史蘇

【摘要】拱橋是我國公路、鐵路上應(yīng)用比較廣泛的一種橋型，在豎向荷載作用下拱的兩端支承除了有豎向反力外，還產(chǎn)生水平推力，正是這個水平推力使得拱內(nèi)彎矩大大減小，使之成為主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因此可以充分發(fā)揮混凝土材料受壓的特性，被廣泛應(yīng)用于橋梁工程、水利工程及建筑工程中。系桿拱的出現(xiàn)減少了拱橋?qū)Φ鼗囊蕾?，用系桿來承擔(dān)拱腳推力，還可以大大提高拱橋的跨越能力。特別是近年來由于高強度材料的出現(xiàn)使系桿拱承載力有了更大提高，從而推動了大跨度系桿拱橋的修建。

【關(guān)鍵詞】系桿拱；施工；重難點；控制

一、工程項目概況

德龍煙鐵路德大段跨京福高速公路特大橋為跨越京福高速公路而建，跨越處采用1-80m系桿拱橋設(shè)計，線位處高速公路為直線，路面寬24.5米，兩側(cè)有側(cè)溝，與線路成53°夾角?？缇└８咚俟诽卮髽?-80m系桿拱為下承式結(jié)構(gòu)，采用先梁后拱工藝施工，施工過程中需要解決拱腳及拱肋定位、拱肋壓注混凝土、吊桿張拉等各項技術(shù)難題。

拱橋結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土系桿拱結(jié)構(gòu)，計算跨徑80m，梁長83m。系梁截面為箱形，拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，啞鈴形斷面。拱肋與主梁的剛度之比為1/9.2，屬于剛性系梁剛性拱。

拱肋：采用豎置啞鈴形鋼管混凝土截面，按等截面布置，截面h=3.0m，鋼管直徑800mm，由厚度16mm的鋼板卷制而成，每根拱肋的兩鋼管之間用厚度16mm的鋼板焊接形成啞鈴形。在吊桿處，鋼管內(nèi)在吊桿一定距離處設(shè)置加勁鋼箍，并在腹板處設(shè)置加勁螺桿，其余部位加勁鋼箍與加勁螺桿交錯布置，其最大間距不超過1000mm，混凝土灌注口附近加勁螺桿間距加密至500mm左右。拱軸線采用懸鏈線，m=1.167，矢跨比1/5，矢高f=16m。鋼管內(nèi)用C55微膨脹混凝土填充，兩道拱肋的中心距為6.9m，鋼管及鋼板采用Q345qE鋼材。

吊桿：全橋拱肋共設(shè)14對吊桿，除拱腳至第一根吊桿間距為7.5m外，其余吊桿中心間距均為5m。吊桿采用PESFD7-61成品索體，錨具采用LZM7-61型冷鑄錨，吊桿鋼絞線采用1670MPa高強低松弛鍍鋅鋼絲，張拉端設(shè)于拱肋頂部，吊桿張拉需要在拱肋壓注混凝土完成14天后進行。在吊桿平面內(nèi)，錨具及鋼墊塊應(yīng)與吊桿始終保持垂直，鋼墊塊與拱肋焊接時采用角焊縫。

跨京福高速公路特大橋系桿拱橋采用先梁后拱工藝進行施工，系梁支架體系采用圓管柱加H型鋼組合形式，高速公路上方設(shè)置門洞，施工期間車輛從門洞下方經(jīng)過，保證了高速公路車輛安全運行。在拱肋混凝土壓注時，采用二級泵送方式進行，混凝土壓注質(zhì)量有了保障，對加勁箍密集的腹板避免了分倉壓注，提前了工期，節(jié)約了成本。系桿拱橋建成后，猶如一道彩虹在京福高速上方劃過，具有相當(dāng)高的審美觀。

二、重難點施工工藝控制

1、拱腳安裝

系梁施工中，拱腳安裝是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，其定位的準確度好壞直接影響到后期拱肋安裝的線性。

⑴起吊。拱腳安裝后與水平方向夾角為36.613°，吊裝時選擇兩個吊點，通過大小鉤調(diào)整兩吊點處吊繩長度，使鋼管起吊后于水平方向夾角基本接近設(shè)計夾角36.613°。如下圖所示，通過計算，L1=4.4，L2=2.6m。

⑵安裝。拱腳安裝需要定位幾個特征點，根據(jù)幾何尺寸關(guān)系，以兩端最下側(cè)為坐標原點，計算拱腳鋼管端部兩鋼管中軸線方向的四點坐標，根據(jù)坐標可知這四點與坐標原點的關(guān)系，首先利用全站儀放樣出坐標原點，再用尺量出其四點的水平位置，利用槽鋼垂直支立，尺量出其四點的垂直位置。尺量誤差控制在0.5cm以內(nèi)。

在坐標原點水平方向4.82m處支立槽鋼，已固定拱腳另一端，經(jīng)過計算，此處槽鋼高度為2.63m。此處為拱腳端部起3m處，吊裝前在拱腳鋼管上做好標記，安裝后此兩點正好重合。如下圖所示：

