m（机非混行），其中机动车道宽8m；两侧非机动车道宽各3m；人行步道宽各3m；两岸滨河路机动车道净高>=4.50m，非机动车道净高>=3.50m，人行道净高>=2.5m。桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥，桥梁全长114m，宽12.5m。外部结构体系为连续梁，即拱脚与桥墩处以支座连接，内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。

2钢管混凝土拱桥设计

2.1桥型选择

本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新，桥梁造型与周围环境相协调，桥式方案力求新颖独特，并充分体现现代化大都市的节奏与气派。

拱桥是一种造型优美的桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。

苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证，最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接，以避免由于轨道交通无缝线路产生的纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂，克服了拱桥对基础的苛刻要求。

全桥总布置如图1：

2.2上部结构

主桥为中承式拱桥，主拱理论轴线为二次抛物线，矢跨比为1:4，其中桥面以下部分采用C50钢筋混凝土结构，截面为带圆角的矩形截面。桥面以上部分采用钢管混凝土结构，钢管截面为圆端形，采用A3钢，钢管壁厚16mm，外涂桔红色漆，内填C55微膨胀混凝土。

边拱矢跨比为1:7.4，理论轴线为二次抛物线，截面采用钢筋混凝土矩形截面，按偏心受压构件设计。拱上立柱采用圆形截面钢管混凝土立柱，下端与边拱肋固结，上端设聚四氟乙烯球冠形铰支座，与边纵梁铰接。

主拱每侧设7根吊杆，间距约6.4m，吊杆采用挤包双护层大节距扭铰型拉索，吊杆钢索双护层均为高密度聚乙烯护层（PE+PE桔红色），锚具为冷铸墩头锚。吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内，下端锚固在横梁底部。

主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑，每侧边拱设三道横撑，主拱设一道横撑，以增加全桥的稳定性。拱座采用钢筋混凝土结构，每墩设两个拱座。通过横撑相连。拱座施工时应预先埋好立柱钢管、主拱及边拱伸入拱座内的钢筋，准确对位。

桥面系为由边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成。边纵梁为箱形断面，边孔与边拱肋相接部分及中拱与边纵梁连接部分为矩形断面，采用C50级部分预应力混凝土结构，在恒载及自重作用下为全截面受压构件。横梁采用C50级预应力混凝土结构，全桥共设小横梁15片，端横梁2片，中横梁与边纵梁接合处2片。全桥共设四片小纵梁（全桥通长）与横梁固结在一起形成格构体系。桥面板采用C40级钢筋混凝土板，桥面板采用在格构系上现浇的方法处理。桥面板的钢筋布置应采取防迷流措施。

桥面排水原则上采用“上水下排”，即横坡加导水槽方式，在桥梁横断面内设0.5%的横坡。承轨台每隔一定的距离断开，向两侧排水。

桥面上部建筑设施包括混凝土道床及轨道、通信信号电缆支架、隔音屏、防噪柱及接触网腕臂柱。桥面布置有：聚氨脂防水层、0.5%双向排水坡、落水管、承轨台及钢轨、I字形钢筋混凝土柱、防噪屏及电缆支架等。每隔30~50m设接触网立柱一对，每隔1000m左右布置一组接触网锚固立柱。桥上不设人行道及照明。

支座采用QGPZ盆式橡胶支座和QGBZ板式橡胶支座。

2.3下部结构

拱桥主墩基础采用桩基础，将⑨层粉细砂层作为桩基持力层，为满足桥梁上部钢轨对基础沉降的要求，经分析计算比较，采用桩径为D=0.8m的钻孔灌注桩，桩长67m，每个主墩12根桩，承台4.8×17.0×2.0m，边墩基础采用8根桩径D=0.8m钻孔灌注桩，桩长67m,承台4.35×16×2.0m，边墩及盖梁为双柱式钢筋混凝土结构。

3结构分析

结构分析采用有限元程序SAP91进行三维空间计算，包括整体分析、稳定分析等，用桥梁专用平面分析程序PRPB和BSACS分别进行了验算。在计算时桥面以上主拱拱肋除按钢管混凝土设计外，还用类似于钢筋混凝土构件的方法进行施工计算，在截面形成阶段采用应力叠加法设计。钢管的套箍系数取0.8。

3.1施工阶段计算

本桥施工体系转换分五个阶段进行，施工中中孔利用既有铁路钢桥作支架，待新桥建成后拆除既有桥。

第一阶段：在支架上现浇两边段（立柱、拱、横梁）及全桥边纵梁，待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束。

