系杆桥系杆、拱肋、横梁施工方法简谈

[摘  要] 拱肋中段预制段和拱肋边预制段先采用半刚性铰进行连接，在搭设的拱肋支架上设置临时支座。调整拱肋的轴线，使其位置准确，然后浇筑湿接头。

[关键词] 系杆、拱肋、横梁

丁平线改造二期工程如泰河桥，纵断面设计主要控制点如泰运河（V级航道，BMH=45m，b=36m，HM=5m，h=3.5m，设计最高通航水位3.347m），结合桥梁本身构造，以桥梁中心线为对称轴，设置双向2.2%的纵坡，竖曲线半径为4500m。

主桥跨越如泰运河，河面宽约65m，斜交角88.2°，根据航道要求，结合地形特点及景观，主桥跨度布置为60m。本桥主桥为净跨60m，净矢高13.3m的下承式系杆拱桥，主桥全长62m。拱轴线为二次抛物线，净矢跨比为1/4.511。全桥共三片拱肋：一片中拱肋和两片边拱肋。中拱肋尺寸b×h=125×140cm，边拱肋尺寸b×h=100×140cm。拱肋在拱脚处变为矩形截面，拱轴线为Y=4fx（L-x）/L 2的二次抛物线。全桥共设三根预应力混凝土系杆，一根中拱系杆和两根边杆系杆，其中中拱系杆采用B×H=150×160cm的工字形断面，边拱系杆采用B×H=120×160cm的工字型断面，在拱脚处变为矩形截面，同时加高。中拱设11根吊杆，吊杆为φ273mm、壁厚20mm的Q235C无缝钢管，内穿FPES5-121平行钢丝索成平索，在管内压注发泡剂；边拱各设11根共22根吊杆，吊杆为φ245mm、壁厚20mm的Q235C无缝钢管，内穿FPES5-85平行钢丝索成平索，在管内压注发泡剂。预应力混凝土横梁包括内横梁以及端横梁。全桥共设11道内横梁，内横梁与吊杆对应位置，内横梁梁高为124～127cm。端横梁为整体现浇预应力梁、梁高为154～177cm。

技术标准：设计荷载: 公路-Ⅰ级，人群荷载按3KN/m2；地震烈度:基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.1g; 桥面宽度:主桥1.2m（边拱片）+0.5m（防撞护栏）+10.5m（机动车道）+0.5m （防撞护栏）+1.5m（中拱片）+0.5m（防撞护栏）+10.5m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）+1.2m（边拱片），总宽度26.9米；引桥0.5m（防撞护栏）+10.5m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）+1.5m（分隔带）+0.5m（防撞护栏）+10.5m（机动车道）+0.5m（防撞护栏），总宽度24.5米；航道标准:V级航道，BM=45m，b=36m，HM=5m，h=3.5m，设计最高通航水位3.347m；

本文主要对系杆、拱肋、横梁施工的方法进行了叙述。

一、施工顺序：

桥梁主引桥下部结构施工，然后搭设主桥现浇支架并预压，在河中预留临时通航孔。支架预压需以施工阶段支架所受最大荷载进行。

现浇拱脚、端横梁，然后浇筑系杆1#-3#、8#-11#吊杆边段，反吊支架施工主桥中段系杆，浇筑主桥中段系杆，安装1#、4#、8#、11#内横梁然后张拉主桥系杆的第一批预应力钢束，并锚固灌浆。

搭设安装拱肋支架，拱肋支架不得作用在系杆上，安装拱肋时采用浮吊吊装，先安装拱肋边段预制段，和拱脚先采用半刚性铰连接，同时采用扣索临时固定，自由段在搭设的拱脚支架上设置临时支座，保证拱肋的轴线位置准确，然后浇筑拱脚处湿接头。

