懸臂澆筑與勁性骨架組合法施工鋼筋混凝土拱橋

楊昌龍 張萬(wàn)曉 鄒陽(yáng) 蔣智偉

摘要：本文主要介紹了懸臂澆筑與勁性骨架組合法施工大跨徑拱圈，進(jìn)一步與傳統(tǒng)的拱橋施工方法進(jìn)行了對(duì)比。該法在國(guó)內(nèi)還未采用，本文在日本以該法修筑拱橋的基礎(chǔ)上，提出將分環(huán)澆筑外包混凝土的施工方法運(yùn)用在懸臂澆筑與勁性骨架組合施工法上。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土拱圈；懸臂澆筑；勁性骨架；組合施工法；

中圖分類號(hào)：U448.22+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

混凝土拱橋以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在峽谷、山區(qū)等地形有很大的競(jìng)爭(zhēng)力，其施工方式主要有拱架施工法、纜索吊裝施工法、勁性骨架施工法、轉(zhuǎn)體施工法、懸臂施工法等。對(duì)于修筑特大跨徑混凝土拱橋各種方法都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，而將一些傳統(tǒng)方法組合起來(lái)施工可以克服單獨(dú)使用的不足。本文所研究的懸臂澆筑與勁性骨架組合法，是指拱圈兩頭采用懸臂澆筑，而中間段架設(shè)勁性骨架，然后外包混凝土的施工方法。該組合施工法相比與全懸臂澆筑法縮短了結(jié)構(gòu)懸臂的長(zhǎng)度、減輕懸臂的重量，從而降低了索用量和施工中位移不易控制的風(fēng)險(xiǎn)，提前形成拱結(jié)構(gòu)。而相比于全勁性骨架法可以減少勁性骨架的用鋼量。

日本使用懸臂澆筑與勁性骨架組合施工法建造了12座主跨100m以上的混凝土拱橋[1]。其中最大跨徑為260m的天翔大橋。在總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，日本土木學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)工程委員會(huì)大跨徑混凝土拱橋設(shè)計(jì)方法研究分會(huì)于1999年開始，開展跨徑達(dá)600m的鋼筋混凝土拱橋可行性研究，并在2003年出版了研究報(bào)告《600m級(jí)大跨徑混凝土拱橋的設(shè)計(jì)與施工》。

然而，國(guó)內(nèi)對(duì)于采用懸臂澆筑與勁性骨架組合施工大跨徑拱圈至今尚未開展過(guò)的研究。該法在修筑拱橋有其自身的優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的復(fù)雜性。首先拱圈在修筑過(guò)程中要經(jīng)歷不同的施工階段：懸臂澆筑階段，勁性骨架安裝階段,外包混凝土澆筑階段。其中勁性骨架可采用分段懸臂拼裝和一次性整體架設(shè)，外包混凝土澆筑階段，在日本采用整箱連續(xù)澆筑至拱頂。我國(guó)在修筑全勁性骨架常采用多工作面,分環(huán)澆筑。本文提出該法引入到懸臂澆筑與勁性骨架組合施工法中。

施工過(guò)程介紹

本施工方法大致可分為三個(gè)階段：

1）懸臂澆筑階段

該階段利用交界墩作為臨時(shí)扣塔，對(duì)拱腳段的混凝土

進(jìn)行懸臂澆筑。即利用掛籃澆筑一節(jié)，再?gòu)埨鬯鬟M(jìn)行扣掛。其示意如圖1所示。

圖1懸臂澆筑階段

2）勁性骨架安裝階段

勁性骨架的安裝可采用分段懸臂拼裝和一次性整體架設(shè)。整體提升方案如圖2所示，該方案要求水運(yùn)條件好的地勢(shì)，勁性骨架整段可以在工廠精細(xì)加工，節(jié)省扣索和臨時(shí)扣塔，加快施工進(jìn)度；而分段懸臂拼裝方案如圖3所示，其適應(yīng)性好，不受水運(yùn)條件的限制。勁性骨架安裝階段的施工方案的選擇主要是因地制宜。

圖2勁性骨架整體提升

圖3勁性骨架分段懸拼

3）外包混凝土階段

合攏勁性骨架后，澆筑外包混凝土的方案比較多，日本常常采用兩工作面整箱連續(xù)（不分環(huán)）澆筑外包混凝土，如圖4所示。該方案有整體性好，施工方便的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)勁性骨架的剛度要求較大。

圖4兩工作面不分環(huán)連續(xù)澆筑

而在國(guó)內(nèi)特大跨徑全勁性骨架的拱圈往往采用分環(huán)分工作面的澆筑方法，如圖5所示的六工作面分環(huán)澆筑法屬分環(huán)分工作面的一種。該方案是將拱圈縱向分環(huán)，各環(huán)分段。施工時(shí)，按確定方案進(jìn)行多點(diǎn)均衡澆注混凝土，使拱圈受力和變形及穩(wěn)定保持在允許范圍內(nèi)，并分環(huán)合攏。每環(huán)混凝土間隔一定齡期，達(dá)到一定強(qiáng)度后參與拱架聯(lián)合作用，共同承受后期澆筑混凝土的濕重。聯(lián)合作用減輕勁性骨架負(fù)擔(dān)，其穩(wěn)定性有所保證，變形和應(yīng)力變化較均勻、平順。但它工序轉(zhuǎn)換比較多，工期比較長(zhǎng)，而且混凝土各環(huán)之間由于混凝土齡期的差異導(dǎo)致拱圈整體性有所降低，施工質(zhì)量較難控制。

圖5六工作面分環(huán)連續(xù)澆筑

總結(jié)

本文介紹了勁性骨架與懸臂澆筑的拱橋施工方法，該方法最大的優(yōu)勢(shì)在于可以提前合龍減小施工風(fēng)險(xiǎn)。更為未來(lái)超大跨徑拱橋的施工提出了新的思路。國(guó)內(nèi)勁性骨架拱橋在澆筑外包混凝土的方法更靈活多變，本文提出將多工作面分環(huán)的澆筑外包混凝土方案引入到懸臂澆筑與勁性骨架組合法中，利用分環(huán)合龍的聯(lián)合作用減小對(duì)勁性骨架的要求，從而達(dá)到節(jié)省材料用量的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 日本土木學(xué)會(huì). 600m級(jí)大跨徑混凝土拱橋的設(shè)計(jì)與施工.東京：日本土木學(xué)會(huì)，2003

[2] 張富貴，大跨勁性骨架拱橋外包混凝土澆注方案.重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2012. 8