第二阶段：将工厂内制造的主拱肋钢管，每侧7段，运到工地，在边纵梁上搭设支架拼装就位。空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处，再形成钢管混凝土截面。待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆，给吊杆以初始张拉力，后锚固于主拱肋内。现浇中段横梁，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉横梁预应力筋，浇全桥小纵梁，待混凝土达到设计强度后，张拉小纵梁内的预应力束。在每片边纵梁两端施加预应力，张拉两根预应力束。

第三阶段：张拉边纵梁内T2及B2各一束，铺装中孔桥面板后，拆除中拱支架。

第四阶段：拆除边拱支架，浇注全桥桥面板，张拉边纵梁内三根预应力束。

3.2成桥阶段计算

进行以下几方面的计算:

1.二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上；

2.支座沉降计算；

3.温度变化计算；

4.活载为轻轨列车荷载，每列最多八节，每节8轴，重车轴重170kN，轻车轴重80kN，双线荷载；

5.计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。

3.3稳定性分析

在本桥的稳定性方面，设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑，拱肋基础连成整体。全桥整体稳定分析采用SAP93曲屈稳定分析程序进行计算，弹性稳定系数10-12。

3.4桩基计算

桩基设计从三方面控制：

1.地基承载力控制：Nd=(up?fili+fipAp)/K;

2.桩身强度控制：s?0.2R；

3.沉降控制：满足轨道变形的要求，控制在2cm。

最终沉降量采用分层总和法计算，将桩基承台桩群与桩之间土作为实体深基础，且不考虑沿桩身的压力扩散角，压缩层厚度自桩端全断面算起，至附加压力等于土的自重压力的20%处。

沉降计算结果

4施工关键问题

4.1与既有铁路桥关系及处理

苏州河桥桥位选择的目的即是利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥。

经调查得知：沪杭铁路内环线上既有的苏州河桥，建于1907年，基础桩采用木桩，上部结构于1994年更换新钢桁梁，钢桁梁为一孔跨度44.34m的简支梁，其全长45.4m，桁高5.5m，采用高强螺栓连接。一孔重量为132.98t（包括东侧人行道及上弦检查走道，人行道1.5m）。该桥为单线桥，设计活载为中活荷载。苏州河桥其南端接万航渡路平交道口，铁路通讯、信号电缆从桥下穿过，市区电线、高压线由桥侧上空跨过。

因此桥梁设计时应考虑两个问题，其一，如何使新桥在施工的各个阶段施加于支架上的荷载不超过旧有铁路桥的设计承载力，其二，保证旧桥拆除时不影响新桥的安全稳定。

设计时，每个施工阶段的计算均增加了一项，即验算旧桥的承载力，对支架拆除顺序进行了准确规定。但在施工时，有遇到以下问题：

1．根据现场量测结果，新桥纵轴线偏离老桥轴线（南端82mm，北端73mm），使得老桥偏心受力。

2．由于新桥全宽12.5m，而老桥全宽5.9m。新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面，故施工支架必须伸出老桥之外，采用I字钢横向架设于老桥顶上，以满足立模的需要和刚度要求。

3．由于老桥桁梁的两端为斜焊，上面不能架设I字钢，另外，既有人行道在施工期内又不能封闭，故必须对老桥进行接长处理，以满足架设I字钢和桥上支架与岸上满堂支架连接的需要，老桥接长采取在上弦杆用2根并列的I200mm接出，梁端部和岸上的竖杆均采用300mm的钢管，在梁的斜杆中间另加一根竖杆，各杆件的连接均采取满焊的方式，并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定。

4．由于轨顶标高限制，老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小，架设施工支架I55I字钢后，仅剩32cm左右的间隙，故边纵梁底模下的纵向隔栅只能采用10X20cm的方木，在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木，用以调整梁底标高，同时便于以后拆模。

5．I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处，两端各挑出4.03-4.12m和2.48-2.57m，为保证I字钢的稳固，在老桥桁梁处采用U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接，同时在I字钢下部，用75X75角钢纵向连接成整体，该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点。

6．在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死，以增加老桥钢梁的稳固。

由于施工时采取的施工方法使得施工荷载超过设计荷载，故设计单位根据施工方式及拆模顺序的要求，重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定。

4.2预应力梁张拉

预应力张拉时，应力应变实行双控，张拉程序为：0初应力（0.1σk）1.0σk持荷5分钟锚固。设计取值已考虑锚固损失，故不采用超张拉。从0.1σk至1.0σk的伸长量数值为控制值，该值与0.9σk的设计伸长值相比较，判断是否超标。施工单位也实测弹性模量，核算伸长量。

