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楼庄鸿:我国钢筋混凝土拱桥(二)
2011-07-12 来源:888真人注册网
3 钢筋混凝土拱的施工方法

    大跨径拱桥的施工方法,是关系到拱桥方案能否成立,拱桥方案能否被采用的关键技术问题。无支架施工,应该是拱桥施工的发展方向。

    我国采用满堂支架施工最著名的拱桥是河南许沟大桥,跨径220m,由于跨越干沟,所以采用满堂支架施工。采用钢拱架施工的,有四川攀枝花3006大桥(新庄金沙江大桥),跨径146m;后来又用在跨径110m的攀枝花3005大桥(荷花池金沙江大桥)以及跨径170m的3007大桥(宝鼎金沙江大桥)上。另一座湖南五强溪缆子湾大桥,跨径133m,因五强溪水库开工,没有箱肋预制的场地,因此用单层贝雷架,上弦加短杆件作为拱架,并以斜拉索加劲,拼装预制拱段。第一条箱肋合拢后,即与拱架一起,共同承受其他箱肋重力。

    以下介绍钢筋混凝土拱的无支架施工方法,这些施工方法当然也能用于钢拱和钢管混凝土拱上。

    3.1  塔架扣挂悬臂施工法

    分悬拼和悬浇两类,以悬拼为主,一般是在墩台上安装塔架,以斜拉索扣挂预制拱段,直至合龙,这是用得最多的施工方法。一般采用三段或五段吊装合龙。而且在我国,多跨拱桥也往往采用这种方法进行,是我国特有的多跨拱桥施工方式。目前采用五段吊装的最大跨径拱桥,是跨径150m的四川马鸣溪大桥。吊重达700kN。 

    在跨径更大时,或采用较宽的箱时,吊重很大,不得不采用多段吊装。1999年在广西来宾磨东红水河大桥上,对4条宽达2.6m的分离箱肋,采用28段吊装,见图12。以后又在跨径228m的福建宁德天池大桥及跨径195m的贵州六圭河大桥上,采用多段吊装,先合龙两边箱,然后加浇中室箱的顶、底板,形成三室箱拱圈。宁德天池大桥边箱分19段吊装,六圭河大桥边箱分20段吊装。
 
    图12 磨东大桥28段吊装

    在跨径150m的四川攀枝花白沙沟大桥上,还采用了多段悬臂浇筑的施工方法,以挂篮悬浇23段中的20段,是我国第一座采用多段悬臂浇筑的拱桥【15】,见图13。
    图13  四川攀枝花白沙沟大桥的多段悬臂浇筑

    3.2 悬臂桁架施工法【8】

    多用于桁式组合拱,以人字扒杆吊装杆件,上弦杆施加预应力,直至合龙,然后,在上弦杆的某一部位,卸除预应力连接器,转换体系而成拱,见图14。
    图14 悬臂桁架施工法

    3.3 转体施工法【9】

    分为平转及竖转两大类:

    1)平转施工法

    主拱圈采用平转施工是我国首创。在两岸各制作半拱,平转就位合龙,可以最大限度地减少水上施工,并用简单的设备来修建大跨径拱。1977年,以设平衡重的转体施工方法,修建了跨径70m的四川遂宁建设大桥。1987年,在跨径122m的重庆巫山龙门大桥上实现了无平衡重转体施工。1988年,在跨径200m的涪陵乌江大桥上,采用了双箱对称同步转体施工。由有平衡重到无平衡重,以至双箱对称同步转体,是平转施工发展的三个阶段,其转动、锚固和位控体系均得到进一步的完善。
    图15 涪陵乌江大桥的双箱对称同步转体施工

    目前,平转施工方法,不仅在箱形拱上应用,而且还曾在双曲拱、桁架拱、刚架拱上应用过,也用在连续刚构及斜拉桥上。

    2)竖转施工法

    往往在沟底搭架,修建两个半拱,拱脚设铰,向上转动,然后合龙、封铰。例如,跨径60m的四川杨家沟大桥,以及跨径60m的四川三滩沟大桥(刚架拱桥)。[page]