吊装主桥拱肋中段预制段和拱肋边预制段先采用半刚性铰进行连接，在搭设的拱肋支架上设置临时支座。调整拱肋的轴线，使其位置准确，然后浇筑湿接头。

安装吊杆钢管并将其与拱肋及系杆内的预埋钢板以及相应的套管、加劲钢板相焊牢，然后安装除主桥跨中处风撑之外的两根风撑，吊杆内安装拉索并进行第一次张拉，进行临时锚固。

拆除拱肋支架，然后对称张拉系杆内第二批预应力钢束，并锚固灌浆。

拆除主桥临时敦及支架，张拉端横梁第一批钢束，安装2#-3#、5#-7#、9#-10#内横梁，然后张拉1#-11#内横梁第一批钢束，安装主桥跨中段风撑。

吊装引桥板梁，安装主桥桥面板，对称张拉系杆内第二批钢束，张拉吊杆钢束至最终张拉控制力，灌注发泡剂并封锚。

进行张拉内横梁及端横梁第二批钢束，压浆并封锚。

进行桥面铺装，管线的铺设，人行道路缘石、栏杆、防撞护拦、桥梁伸缩缝的安装。

二、现浇系杆，安装拱肋、横梁支架

（1）水上支架

拟采用2×6φ100钻孔桩入土深度25米，作为承载现浇系杆、拱肋的基础桩；采用26米长、1.4米宽、1.2米高的承台；采用直径为30cm的原木上面搭设满堂钢管支架作为承载内横梁的支架；反吊贝雷梁支撑现浇通航孔段系杆，灌注桩承台内设构造钢筋。

支架基础安放稳固后，开始支架的搭设工作，支架采用常规方法施工，顶层水平杆上搁置10cmｘ10cm枋木，把上部荷载均匀传递于支架。

钢管主要采用直角扣件和对接扣件连接。通过对钢管支架的稳定性、强度、刚度、以及扣件承载力的验算，在施工中，钢管支架采用如下搭设方案：

首先在已铺好的支架槽钢上直接树立杆钢管底部垫10×10×1CM的方钢板：第一层水平管距根部15CM，每层水平及间距为140CM，钢管搭接长度不小于50CM，纵横加设剪刀撑，顶面水平管控制在模板底标高一致，误差不大于5mm，随系杆、拱肋线变化而变化，顶层扣件至少加扣两只，每只扣件都要捻紧，其捻紧的力可用测力扳手测试，每个螺栓力不小于45kg，其搭设的钢管必须垂直。

（2）支架预压

支架搭设检查完毕，立即对支架进行预压：支架预压进行等载预压，用砂袋压载。

a、压载过程中要进行变形（沉降）观测，重点观测地基及支架顶部变形（沉降等），布置好观测点，其数量及布置位根据需要确定，变形（沉降）观测一般记录以下数据：

a.1.压载之前的高程H0；

a.2.满载时的高程H1；

a.3.卸载完成后的高程H2。

a.4.总沉降量S= H0—H1

a.5.弹性变形（沉降）量Se= H0—H1

a.6.塑性变形（沉降）量Sp= H2—H1

总沉降量S不超过允许的沉降量，如果超过分析原因，对地基及支架采取加固措施。

b、预压采用沙包，即：用重约100Kg体积一只的包灌黄砂，将口封好，用吊车吊上支架，已铺的木条上垒好。

c、预压的时间约壹个星期，每天做好不少于一次的记录，当变形（沉降）稳定后即可卸载，卸载后再进行一次测量。

d、对记录成果进行整理分析，总体变形量的允许值是否符合要求，局部是否有问题，如有问题必须处理加固，如没有问题，即将总沉降量计入底板标高中预加出来，即预拱度。

（3）立模

底板一次性铺设：在钢管支架上铺设10*10CM木枋条，并固定，间距50CM，木枋一次抄平，用小木楔调节标高，这时的标高为设计标高加支架预压总沉降量，标高抄平后订立18MM厚的竹胶板，接缝要整齐、紧密，拼接缝错位的位置后用扁凿修平，然后用油灰将缝隙填实刮平。

外侧模：在搭设支架的侧面固定10*10CM木枋同样要求垂直和平整，间距仍然为50CM，在底板的侧面镶嵌海棉条止水，然后在木枋订立18MM厚的竹胶板，要注意的是木枋背后支架上要增加水平管支撑，间距也为50CM，尤其在底部要顶紧顶牢，以抵抗混凝土底部侧压力。

模板制作完成后，进行验收，模板误差符合JTJ041-2000标准，标高误差±10mm,模板内部尺寸+5mm,轴线偏差10mm,模板相临两块高差2mm.

