浅谈混凝土拱桥工程介绍及主要施工工艺

浅谈混凝土拱桥工程介绍及主要施工工艺

后爽

（普洱市思茅区思茅街道办事处交通和安全生产服务中心 云南 思茅665000）

摘要：在我国公路桥梁的发展中，拱桥在我国占有重要的地位。在古代，桥梁的主要形式是石拱桥。随着建筑材料的发展，混凝土被用于建造桥梁。石拱桥与混凝土相结合的桥型逐渐发展为混凝土拱桥。钢筋混凝土与拱桥的优点结合具有跨度大、承载力好的优点，混凝土拱桥主要包括双曲拱桥、箱拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、板拱桥、钢筋混凝土拱桥等。拱桥形式的多样性逐渐产生了不同的施工方法。对于拱桥的拱板施工，拱架施工法是最常见的。在板拱施工中，如何控制板拱变形、模板安装和拱架施工是保证拱板质量的关键因素。以下以普洱市马岭拱桥工程为例，介绍拱桥的施工。

关键词：钢筋混凝土；钢管拱桥；施工技术；路桥施工

0引言

我国的拱桥是在东汉中期和晚期修建的，至今已经有一千八百多年的历史了。拱桥因其结构形式多样、造型美观、刚度大而成为中国桥梁的重要组成部分，在近30年的大施工期间，中国仍然大量兴建拱桥；并在设计、施工等方面做出了显著的贡献。英文简称 CFST，是将高强度混凝土灌注于薄壁圆筒中而制成的一种复合结构材料。两种不同的力学性质的材料之间会发生相互作用，也就是紧固力，从而使工作更加协调。经实验验证，该材料具有高强度、高塑性、高韧性、耐疲劳、耐冲击等特点。在我国拱桥建设中，最早采用钢筋混凝土结构的是上个世纪九十年代初期，四川旺苍县于1990年率先采用了东河大桥，它是国内首座跨越115米的钢筋混凝土拱桥，自那以后，我国桥梁建设中开始采用钢筋砼结构，并逐步向纵深发展。

1工程概况

以云南省普洱市茶马古道公园马岭拱桥为例，探讨了施工中的技术要点，以保证整个拱板的正常施工，防止施工中出现质量问题。马岭拱桥是一座等截面空心混凝土拱桥。净跨径为16m，净损失高度为3.125m，整个桥面宽度为9.5m，一侧安全围栏长115m（两侧）。主要建筑材料为混凝土、钢筋、浆砌片石和饰面石（如图1）。主拱圈、腹拱圈和腹拱墩采用C40钢筋混凝土浇筑；桩基、承台、拱座、M10浆砌片石、拱顶侧墙采用C25混凝土。该桥地质复杂，桥台基础采用人工钻孔桩设计。大桥位于普洱茶马古城风景区古道公园内（如图2）。它具有交通和景观两大功能。是普洱茶马古道公园的主要景点。为三家村团山组和团山水库管理办公室的生产生活提供了交通保障。

图1普洱市茶马古道公园马玲混凝土板拱桥施工现场

图2普洱市茶马古道公园马玲混凝土板拱桥完工现状

2主拱圈的施工工艺

施工顺序：满堂支架搭设→铺设主拱圈底模→预压→绑扎钢筋→支设侧模板及覆顶模板→浇注混凝土→砼养护→合龙段施工→砼养护→拆模→支架拆除。

2.1支架

河底自上而下铺设0.2m厚C20素混凝土、0.3m厚土石方和0.5m厚毛石。整个大厅的支撑采用碗扣钢架管，结构形式如下：沿桥间距50㎝, 桥上的间距是50㎝, 步距为120㎝; 对于钢管支架，四排水平杆和四排纵向杆配备一对剪刀，以确保现浇支架的横向刚度和整体稳定性。

2.1.1满堂支架验算及布设

（1） 支撑计算荷载

模板自重：根据施工经验和模板配置，G1模板自重为0.75KN/m2，分项系数为1.2。

混凝土自重G2:15KN/m2，钢筋混凝土自重g215.65KN/m2；分项系数为1.2

施工人员、材料和工具的运输和堆放荷载G3取1KN/m2，分项系数为1.4；混凝土浇筑过程中产生的冲击荷载G4为2KN/m2，分项系数为1.4；混凝土振捣过程中产生的荷载G5为2KN/m2，分项系数为1.2。

