周公宅水库工程右岸缆机移动端拱桥施工及变形观测

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摘要：周公宅水库工程右岸缆机移动端上游轨道基础，采用了拱桥结构。拱桥设计为单跨，桥拱中心半径55m，拱跨66 m，矢高11 m，拱脚宽度9m，拱顶宽度6 m。自试运行以来，一年多拱桥观测成果表明，拱桥桥体变形、应力和稳定性性能均在设计范围之内，拱桥各部位工作状态正常。本文主要阐述拱桥的施工及观测过程。

Abstract: Zhougongzhai reservoir project on the right bank of the cable machine moving upstream rail foundation, the arch bridge structure. Arch design for single span, bridge center radius 55m, arch span of 66 m, 11 m vector, arch width 9m, arch width of 6 m. Since the run since, more than a year of observation results show that arch bridge, arch bridge deformation, stress and stability properties are in the design range, each part of normal arch bridge. This paper mainly describes the process of bridge construction and observation.

关键词：拱桥施工观测

Keywords: arch bridge construction monitoring

中图分类号：TQ639.2

一、概况

周公宅水库主坝砼的垂直运输，采用两台20T辐射式缆索起重机，缆机移动端布置在右岸299.00m高程；固定端布置在左岸，主索固定点高程为299.00m；主索跨度612m。缆机移动端部分采用重力式墙体结构，将轨道墙基础坐落在弱风化岩石上，靠重力式墙体承担水平荷载和垂直荷载；在山体山凹部位采用单跨式拱桥结构，轨道梁采用简支结构；并合理运用锚索技术。

缆机平台移动端上游拱桥结构，采用渐变园弧矩形断面，桥拱中心半径55m，拱跨66 m，矢高11 m，拱顶宽度6 m，拱脚宽度9 m，拱圈厚度1.2m。拱顶桥面采用C30砼，方量1178m3；拱圈采用C35砼，方量644m3；拱桥桥墩采用C25砼，方量1100m3；钢筋安装245 t；

二、施工方案的拟定（脚手架稳定性计算）

本拱桥的施工难点在拱圈及拱桥桥面的浇筑，其他部位均为常规的立模浇筑法。由于受现场条件的限制及拱圈顶部距岩石面最大高差为45m，即拱圈及桥面的立模采用DN40钢管搭设满堂落地式脚手架。

拟采用脚手架间排距为50*50cm，步距为100cm，斜撑为300cm。

荷载计算

拱桥的断面为：拱脚处9000 mm * 1200 mm ；拱顶处6000mm * 1200mm；

拱桥配筋：上部135φ25；下部135φ25；构造筋48φ25；箍筋φ16@200

恒荷载：砼自重：1.2*9*2.4*10 = 259.2 KN/m（此处按最大断面计算）

钢筋、模板自重：(135+135+48)*3.85*1.4 = 17.14 KN/m（因此处使用P3015模板、箍筋为嵌套式，此处考虑一定系数，不再计算模板、箍筋重量）

恒荷载合计：259.2+17.14 = 276.34 KN/m

活荷载：在此考虑振捣荷载为15 KN/m；施工人员和设备荷载为20 KN/m；则活荷载合计：35 KN/m

每根立杆承受荷载为：(276.34*1.2+35*1.4)/12 = 31.72 KN/m

钢管立杆承受力验算

每根立杆承受力计算：

G立杆+G横杆+G斜杆+G扣件 =3.84*45+3.84*46*(0.5+0.5)+3.84*45+2*46*(13.2/9.8)

=6.46 KN/m

每根立杆承受力：31.72+6.46 = 38.18 KN/m

每根立杆承载力判断：

σ = N/A = 38.18*1000 / 423.9 = 90.07 N/mm2 ＜ fm = 215 N/mm2

钢管稳定性验算

考虑不利因素，立杆的长度系数μ = 1.4；长度l = 1000 mm

立杆长细比λ = μl/i = 1.4×1000/15.95 = 87.77

由长细比可以查得稳定系数为ψ = 0.674；

N/(ψA) = 38.18*1000 /( 0.674×423.9) = 133.63 N/mm2 ＜ f = 215 N/mm2

故立杆稳定性稳定性满足要求。

因桥面脚手架高度远远小于拱圈脚手架高度，按同样的搭设形式完全可以满足强度要求，此处不再做稳定性校核。

三、施工工序

拱桥施工工序为：拱桥基础清基――搭设落地满堂钢管脚手架――上游下游桥墩清基浇筑――安装拱圈底模、侧模――安装拱圈钢筋 ――安装拱圈顶模 ―― 拱圈浇筑(一次成型) ――拱上结构施工（开始侧边柱安装钢筋、模板、浇筑和支撑桥面满堂红钢管架设―― 桥面底模钢筋安装 ―― 桥面侧模安装 ―― 桥面浇筑(二次成型)。

受施工现场实际地形的限制，所有材料无法送到施工现场，均堆放在拱桥上游260平台及拱桥下游缆机轨道实体段，根据实际用量利用人工二次倒运到施工现场。

1.桥墩施工

桥墩采用常规性浇筑方法立模进行准备。基础岩面开挖验收通过后，开始清理岩面（松动岩石和虚渣清除） ――验收岩面―― 测量放点 ―― 立模、安装钢筋 ――仓号验收――砼浇筑。