三、钢筋及波纹管的制作安装

（1）钢筋制作：主筋及箍筋全部在钢筋车间按图纸和规范要求加工成型，焊接采用对焊机碰焊，在配料时必须注意接头的错开。

（2）钢筋绑扎安装：先安装底板和腹板的钢筋，立模立好后，绑扎顶板钢筋，保证上层与下层的间距，必要时设支架支撑，底部侧面设置保护层垫块。

（3）波纹管安装：波纹管按设计文件的要求先测各点的坐标，在坐标设置“井”式钢筋网格，坐标一定准确无偏差，穿波纹管，接用外边接波纹管连接，保证连接不小于25CM，接头内波纹管要对接到边，再用封箱胶带封死，锚板处嗽叭口接到位，同样用封箱胶带纸封死。

锚板按设计要求钉成木盒设置在相应的模板上封死。

底板锚板同样用木盒固定在底板上，但在锚旁留Ф60mm小孔以便封锚时灌混凝土。

四、混凝土浇筑

混凝土设计为C50高标号混凝土，我公司采用现场拌制C50的高标号泵送混凝土，这样大大提高混凝土的流动性，保证混凝土的振捣密实，又能加快主桥施工进度。

（1）水泥选择采用P.O42.5#普通硅酸盐水泥

水泥进场时，必须有产品合格证及出厂化验单。进场验收对水泥的品种、标号包装、数量、出厂日期等进行验收。

所有进场的水泥，都经试验，确定其符合要求后，才可使用。

不同标号、厂牌、品种、出厂日期的水泥，分别堆放，严禁混合使用。

出厂日期超过三个月或受潮的水泥，必须经试验，确定其符合要求后，方可使用。

砂：采用洁净、坚硬，符合级配要求，细度模数在2.5以上的中粗砂。

水：搅拌用水宜采用饮用水。如无法使用饮用水时，搅拌用水符合下列规定：

a、硫酸盐含量不超过2700m/L；

b、含盐量不超过500/L;

c、PH值不小于4。

（2）混凝土的配合比

通过设计和试配确定配合比后，填写试配报告单，报监理批准后施工。在使用过程中可根据混凝土质量的动态信息，及时进行调整、报批。

（3）混凝土拌和

拌和混凝土配料时，各种计量器具保持准确。严格按审批的配合比施工。一般混凝土构件选用自落式拌和机拌和，主桥和灌注桩施工采用搅拌台拌和。混凝土搅拌完毕后，按要求检测混凝土坍落度，坍落度控制在6-10cm，观察混凝土拌和物的粘聚性和保水性，并做好规定数量的试压块。

（4）混凝土浇筑

混凝土浇筑根据各混凝土构件的结构特点选用插入式振动器、平板振动器进行振捣。

每30～50cm分层进行浇筑，并用振捣器振捣密实。

对每一振动部位遵循以下原则：混凝土具备停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆等密实特征时换振点振动。

混凝土浇筑期间设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，当发现松动变形、移位时，及时处理。

二次浇筑混凝土前，对其表面松散混凝土进行清除，并用水冲洗干净。

做好混凝土浇筑施工记录

（5）混凝土养护

混凝土浇筑完成收浆后，尽快予以洒水养护，养护水采用清洁的河水或自来水。

五、预应钢束张拉及压浆

按设计要求混凝土强度达95%后即可张拉，张拉前将混凝土试块送检，符合标准后即可张拉。此次预应力钢束布置比较复杂，有纵横向分布，有顶部和底部张拉，有长束有短束。梁顶板横向钢束张拉，将同其他一同张拉，张拉顺序按图纸设计要求进行。

预应力张拉施工工艺

张拉准备工作：

（1）锚具、钢绞线进场及验收

首先，每批锚具进场后进外观检查，即从每批中抽取10%，但不少于10套锚具检查锚环、夹片外形尺寸，表面质量，并报请监理工程师检查。经查结果合格后还需进行硬度试验，钢绞线需进行力学试验。

所用设备如下表：

（2）张拉控制力值计算和伸长值控制

伸长值可由理论计算公式：

ΔL=P*LT/AP*ES，P=Pi（1-KX+μ*θ/2），Pi=δcon*AP三公式计算而得。（现场施工时另详细计算）。理论伸长值与实际伸值加以对比，误差控制在6%以内，如超过6%，暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再继续张拉。

（3）编束、穿束：编束采用梳板编束，做好标记一一对应。分段捆扎好后用胶带封死。穿束：短束采用人工穿，长束可用卷扬机牵引。

（4）施工操作：采用分段张拉，一次锚固的方法，分级方式为20%、40%、60%、80%、100%、105%，每级加载由油表读板控制，均需测伸长值，达到设计要求后再行锚固，张拉顺序为：