    3.4 劲性骨架施工法

    将型钢制成拱形劲性骨架,或在角隅处带有钢管的拱形劲性骨架,分段吊装合龙,形成劲性骨架拱,含钢管的灌注管的混凝土,然后搭设模板,分底板、腹板和顶板,分层浇筑拱圈混凝土(劲性骨架埋在混凝土中),形成拱圈。

    该施工方法上世纪80年代引入我国,首先在跨径60m的辽宁蚂蚁沙大桥上应用,以后又在跨径156m的丹东沙河口大桥中承拱上采用。交通部又设科研课题,以宜宾小南门金沙江大桥为试验桥,跨径240m的中承拱。后来,又在跨径420m的重庆万县长江大桥及跨径312m的广西邕宁邕江大桥(中承拱)上应用,使这种施工方法更为成熟。

    早期用劲性骨架法施工拱圈时,主拱圈的板件混凝土自拱脚至拱顶,连续浇筑,为防止劲性骨架失稳,需在l/4-3l/4区段,尤其是拱顶区段压重,随混凝土浇筑而卸载,施工控制不方便,而且拱的变形及应变大而反复,以致在某些桥上出现过劲性骨架的某些杆件局部失稳的情况,其预拱度为四分点附近最大的马鞍形。

    在万县长江大桥及邕宁邕江大桥中改进了施工工艺。万县长江大桥钢管内压注混凝土的顺序是先中间,后两边;先下弦后上弦。拱箱混凝土的浇筑,分环顺序是先中箱,后边箱。每箱先底板,后腹板,再顶板。各环间混凝土均间隔一个龄期,使先浇筑的混凝土参与结构整体变力,共同承受新浇筑的混凝土重力。在每一环的浇筑过程中,将拱箱沿纵向等分为6段,设置6个工作面(边箱分8个工作面),对称同步地浇筑混凝土,最多允许一个工作段的快慢差别。因此浇筑中保证了骨架稳定,其挠度及应力比较均匀,完全避免了早期劲性骨架法的缺点,见图16。

    邕宁邕江大桥则是利用扣索,对劲性骨架施加拉力,把浇筑过程中出现的结构应力和变位调整和控制在设定的目标函数内,实现连续浇筑拱肋混凝土,大大减少了拱肋浇筑时间,对劲性骨架法的施工工艺,又作了进一步的完善。见图17。

    随着劲性骨架施工方法的完善,我国跨径150m以上的钢筋混凝土拱桥中,采用此方法的日益增多。
    图a 分环浇筑顺序
    
图b 中箱底板纵向浇筑分段图c 边箱底板纵向浇筑分段
    
图16  万县长江大桥的拱箱混凝土浇筑顺序(单位:cm)


    
图17  邕宁邕江大桥的扣挂劲性骨架(单位:cm)

    4 结束语

    综上所述,我国的钢筋混凝土拱桥桥型品种很多,有双曲拱、箱形拱、桁架拱、刚架拱、系杆拱和特殊拱等,而且已形成了一整套有我国特色的拱桥无支架施工方法,外国有的,我们都有,我国把塔架扣挂法用于多跨,创造了平转施工方法,极大地改进了劲性骨架施工法,这些是对拱桥施工工艺作出的贡献和创新。我们应该为之自豪,并在些基础上不断前进。[page]

    参考文献:

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    2. 楼庄鸿等,中国大跨径拱桥,中国公路学会888真人注册和结构工程分会2009年全国888真人注册学术会议论文集,人民交通出版社

    3. 楼庄鸿等,中国钢拱桥,同上

    4. 楼庄鸿,关于石拱桥,北京建达道桥咨询公司2007年度论文集

    5. 中国公路学会888真人注册和结构工程分会,面向创新的中国现代888真人注册,2009,人民交通出版社

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