垂直的槽鋼1、2、3支立在支座上，4、5支立于模板上，豎向槽鋼之間通過鋼筋連接做成一個整體。圖紙設(shè)計輕型鋼骨架分為兩層，首先把第一層骨架焊接好，并將骨架與垂直的槽鋼焊接在一起，通過6根直徑28的螺紋鋼做支撐，底部焊接鋼板支立在模板上（此處為變坡點，下部方木正好支立在H型鋼上部，可以保證骨架的穩(wěn)定性），以保證拱腳安裝后的穩(wěn)定性，通過直徑28的螺紋鋼橫撐在側(cè)模上，防止骨架左右移動。拱腳通過三維坐標進行控制，拱腳安裝好后通過豎向槽鋼骨架進行焊接固定，然后根據(jù)設(shè)計要求安裝骨架輕型鋼第二層。如下圖所示：

拱腳安裝后，與縱向、橫向預(yù)應(yīng)力管道位置相沖突處，可在鋼管上適當(dāng)鉆孔，但其位置不能移動，并保證預(yù)應(yīng)力索管道的密封性和位置準確。

2、拱肋混凝土灌注

⑴測量準備。在左右拱肋上各測放五個控制點（兩端端頭、1/4、1/2、3/4），作為泵送過程中拱肋變形情況的觀測點。為了使拱肋在泵送混凝土中變形最小，必須保證混凝土泵送的同步對稱進行。

⑵壓漿孔與排氣孔留置。上、下弦管壓漿孔，腹板壓漿孔直徑為φ125mm，壓注管布設(shè)在距拱腳2～3m處，排漿（氣）孔是為了將拱管內(nèi)的氣體排出并檢測管內(nèi)混凝土是否壓滿而設(shè)置的，當(dāng)管內(nèi)混凝土注滿后，會有混凝土從排漿孔排出，為了防止排出的混凝土掉到高速公路上，影響高速公路的行車安全，在排漿孔處接兩根軟管至梁面，將管內(nèi)排出的混凝土滑落至梁面，再有專人清掃至地面。

⑶拱肋混凝土施工。拱肋混凝土壓注C55補償收縮混凝土，采用2臺“HBT80-13-90S”型混凝土輸送泵同時從兩側(cè)拱腳同時對稱壓注至拱頂，每一端設(shè)置一臺備用地泵。壓注順序為：先上管，后下管，再腹板。首先對稱壓注拱肋上管混凝土，待上管混凝土達到設(shè)計強度的80%時，對稱灌注拱肋下鋼管混凝土，待鋼管混凝土強度達到設(shè)計強度的80%時，對稱灌注拱肋腹腔混凝土?；炷两?jīng)二級泵送后進入拱肋，兩側(cè)從下到上同步進行。壓滿后經(jīng)頂部的出漿口冒出，觀察冒出與進漿口同濃度的漿體后關(guān)閉出漿口，穩(wěn)壓兩分鐘，然后關(guān)閉進漿口閥門，拆除泵管完成混凝土壓注。拱肋砼壓注過程中必須連續(xù)進行，一次完成，中途不得停頓，拱肋泵送時需待上端排氣孔正常出漿后方可停止泵送。

3、吊桿施工

⑴吊桿安裝。全橋吊桿共有28根，采用人工配合吊車安裝，在拱肋混凝土強度達到80%以上后進行吊桿安裝。當(dāng)拱肋混凝土達到設(shè)計強度的80%后，將系梁底最外側(cè)的H型鋼拉出，以便安裝系梁底部的墩頭錨。吊桿的安裝由拱肋冷鑄墩頭錨自上向下從梁體底部預(yù)留孔穿出。

⑵吊桿張拉。索力調(diào)整順序如下：拱肋、吊桿安裝完畢后，拱肋混凝土強度達到設(shè)計強度并且齡期達到14天時，將吊桿調(diào)直，進行吊桿張拉；然后進行梁體第二次張拉，橋面二期恒載施工完畢后，實測吊桿力與設(shè)計是否相符合，不符合時即進行調(diào)整。施工中通過對吊桿和拱肋的監(jiān)測，控制拱肋的應(yīng)力與變形均在設(shè)計允許的范圍內(nèi)。吊桿進行張拉施加應(yīng)力時，按設(shè)計順序進行。兩片拱肋的吊桿在施加預(yù)應(yīng)力過程中須交叉、對稱地進行。吊桿張拉在拱肋頂部單端張拉各吊桿，兩片拱肋對稱張拉到圖紙所要求的噸位，每片拱肋的吊桿應(yīng)同時均衡對稱張拉。每次張拉應(yīng)注意拱腳支座位移情況。吊桿張拉結(jié)束后，錨頭處須安裝錨頭防護罩，防護罩內(nèi)部灌填防腐油脂，防止錨頭銹蝕。

三、結(jié)語

跨京福高速公路1-80m系桿拱，各個施工工藝均已完成，質(zhì)量合格，滿足工期要求。本技術(shù)在鐵路工程系桿拱橋中應(yīng)用廣泛，特別是跨越高等級公路的下承式鋼管混凝土系桿拱橋的施工，在施工過程中采用的內(nèi)模提前預(yù)制、限位固定支座進行拱肋定位、二級泵送拱肋混凝土等都均有節(jié)約時間、保證質(zhì)量的特點，將會在今后的系桿拱施工中廣泛應(yīng)用。

參考文獻

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