清理垫板及钢绞线表面的灰浆→安装锚板→装夹片→安装限位板→千斤顶就位→工具锚夹片扣紧→向张拉缸供油至分级加载的油压值→测量伸长值→向张拉缸供油至设计油压值→测量最终伸长值→打开载止阀将张拉油压降至零→千斤顶活塞回程→拆除千斤顶。

（5）张拉完毕后将多余钢绞线切除，留3CM用砂轮切割机切除，全部切除后用高标号砂浆封住锚圈孔洞。

（6）埋置波纹管时每隔一段距离设置一个排气孔。

（7）孔道压浆

灌浆前全面检查预应力构件孔道及进浆孔、排水孔是否畅通；检查灌浆设备、管道及阀门的可靠性，压浆泵压力进行计量校验。

为使孔道灌浆流畅，并使浆液与孔壁结合良好。先用压缩空气排除积水和杂物。空气压缩机的输出压力不低于0.7Mpa。

构件张拉完毕后，在锚具可能产生漏浆处需用水泥砂浆封堵。封堵水泥砂浆抗压强度小于10Mpa前，不得灌浆。

水泥浆体进入压浆泵前必须经过不大于5mm筛孔筛网过滤。在正常情况下，制浆、灌浆设备连续灌浆能力使构件中最长的预应力孔道的灌浆时间不超过20min。

灌浆结束后，仔细清洗拌浆机、压浆机、管道及阀门、压力表隔膜盒，以备下次使用。

孔道灌浆采用P.O42.5MPa普通硅酸盐水泥配制的水泥浆。所用水泥必须符合国家有关标准规定，不得含有结块物。

水泥浆水灰比不宜超过0.4～0.45，如改善水泥浆的性能，可掺入减水剂，其掺量需经试验确定。水泥浆中严禁掺入各种含氯盐的外加剂。

水泥浆保证有足够的流动性。水泥浆流动度宜根据气温条件控制在14～20秒之间，并在40min内流动度无大变化。流动度用锥形漏斗测定。

水泥浆泌水率最大不超过3%，3小时泌水率不超过2%，24小时泌水率全部被浆体吸收。

水泥浆自拌和至灌入孔道的间隔时间不宜大于20分钟，灌浆前防止浆体沉淀离析。

孔道灌浆顺序为先灌下面孔道，后灌上面孔道，集中一处的孔道一次完成，以免孔道串浆。发现串浆现象时，用压力水将串浆孔道冲洗通畅。

灌浆缓慢、均匀地进行，并排气通畅；灰浆泵压力宜保持在0.5～0.7Mpa，待孔道上全部排气孔、出浆孔溢出浓浆后，扎紧出浆管或堵塞排气孔及出浆孔并继续稳压灌浆30S以上，方可关闭灌浆喷咀阀门及连接管。卸拔连接管时，不得有水泥浆反溢现象。采用带用闸阀的灌浆连接管，在停止灌浆前，关上闸阀，4小时后再拆除连接管避免压力下降及浆液流失。

同一孔道灌浆作业一次完成，不得中断。灰浆泵内不得缺浆，在灌浆暂停时，输浆管喷咀与灌浆孔不得脱开，以免空气进入孔道影响灌浆质量。如遇机械故障，不能迅速修复，安装水管冲掉灌入水泥浆，并疏通灌孔预留孔，待第二次重新灌浆。

水泥浆在搅拌机中的温度不宜过高，当夏季气温高于35℃时，灌浆操作放在夜间或清晨气温较低时进行。

冬季灌冰宜在48h内气温不低于5℃期间进行，低于5℃时，采取适当的抗冻保温措施。

灌浆用水泥浆的配合比预先确定，制浆时不得随意加水，灌浆中记录灌浆部位，流动度测定值，水泥用量。

每次灌浆作业时，至少测试水泥浆流动度二次，流动度偏差不得大于20%。水泥浆流动度以16~20S为宜，视气温高低取上下限值。

灌浆时，制浆单位每班至少留取7.07cm3标准水泥浆试块一组每组六块。标养28d后检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。

孔道灌浆后在水泥浆初凝后，终凝前从出浆孔、泌水孔等处用探棒查孔道密实情况。如有局部不密实之处，可采用人工或机械补浆填实。

当对孔道内水泥浆密实情况有疑问时，可进行钻孔检查或凿开孔道检查，如有不密实之处，及时修整处理。

至此，系杆、拱肋、横梁施工结束，确保下一步空心板梁和桥面铺装施工工作的正常进行。