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1、大跨度石拱桥主拱圈砌筑顺序关键词 主拱圈 砌筑顺序 沉降观测一、引言 泰安旅游经济开发区环湖路是一条景观路，为了整条线路突出景观效果，K3+235桥采用大跨度石拱桥方案，按照正常的施工工艺拱圈砌筑采用半跨分成三块、整跨平均对称分成六块砌筑，即先砌第一环的第段，完成后砌第段，最后再砌第段；二、三环同样顺序。由于石料紧张，工期紧迫，经过充分论证后，施工时采用了新的施工工艺即先砌第一环的第段的同时，在第段压上与第段等重量的拱圈石，接着砌第段， 再砌第段直到合拢；二、三环同样顺序。 二、工程简介 K3+235桥为1孔30米,矢跨比1/8的等截面悬链线空腹式石拱桥，桥台采用重力式U型桥台，主拱圈采用等截
2、面悬链线无铰拱，厚度为105CM，腹拱采用等截面圆弧拱，其边腹拱为三铰拱。三、拱圈施工工艺 1、地基处理 支架基础根据现场情况作如下考虑：无水区域将原地面平整，并回填50cm砂砾，用压路机压实，同时在地基周围设置排水沟，以利雨季排水，防止地基因水浸泡而下沉。对于有水区域，视情况采取筑岛等方法并在周围设置砂袋，防止水流冲刷，填筑砂砾石完毕后用压路机压实。2、支架塔设地基处理完毕后，在地基上横向铺设枕木，间距采用0.6*0.9*0.9框架单元，横向设置19排，每排0.9米宽。其上由两拱脚开始依次摆放可调底座，可调底座上安装立杆，立杆长度必须事先算好数量，以保证支架接头在同一水平面，支架顶面高度由短
3、立杆调节，然后立杆顶部插入可调顶托，其上铺设方木，后铺设木板作为拱圈外模。支架采用钢木组合结构，钢结构由自锁支架和圆钢管组成，自锁支架间距同枕木间距，纵向设置49排，每排0.6米宽。剪刀撑布设纵向每两排支架一道，横向每排都要布设。必须保证剪刀撑的每一个结点均连接牢靠，剪刀撑底部必须与地面接触，上部与支架平，以增强支架的整体稳定性。为避免支架产生不均匀下沉，支架搭设安装完毕后，应进行预压。预压拟采用砂袋预压，考虑施工中的荷载及其他不确定因素影响，预压重量设为拱圈重量的1.2倍。加载应分三次进行，每次上砂重量为总重量的30%，每次均应布设沉降观测点进行沉降观测，直到各点不再沉降为止。然后分层进行卸
4、载，卸载完成后，测量各点的标高，画出沉降曲线，计算出支架的弹性变形，确定拱圈的预拱度，调整模板标高。预拱度最大值设在拱顶，拱脚部为零，其他各点按照二次抛物线布置。荷载计算：桥址所处位置的杂填土处地基容许承载力为100Kpa，根据上述支架在平面上布置，一般布置的间距为0.9m0.9m,0.9m0.6m和0.6m0.6m.单根钢管承重计算:按0.9m0.9m布置的单根钢管承受梁部的重量（拱石的比重为2.7t/m3）为：0.90.91.052.72.3t根。按0.6m0.6m或0.60.9布置的单根钢管承受梁部的重量（拱石的比重为2.7t/m3）为：0. 60.61.052.71.021t根。0.6
5、0.91.052.71.53t根。根据上述数据可知,选择0.6m0.9m的布置情况进行验算钢管及地基承载力即可。考虑施工荷载及上部支架模板的自重，计算荷载根据施工手册按拱石的1.2倍验算,即1.531.21.836t根。钢管承重验算：根据施工手册知，当采用9090120cm框架单元时，单根立杆容许承受荷载为3t根1.836t根（满足要求）。 地基承载力验算钢管下的底托支撑在下铺的枕木（枕木尺寸如右图所示宽25cm）上,每根钢管传至枕木的传力面积为0.250.6=0.15m2,则对于每根钢管其基地的承载力为：1.836/0.15=12.24t/m2=122.4Kpa100Kpa(杂填土位置地基允
6、许承载力),满足要求。方木横梁挠度检算：考虑用1215cm方木作横梁,按纵向间距30cm铺设。荷载计算：根据施工设计图纸,计算荷载的最不利情况如下: S=0.61.05=0.63m2单根方木横梁承重:0.90.32.5(砼重量/m3)=0.675T0.3m0.6m面积内模板托架重量取:0.021T 0.3m0.6m面积内施工活载取:0.11T垂直荷载合计:0.675+0.021+0.11=0.806T，则方木横梁上最不利垂直均布荷载:q=0.806T/0.6m=1.343T/m方木的挠度检算： 受力图示如右： 5qL4挠度 =384EI 其中：E=1.0104Mpa；q=1.343104N/m
