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全国市政工程行业科技成果展示:现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术

    “现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术”研究项目于2010年10月立项,2016年10月完成并通过了广东省住房和城乡建设委员会组织的项目成果鉴定。该项目研究由广州市第三市政工程有限公司承担。该项目获得“全国市政行业2016年度市政工程科学技术奖”二等奖,其研究成果适用于在城市狭窄施工用地空间或城市周边湿地景区体系区域中,河涌存在深厚淤泥质土的情况下,V型刚构中小型拱桥的施工。

    项目研究技术内容

    “现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术”研究项目依托广州市芳村高尔夫球场地块市政道路及附属工程中的1、2号桥施工进行,项目研究的技术内容如下。

    通过设计新型斜拉模板支撑体系,结合有限元软件分析对施工工艺流程进行优化,研发了现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术新工艺,总结形成了V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工工法。

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V型刚构拱桥斜拉模板支撑体系示意图

    该技术研究项目解决的主要技术问题如下。

    1)现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑体系与桥跨两侧支架和V型拱脚处支撑面板处的满堂支架形成了整体性的斜拉模板体系,使整个上部结构模板支撑体系既有支顶体系,又有斜拉体系,改善了上部结构支撑体系的承载力状况,确保了V型刚构拱桥混凝土浇筑的工程质量、施工安全及拱桥的成型效果,有效解决了拱脚易开裂、拱桥成型要求高的难题。

    2)结合有限元软件受力分析,形成了现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑技术施工新工艺。在河涌存在深厚淤泥质土工况条件下施工时,应用该创新技术工艺,有效解决了可能出现的土模、支架不均匀沉降导致V型墩段支撑体系整体失稳的施工技术难题。

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V型刚构拱桥斜拉模板支撑体系施工实景图

    项目关键技术创新点

    该项目研究的关键技术及创新点如下。

    1)通过设计新型斜拉模板支撑体系,结合有限元软件计算分析,对施工工艺流程进行优化,形成了河涌存在深厚淤泥质土的情况下中小V型刚构拱桥安全快速施工的施工工艺。

    2)现浇V型刚构拱桥新型斜拉模板支撑体系利用现场已有的钢管、钢筋、钢丝绳等材料,在拱脚处预埋定位钢筋,并焊接?覫600 mm×22 mm钢管柱,柱顶两侧焊接B型拉环,2道钢丝绳锁扣B型拉环,并与桥跨结构模板底部的固定环拉结,两侧固定环用扁担梁连接,形成整体模板斜拉支撑体系。该V型刚构拱桥斜拉模板支撑平衡体系受力均衡,取材方便,制作简单,改善了V型刚构拱桥整体模板支撑体系的承载力状况,确保了混凝土浇筑的质量和安全,施工成本低,符合国家节能环保、绿色施工的要求。

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V型刚构拱桥混凝土浇筑施工

    与国内外同类技术的比较

    经国内文献检索查新,未见与该项目技术研究内容雷同的成果报道。国内文献检索查新结果显示,国内已有不少施工单位进行了V型刚构桥施工技术的研究,其中以V型刚构连续梁组合拱桥施工的案例居多,例如:中交集团第二公路工程局有限公司杨萍等以浐河大桥为例,研究了V型刚构连续梁桥墩梁结合处施工技术;中交远洲交通科技集团有限公司王欣欣从结构设计、设计计算及施工要点等方面,研究了V型刚构的设计施工技术;葛洲集团基础工程有限公司肖艳斌研究了V型刚构连续梁组合拱桥施工过程结构受力分析,对最大受力拱脚部位进行了数值模拟计算。

    现代桥梁设计和施工在满足舒适性和安全性的同时,也更加注重结构造型的美感。在V型刚构拱桥施工过程中,对桥梁线型、外观等方面的结构美观要求越来越高。为保证V型拱桥最大受力部位拱脚处斜腿的受力安全、施工质量及拱桥成型外观效果,必须解决V型墩段混凝土浇筑的施工难题。

    “现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术”研究项目依托的广州市芳村高尔夫球场地块市政道路及附属工程中的1、2号桥项目,施工区域所跨越的河涌淤泥深厚,且V型拱脚两侧采用2种不同的支撑模板形式(桥台一侧充分利用台后填土采用土模,桥跨部分采用满堂支架),为避免V型拱脚两侧的土基和支架出现不均匀沉降而导致拱脚混凝土拉裂,该项目研发了一种V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术新工艺,并据此形成了2016年度广东省省级工法——“现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工工法”。

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成桥后V型刚构拱桥 结构线型流畅美观

    项目应用成果与效益

    该技术研究项目成果首先在芳村高尔夫球场地块市政道路及附属工程中的1、2号桥施工中得到了应用,成功解决了淤泥深厚地质条件下V型拱脚易开裂、拱桥成型要求高的技术难题。随后,该项目技术成果又应用于广州市的多个类似工程项目施工,取得了良好的经济效益和社会效益。

    经济效益 以芳村高尔夫球场地块市政道路及附属工程1、2号桥的工程应用情况为例测算:根据工程结构特点,桥台一侧利用台后填土采用土模支撑,比采用钢管满堂支架模板可节约成本费用384 450元;桥梁跨河涌处淤泥处理采用抛块石法比换填法可节约成本费用51 600元;另外,采用土模及抛石处理软地基可以节约施工时间约5天,可节约费用约5 000元。上述几项成本节约费用合计,该工程共计节约成本费用约441 050元。若类似工程中桥梁宽度越大,桥台土模使用面积越大,则其成本优越越明显。

    社会效益 “现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑施工技术”研究项目成果的工程应用,成功解决了淤泥深厚地质条件下V型拱脚易开裂、拱桥成型要求高的难题;利用现场已有钢管和热轧带肋钢筋等材料创新设计了现浇V型刚构拱桥斜拉模板支撑体系,有效节约了工程材料;通过MIDAS有限元软件进行受力分析对施工工艺流程优化,提前确定施工难点,工效提高,工期缩短,保障了工程项目安全高效施工。

    (广州市第三市政工程有限公司 供稿)

    注:本文刊载于《市政技术》2018年第4期,第4、5页。