预应力张拉时按强度、龄期实行双控。强度要求达到100%，龄期控制在9-19天。

锚具供货厂家提供的夹片需片片检验硬度，并控制在允许范围内，现场按规定抽检。

4.3钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注

由于在旧桥上搭设施工支架，施工场地有限，钢管拱肋安装采取边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道，以及滑辘提升措施的施工方案，取保安全施工。由于中承式拱与桥面连接处需三方向固接，即此处的结点需连接钢管拱、边纵梁、横梁与桥面以下钢筋混凝土拱肋，而边纵梁、横梁为预应力梁，钢管拱内有加劲肋和钢筋，三者相连形成固接，要求强度和质量非常高，而钢管拱的安装精度控制为6mm，施工难度非常大。

同时，由于在同类型桥梁中，该桥的跨度较小，钢管断面不会很大，为方便混凝土灌注，同时考虑到景观问题，钢管断面选择为椭圆形断面，在混凝土灌注时要求严格控制骨料规格的要求，确保混凝土灌注均匀、饱满。

4.4基础施工

苏州河桥主墩距老桥基础很近，南主墩中心与老桥台边相距6.5m，北主墩中心与老桥台边相距5.8m，由于老钢桥将作为新建桥的临时施工支架，因此施工中老桥不能受到扰动。同时进入汛期后，在主墩基础施工时也需确保防汛的要求，最后主墩施工采取如下措施：

a.采用沉井施工法，确保对土体的围护。

b.采用超长护筒（河床以下2.0m），确保不因渗水而产生塌孔。

c.采用沉井封底，克服因渗水而出现沉陷。

主墩总体施工顺序如下：沉井制作、沉井下沉、钻机操作平台布置、埋设护筒、沉井封底、钻孔桩施工、承台和拱墩施工。

4.5施工监测

由于该桥结构形式复杂，施工难度大，因此，施工时进行了以下监测：

1.徐变变形

对梁、拱的徐变变形进行跟踪量测。分别在桥面边跨端部、边跨跨中、中墩支点处桥面、纵横梁与拱相交处、中跨中和拱顶处设8个测试断面，共23个点。

2.拱肋钢管截面应力监测。

3.施工过程中各个阶段拱脚实施变位、倾角监控。

4.现场实测钢管混凝土弹性模量发展曲线。

5经济技术指标

该桥全长114米，宽12.5米，桥梁面积1425m2，桥梁总概算1216万元，综合经济指标为8300元/m2。

6综合分析

钢管混凝土拱桥首次在轨道交通桥梁中(尤其是在上海这种软土地区)应用，是一种大胆的尝试，它主要有以下几个特点：

1.桥梁造型优美:飞鸟式钢管拱桥横跨苏州河，形成明珠线的一道风景；

2.以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。克服了拱桥对基础的苛刻要求。

3.利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥，解决了水上施工的难点。

参考文献

1.上海城市轨道交通明珠线苏州河桥施工设计总说明，1998年4月。

2.陈宝春,钢管混凝土拱桥发展综述，《桥梁建设》，1997年第二期。

3.上海城市轨道交通明珠线苏州河桥施工组织设计，1998年6月。

第四篇：提篮式钢管混凝土拱桥上部结构施工技术汇报(鲁班奖)

提篮式钢管混凝土拱桥上部结构施工技术汇报（鲁班奖工程）

针对提篮式钢管混凝土拱桥上部结构施工的特点，研究制定了提篮拱桥钢结构现场卧式加工制作、焊接工艺规程及验收技术标准；研究开发了提篮拱桥拱肋单吊单扣安装关键技术；研究确定了特大跨径提篮式钢管混凝土拱桥管内混凝土配合比，提出了管内混凝土的分段连续顶升灌注技术。[创新成果]：

提篮式钢管混凝土拱桥钢结构制作 焊接工艺及检测、验收标准

缆索吊装系统的安装验收和试吊工艺 塔架受力及抗风计算 主索计算方法及接长方式 锚固体系设计 扣挂系统的设计

成拱过程监测系统及控制技术 拱肋安装工艺 钢管内混凝土设计 泵送工艺和质量检测 [创新点]：

实现了提篮拱桥钢管拱肋单肋单吊斜拉扣挂悬拼施工

通过偏心设置吊点及加以简单的辅助措施，完成了提篮拱钢管拱肋单吊段空间姿态的调整，从而使悬拼精度和速度与平行拱相近。提出了切线吊扣系统及适当增强缆风的方法，保证了提篮拱肋悬拼过程中的横向稳定。通过灌注顺序调整等措施，解决了倾斜拱肋管内混凝土灌注引起的侧向变形问题。