（2） 碗扣脚手架相关参数

3M立杆，自重112.9N；0.5m横杆，自重18.8N；0.5m横杆，自重18.8N。

当横杆竖向台阶为0.6m时，每根横杆能承受的最大竖向荷载为40KN；当横杆的垂直台阶为1.2m时，每根竖杆能承受的最大垂直荷载为30KN。

（3） 支架布置和强度计算的初步准备

初步拟定电杆沿桥向间距为0.5m，跨桥向间距0.5m、步距1.2m。

单跨桥梁主拱混凝土在9.5m×均布范围内支撑16m，主拱混凝土自重均布荷载G2=15.65KN/m2

则支架承受的均布荷载为：g=（G1+G2）*1.2+（G3+G4+G5）*1/4=（0.75+15.65）*1-2+5*1.4=26.68KN/m2

如果支架的最大高度为8m，支架为0.5×0.5m区域的自重为：（18.8+18.8）*（8/1.2+1）+112.9/3*8=589.3n=0.59KN

单极应力P=a*b*G+0.59=0.5*0.5*26.68+0.58=7.26KN

（4） 沉降观测

观测分为三个阶段，包括预压前的初始观测、预压期间的观测和卸载后的观测。测量精度应满足国家4级测量精度要求。加载后，应进行预压过程中的沉降观测，预压周期不少于3天[1]。

2.2.模板

主拱模板采用1220*2440*12mm双面覆膜竹胶板，为保证美观，模板采用顺桥向铺设。

2.2.1底模施工

支架预压完成，预压荷载消除后，根据设计图纸提供的拱底各点的水平距离和标高，放出底模线。根据测量数据将底模调整至设计标高。主拱圈底模标高应一致，直至误差不超过1mm。底模铺设后，应复核标高和几何尺寸，以确保满足设计和规范要求[2]。

2.2.2侧模施工

钢筋绑扎合格后方可进行侧模施工；侧模施工前应提前放线，按设计尺寸提前加工，组装前进行试验。如果有毛刺和突起，则不得使用；侧模采用12mm厚竹胶合板，6×8cm方木（面板垂直方向8cm），间距20cm。檩条采用10×10cm方木，侧模采用10×10 cm方木斜撑在沿桥布置的方木上。

2.3混凝土浇筑

拱圈施工主要是为了防止拱架在施工过程中变形，防止拱架受力过大引起的变形，从而影响拱圈轴线与设计的不一致，造成工程质量问题。根据桥梁的跨度和结构形式选择不同的施工方法，根据不同的跨度选择不同的浇筑方法。桥梁跨度为16m，因此有必要在拱脚处预留一个空接缝。在浇筑过程中，应浇筑全宽度和全厚度。浇筑过程中，混凝土应从桥梁两侧均匀浇筑，防止不均匀应力引起不均匀变形。同时，将一定重量预压在拱顶上，以防止拱顶翘曲。当拱圈接缝的砂浆强度达到设计强度的70%以上时，拱脚处的预留缝可用砂浆或混凝土填充。这是因为跨度大，拱脚处的压力大。开始时，在拱脚处浇筑混凝土或砂浆会导致拱脚处混凝土未达到设计强度，但应力过大，导致混凝土变形或开裂。

2.3.1第一阶段

① 为保证工程进度，主拱圈按跨浇筑。单跨浇筑应在两个工作面同时进行，主拱两端应同时浇筑到中间。浇筑时，两侧对称切割，以保证桥梁拱底模板与支架的应力平衡。

② 在横墙下浇筑主拱时，应在横墙处切断材料，并在模板上预留振动孔进行振动。振动孔的水平间距应为2m。浇注后，应堵塞振动孔；浇筑时确保预埋横向墙钢筋的位置和间距。浇筑后应及时进行养护。

2.3.2二期截流段

拱圈应分段浇筑。强度达到设计强度的75%后，进行第二阶段浇筑。垂直于底模的粗糙表面应人工凿毛，并在接缝表面浇水。当第一阶段浇筑的混凝土温度控制在20°以内超过6小时时，应浇筑宽度为1.2m的后浇带混凝土。

主拱浇筑时必须采取温控措施。由于施工期间的环境温度为33°，第一节混凝土浇筑后，混凝土表面应覆盖塑料薄膜进行养护。主拱圈合拢段浇筑时，应提前与商品拌和站联系，对骨料和拌和水采取冷却措施。

3结语

总之，钢管混凝土拱桥是一种复合结构，不管采用何种施工方式，其施工过程中都会先形成空心钢管拱桥，对管道进行逐根灌注，然后进行行车道系和附属设施的安装，以及浇筑桥面的铺装层。因此，在该桥的施工中，混凝土灌注是其控制环节，值得同行们关注。。

参考文献：

[1]罗干生,赵炜,廖晓.宁波新典桥施工方案研究与实践[J].城市道桥与防洪.2022,(6).

[2]姚青,徐伟忠,李清岭,等.下承式钢桁架拱肋施工技术优化分析[J].城市道桥与防洪.2021,(8).