7、I=ab3/12=0.120.153/12=0.33810-6m4 51.3431040.64则=3841.010100.33810-6 =1.662mmw=600/200=3mm （满足施工要求）3、预拱度按公式（x）=x（1-4X2/L2）取=8cm即拱顶部位预拱度为8cm，按X距0点距离相应计算出各部分预拱度，支模时在顶托上调到该高程4、模板 取宽20cm，长4m，厚4cm的木板沿桥向分六块布设，用铁钉钉在顶托上方的模方木梁上，在模板上用墨线划出每块石头的具体位置及每排石头的具体位置。再上部布21个观测点用红漆标明。5、预压观察调整 按规定预压拱圈变量的1.2倍，用砂袋按砌筑程序预压五天
8、后卸掉荷载，测量各设置点的沉降量，然后在顶托上调整到设计标高。下面是预压前后各测点的沉降观测变化。（见附表一）6、拱圈砌筑施工（1）拱圈砌筑开始前，应先详细检查支架和模板，在质量和安全等各方面符合要求后方可开始砌筑。（2）拱圈的辐射缝应垂直于拱轴线，辐射缝两侧相邻拱石的砌缝应互相错开，错开距离不应小于10cm。（3）浆砌粗料石的砌缝宽度为2cm。（4）主拱圈所用块石形状为矩形,缝宽由水泥砂浆调整为2cm。（5）主拱圈要求分层与分段相结合的砌筑方法，半跨分成三段砌筑，分段位置易在拱架的节点上，且分段长度不能超过6米；共分两层砌筑，当下层砌筑完并养护数日后，砌缝砂浆达到一定强度时，再砌筑上一环。分
9、环砌筑时，各层的分段方法、砌筑程序及空缝的设置等，与一次砌筑时完全相同，但上下层间应犬牙相接。先砌拱脚和拱顶部分，后砌中间部分，拱圈合拢时的温度应在10-15范围。（6）为保证拱轴线的正确位置，其纵向和横向砌筑要保持对称和均衡，并随时注意观测和控制拱圈的变形。砌筑时按照图纸设计设置空缝，空缝外露面的宽度为2cm，与相同类别砌块的一般砌缝要求相同，为方便填塞砂浆，内腔宽度应加大至34cm，为保正缝宽，拱脚部位的空缝用铸铁块垫隔，其他部位空缝也用铸铁块垫隔。（7）用于空缝两侧的拱石，靠空缝一面应加工凿平。（8）空缝的填筑应在砌缝砂浆强度达到70%后进行，填筑应分层，填塞顺序由拱脚逐次向拱顶对称填筑
10、。（9）填筑空缝可使用20号以上或体积比1：1的半干硬水泥砂浆，砂子应采用细砂。（10）横墙不能承受拱圈的单向推力，故相邻两腹拱砌筑均设拱架，同时完成拱圈施工。靠拱脚的腹拱为三铰拱，均采用平铰，各铰断面垫2-3层油毡或沥青浸渍麻布代替灰浆砌缝。 （11）拱架卸落在桥台完成，拱圈合拢20天后进行。拱架卸落之前，台背回填的标高高于拱脚标高。 7、养护 每砌筑完一层就及时用彩条条布覆盖，防止水分蒸发，同时又能提高温度，设专人每天洒水养护2-3遍8、落拱沉降观测（1）主拱架卸落的原则和要求：卸落拱架时考虑到落架过程中支架的反弹影响，只有达到一定卸落量时，拱架才会脱落拱体，拱顶两边各点的卸落量，按照二次
11、抛物线分配，拱脚处为零。落拱时为了使拱体逐渐均匀的降落和受力，各点卸落量应分3步完成，卸落量开始先松动，以后逐步增大。各次和几个循环之间应有一定的间歇，间歇过程中将松动的卸落设备顶紧，使拱体落实，落架从拱顶分别对称地向拱角均衡对称进行。纵向均衡卸落，横向同时卸落，两边同步。（2） 卸落程序：前期准备。在主拱架开始卸落前，一是对主拱圈砌石缝砂浆是否饱满密实，有无裂缝等进行一次全面详细检查；二是设定观测点线（桥台两线四个点，拱圈三线二十一个点）进行全面观测，记录下基本数据（见附表二）；三是在顶托上面划好第一至第三次卸落量标记（按8mm、12mm、15mm划三格。）。第一次卸落。缓缓拧动顶托螺杆，下
12、落8mm时停住，按照“纵向对称均衡，横向同时一起”的原则，由拱顶依次向拱脚卸落。第一次观测、检查。按拟订的观测方法，用经纬仪和水准仪观测拱圈挠度下降不大桥台无变化；填塞后的空缝及其他砌缝无变化。分析、对比卸落前后的观测数据和检查情况，无非正常情况，在完成第一次卸落2小时后开始进行第二次卸落。第二次卸落。卸落量为12mm，继续拧动顶托螺杆，步骤及原则同第一次卸落。第二次观测、检查。内容、方法同第一次观测和检查。根据对观测数据和检查情况的分析研究，如无非正常情况，在完成第一次卸落12小时后可进行第三次卸落。第三次卸落。卸落量为15mm，继续拧动顶托螺杆，步骤及原则同第一、二次卸落。第三次观测、检查