实现了拱肋卧式加工、运输、竖转起吊工艺，适应了场地的要求，大大降低了施工费用。……

共计220页

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图片节选：

第五篇：混凝土道路施工方法

混凝土道路施工

1、准备工作

施工前，对基层表面进行清理，使表面清洁无任何松散石料，遇有局部发软或松散的表面应将其铲除，然后用素砼填补。对所需的各类机械设备进行调试，以满足工程需要。

2、混合料配合比设计

根据技术规范和设计图纸要求，对进场砂、石材料进行颗粒分析、相对密度、石料压碎值试验、重型击实试验等多项技术指标试验。路面面层水泥必须采用经过监理工程师或业主批准的旋窑生产的425标号水泥，在进场后对此材料重新进行配合比设计和试验，配合比设计应由监理工程师批准且参加试验。根据配合比设计确定最佳水泥用量及各种材料用量。

3、施工

在路面基层施工完毕，达到养护期，经监理工程师批准后，方可进行路面混凝土面层的施工。

（1）立模板

根据测量放出的线位及标高，安装边模板。拟采用槽钢用做边模板，按预先规定的位置安放在基层上，两侧用铁钎打入基层以固定位置。模板顶面用水准仪检查其标高，不符合要求时予以调整，直到满足设计和规范要求。

模板的平面位置和高程控制都很重要，稍有歪斜和不平都会反映到面层，使其边线不齐、厚度不准和表面不到平整呈波浪形。因此，立模板是一项非常重要的工作，施工过程中要有专人经常校验，严格控制模板的位置。模板安装完毕后，模板内侧涂脱模剂。

（2）安设传力杆

当两侧模板安装好后，在需要设置传力杆的胀缝或缩缝位置上安置上安设传力杆。混凝土板连续浇筑时设置胀缝传力杆，一般是在嵌缝板上预留圆孔以便传力杆穿过；嵌缝板上面设木制式或铁制压缝板条；其旁再放一块胀缝模板，按传力杆位置和间距，在胀缝板下部挖成U形槽，使传力杆由此通过。

对于混凝土板不连续浇筑结束时设置的胀缝，宜用顶头木固定传力杆的安装方法。即在端模板外侧增设一块定位模板，板上同样按传力杆间距及杆径钻成孔眼，将传力杆穿过端模板孔眼并直到外侧定位模板孔眼。两模板之间可用按传力杆一半长度的模木固定。继续浇筑邻板时，拆除挡板、横木及定位模板，设置胀缝板，木制压缝条和传力套管。

（3）制备与运送混凝土混合料

拟采用带有全电脑自动计量装置混凝土拌合设备集中拌合混凝土混合料，自由卸车运输至浇筑地点。

混凝土的拌制过程中，关键要按配合比设计要求，准确掌握配合比，特别要严格控制水泥用量和用水量。每天开始拌制前，根据天气变化情况测定砂、石材料的含水量，以调整拌制时的实际用水量。运输过程中要注意防止出现离析现象。

（4）摊铺和振捣

混凝土混合料采用三轴摊铺仪摊铺。对三轴摊铺仪施工工艺作如下要求：

a.混凝土摊铺

混凝土混合料由自卸汽车直接分摊到基层上，如发现混合料离析，应人工用铁锹翻拌均匀。用铁锹摊铺时，应采用“扣锹”方式，严禁抛掷和搂耙，以防止离析。

混合料摊铺的松铺厚度，应根据试验路确定，其松铺系数一般可取1.05.应现场取摊铺混合料检查混凝土坍落度；现场制作抗折、抗压试件，以使准确检测铺筑的混凝土抗折强度或抗压强度。

b.混凝土振捣与表面整修

摊铺好的混凝土混合料，应立即用配套的排式振捣机进行均匀振捣。振捣时间和振捣速度经试验，可参考以下方式确定，以获得较理想的振捣效果。

排式振捣棒的有效作用半径为r，间距不大于1.5r，离模板边缘不超过0.8r，振捣机的移动速度v=1.5r/t，式中v不振捣机移动速度（m/s），r为振动棒有效作用半径（m），t为振动密实所必须的时间，一般取20～30s。并用202KW平板振捣器普振一遍。

经过上述初步振捣后，应检查混凝土表面的大致平整情况，对于明显的高或低由人工铲除或补平。工人应在横梁（板）上完成找平作业，不得直接踏入混凝土混合料中，严禁用纯水泥砂浆过行找平填补。