2.拱圈施工方法

支撑脚手架采用的是落地式满堂红脚手架，脚手架直接坐落在岩石面上，间排距为50*50cm，步距为100cm。拱桥基础岩石为钢性基础，在此可以不考虑脚手架在基础上的下降，只需考虑架子的稳定性及钢管的强度。通过受力分析计算可得，落地式满堂红脚手架受压变形为3.8mm；通过稳定性计算脚手架稳定可行。为防止脚手架在基础水平位移（岩石面上产生滑动），在岩石面上钻孔固定脚手架（如图），孔间距采用100*100CM.，孔深为30CM 。为加强脚手架的稳定性，斜撑按300CM布设，相邻排采用交错布置。

钢管与钢管连接方式采用管扣件连接，模板与钢管连接采用8# 铅丝绑扎。立向钢管顶住模板。拱圈底板均采用P3015模板拼装。施工工序依次为底模、侧模、钢筋、顶模。

拱圈浇筑由于受场地的影响，砼无法直接运输道仓号内，故采用两台砼泵进行浇筑。砼泵车布置在240进料线处（拱圈下方的山谷处），两套泵管由山谷通过脚手架搭设到拱圈顶部，再由中间向两侧到拱脚。浇筑拱圈时，由两侧向中间同时浇筑，以保证两侧的受力相同均匀上升，浇筑高差不大于50cm，在拱圈顶端预留2m的封拱段。封拱段采用C40微膨胀砼（掺加12%的氧化镁）浇筑。

3.支墩施工

两侧桥墩上的支墩高10m，采用常规性立模浇筑，分二层浇筑，每层5m。拱圈上的支墩等到拱圈砼28天龄期后浇筑，采用常规性立模浇筑，采用一层浇筑。

4.桥面施工

在浇筑支墩的同时，搭设桥面浇筑所用满堂脚手架，脚手架直接坐落在拱圈砼面上，底部布设扫地杆。脚手架间排距为50*50cm，步距为100cm。斜撑按300cm布设，相邻排采用交错布置。钢管与钢管连接方式及模板与钢管连接与拱圈施工相同。桥面厚2m，为安装轨道埋件有利，采用两层浇筑，第一层浇到埋件底部高程。施工缝采用人工凿毛。待钢轨安装完毕后，浇筑第二层砼。桥面按设计要求人工抹面。

5.砼养护

由于受施工条件的影响，砼的养护采用在山谷及山腰处各布置一塑料水桶（5 m3），分别由水车和水泵供水。砼表面铺设麻袋（草袋子）洒水养护，以增加砼表面的湿润时间，而达到更好的养护效果。

四、施工观测

拱桥观测内部应力及砼温度变化利用埋设钢筋计、应变计和温度计；外部砼变形利用全站仪观测。

1.内部观测

为了解拱桥各部位的应力变形及砼温度变化，在拱脚、拱顶各埋设了一支钢筋计和应变计，在失高的1/2处埋设一支温度计。从拱圈浇筑到缆机试运行后对拱圈进行全过程观测，并对试运行阶段进行全方位的观测。

温度计和应变计观测成果 表1――1

注：温度计――T01LQ；上游拱底应变计――S01LQ；拱顶应变计――S02LQ；下游拱底应变计――S03LQ；12月1日为缆机试运行阶段；

由于拱圈厚度仅为1.2米，砼内部温度受外界气温影响较为严重，拱圈浇筑时期正处于夏季高温时期，另砼标号为C35高标号砼，故在砼达到水化热最高点时温度为43.8OC。之后温度呈平稳下降的形式，随温度降低而降低。应变计在试车阶段应力值已趋于稳定。

温度计和钢筋计观测成果表1――2

注：温度计――T01LQ；上游拱底钢筋计――R01LQ；拱顶钢筋计――R02LQ；下游拱底钢筋计――R03LQ；12月1日为缆机试运行阶段；

在拱圈浇筑初期，砼产生水化热，R01LQ、R03LQ均表现为受拉。达到最大温升后温度回降，R01LQ、R03LQ均表现为受压。砼达到28天龄期后，R01LQ、R03LQ压应力变化趋于稳定。拱圈封拱、桥面浇筑时，受砼自重及砼产生水化热的影响，R01LQ、R03LQ受压应力值有所增大，但变化及小。R02LQ除在封拱浇筑砼产生水化热的过程中呈现受压，但当温度下降时均一直呈现受拉的状态。砼达到28天龄期后，R02LQ拉应力变化趋于稳定。桥面浇筑时，R02LQ受拉应力值有所增大，但变化及小。

在缆机试车时，各部位的应变计和钢筋计应力变形都在允许范围内变化，没有极度上升及下降的情况。

2.外部观测

在缆机试车过程中，采用全站仪对拱桥进行了全过程观测，具体数据见下表：

注：表中无法观测数据为被缆机试车时视线被挡的点位。X中"+"表示向下游方向位移，"-"表示向上游方向位移；Y中"+"表示向右岸方向位移，"-"表示向左岸方向位移；H中"+"表示上升，"-"表示下沉。

由以上数据可以看出，拱桥在各个工作状态外部变形都满足要求。由内部观测及外部观测数据可以得出，拱桥是满足设计要求的，可以满足周公宅水库砼的水平和垂直运输及其它辅助工程的使用。

结语

周公宅水库工程缆机系统运行一年多，右岸缆机移动端上游拱桥没有出现任何质量问题，一切良好。周公宅水库右岸缆机移动端上游拱桥施工组织和观测数据，积累了宝贵的施工经验，为以后桥梁施工，提供了技术保障。