13、。经测量卸落前后的桥台无变化。拱圈拱顶下降2.5cm。四、结束语 通过对K3+235一孔30米石拱桥的主拱圈施工过程的观察记录得出如下体会：1.因工期紧张，任务重，拱圈的砌筑按正常顺序不能满足工期要求，通过采取区-区-区的砌筑方式是可行的。2.拱圈石砌筑砂浆不能满足于饱满状态，必须振捣密实。3.现场技术员要勤测勤量，发现问题及时解决，特别是第一环合拢后，对各观测点必须复核与设计标高的差别，在调整好与设计标高的差别后再用砂浆把空缝灌密实。K3+235预压前后拱底模板标高对照表 附表一点号预压前实测设计标高误差预压后实测误差1165.667165.67-0.003165.6760.0062165.
14、688165.670.018165.6960.0263165.683165.670.013165.6770.0074167.893167.860.033167.8920.0325167.868167.860.008167.8760.0166167.882167.860.022167.8830.0237169.094169.1-0.006169.097-0.0038169.103169.10.003169.1050.0059169.107169.10.007169.1090.00910169.513169.50.013169.5120.01211169.532169.50.032169.5270
15、.02712169.528169.50.028169.5230.02313169.08169.1-0.02169.084-0.01614169.078169.1-0.022169.077-0.02315169.097169.1-0.003169.096-0.00416167.859167.86-0.001167.8620.00217167.865167.860.005167.8660.00618167.867167.860.007167.8810.02119165.685165.670.015165.6740.00420165.672165.670.002165.6780.00821165.6
16、87165.670.017165.668-0.002注：“+”为高出设计值，“-”为低于设计值。K3+235卸拱架前后各观测点实测高程 附表二点号卸拱前实测设计标高误差卸拱后实测误差1165.658165.67-0.012165.6760.0062165.667165.67-0.003165.6960.0263165.675165.670.005165.6770.0074167.877167.860.017167.8920.0325167.866167.860.006167.8760.0166167.873167.860.013167.8830.0237169.097169.1-0.00316
17、9.097-0.0038169.092169.1-0.008169.1050.0059169.111169.10.011169.1090.00910169.511169.50.011169.5120.01211169.494169.5-0.006169.5270.02712169.521169.50.021169.5230.02313169.084169.1-0.016169.084-0.01614169.112169.10.012169.077-0.02315169.102169.10.002169.096-0.00416167.857167.86-0.003167.8620.00217167.865167.860.005167.8660.00618167.877167.860.017167.8810.02119165.682165.670.012165.6740.00420165.682165.670.012165.6780.00821165.675165.670.005165.668-0.002注：“+”为高出设计值，“-”为低于设计值。