当混凝土表面找平后，可开始三轴摊铺仪作业，其作业单元长度

宜控制在20m左右，先按“前过振动，后退静滚”方式作业2～3遍后，再进行“前后静滚”整平作业。不允许用“后退静滚”作业方式，振动遍数不宜过多，以免混凝土表面提浆过多，而产生混合料分层现象。振动后应及时整平，以消除偏心轴振过后形成的浆条。

采用3～5米刮尺进行密实饰面，采用刮板和6.0米长直径10cm的钢管进行整平和收浆饰面，砂浆层厚度不宜小于2cm。

施工过程中要注意不能碰撞模板和传力杆，以避免模板移动变位。

（5）筑做接缝

a.胀缝：先浇筑胀缝一侧混凝土，取去胀缝模板后，再浇筑另一侧混凝土，钢筋支架浇在混凝土内不取出。压缝条使用前应涂废机油或其它润滑油，在混凝土振捣后，先抽动一下，而后在终凝前将压缝板条抽出。抽出时为确保两侧混凝土不被扰动，可用板条压住两侧混凝土，然后轻轻抽出压缝板条，再用铁抹板将两侧混凝土抹平整。缝隙上部浇灌填缝料，留在缝隙下部的嵌缝板用软木板等材料制成预制板。胀缝应与路面中心线垂直，并符合图纸要求。

b.纵横向缩缝即假缝：

拟用切缝法设置缩缝：在结硬的混凝土中用切缝机切割出要求深度的槽口。这种方法可保证缝槽质量和不扰动混凝土结构。用切割机进行切缝，一般在混凝土达到设计强度的25％～30％时进行。要掌握好锯割时间，过迟了，混凝土过硬而使锯片磨损过大且费工，且可能因混凝土收缩变化出现收缩裂缝。过早了，混凝土因未结硬，切割

时槽口边缘易产生剥落。合适的时间视气候条件和混凝土的坍落度而定，一般切割时间按100温度小时来控制。当然，还将根据气温变化、风力和混凝土混合料的含水量等具体情况控制。横向缝应与路面中心线垂直，并符合图纸要求。纵向缩缝设置拉杆时，拉杆应采用螺纹钢筋，并应设置在板厚中央。

c.纵向施工缝应平行于路中心线。若采用平缝，对已浇筑的混凝土板缝壁应涂副沥青，避免涂在拉杆上。浇筑邻板时，缝的上部应切割或压成规定深度的缝槽。设置拉杆时，应采用螺纹钢筋，且设置于板厚中央。横向施工缝在每天工作结束或浇筑工序中断超过30min混凝土已初凝时设置。位置与路面中心线垂直，避免多车道路面的施工缝设在同一横断面上。

（6）表面整修与防滑措施

混凝土终凝前必须用人工或机械抹平其表面。行用小型电动抹面 机进行粗光，而后再拖光带横向轻轻拖拉几次。

为了保证行车安全，使混凝土表面有粗糙的抗滑表面，在抹面后的面层上用拉纹滚子横向拖拉出深5～6mm的横槽。

（7）养生与填缝

为了防止混凝土中水蒸发过速而产生缩裂，并保证水泥水化过程的顺利进行，混凝土应及时养生。

采用草袋保养，即当表面已有相当硬度，用手指轻压，不出现痕迹时开始盖上草袋，而后每天均匀洒水数次，使其保持潮湿状态，养护14天左右。

填缝工作宜在混凝土结硬后进行。填缝前，首先将缝隙内泥砂杂物清除干净，然后浇灌填缝料。填缝料应与混凝土缝壁粘接紧密，其灌注深度为缝宽的2倍，当深度大于30～40mm时，可填入多孔柔性衬底材料。在夏季应使填缝料灌至与板面齐平，在冬季则应稍低于板面。填缝料应充分硬结后才能开放交通。填料采用监理工程师同意的填料。

混凝土强度达到设计强度的90％以上后，方能开放交通。

4、注意事项：

（1）保护好尚未达到强度的路面，绝不让车辆在上面行驶。

（2）各种缝的设置应该与路中心线平行或垂直，缝隙壁必须垂直并符合图纸要求。

（3）每天或每铺筑200m3混凝土，同时制取试件3组；试件的养护

条件与现场混凝土板养护相同。

（4）雨季施工摊铺混凝土时，设防雨设施，保证混凝土面板不出现麻面等现象。

（5）经常检测混凝土的坍落度，控制好混凝土的含水量。

（6）准确掌握混凝土横向缩缝的锯割时间。