勁性骨架施工法

王淑媛

(哈爾濱鐵道職業技術學院)

勁性骨架法本是一種修建大跨度拱橋的老辦法，建于1942年的西班牙埃斯拉(Esla)橋就是采用型鋼勁性骨架法建造的。近年來，因采用高強、經濟的鋼管混凝土作為骨架材料，使這一方法得到了更廣泛的使用。

重慶萬縣長江大橋為鋼管混凝土勁性骨架鋼筋混凝土拱橋，主孔凈跨420 m，矢跨比1/5，橋面總寬為24 m;主拱圈為單箱三室的箱形截面，拱圈高7 m，寬16 m，頂、底板厚40 cm，頂、底、腹板在拱腳附近區域變厚，鋼管勁性骨架成拱;拱上結構為14孔30 m的預應力簡支T形梁;橋臺為由拱座、水平撐和立柱三部分組成的紕臺結構。

全橋的施工步驟:場地布置，主橋臺施工，主、引橋墩施工，主拱圈鋼管勁性骨架加工及運輸，勁性骨架安裝及控制，主拱圈混凝土施工，拱上立柱和T形梁施工，橋面系施工。

1 勁性骨架的制作

勁性骨架分為36個節段，由5個桁片組成，每節段長13.0 m，寬15.6 m，高6.45 m。勁性骨架桁段齒合加工順序為:精確放樣，繪制加工大樣圖;組焊桁片，檢查驗收;以5個桁段為一組，布置兩個65 m長的半長線臺座，由拱腳至拱頂分別齒合制作阿端勁性骨架;在臺座上按順序將各桁片法蘭盤用螺栓連接，加橫向聯系桿件定位，依次組焊桁段;加工完成一個桁段，經驗收合格后，將前4個桁段移出臺座，將第5個桁段移至臺座前端作為基準段;調整臺座拱度，齒合制作相鄰的另外4個桁段，如此循環加工，直至每個臺座剩下拱頂3個桁段，組焊前2個桁段，最后一個桁段留至下一道工序;將每個臺座的最后二個桁段移至一個臺座上，安裝拱頂合龍段“抱箍”(抱箍為消除溫度變形及加工、安裝尺寸誤差而設的構造)，在臺座上“預合龍”，組焊最后2個桁段。

2 勁性骨架的安裝

本橋勁性骨架安裝的實質是用纜索吊機懸拼一座由36個桁段組成的拱形斜拉橋。纜索吊機采用萬能桿件拼裝的單向鉸支座雙柱式門形索塔，勁性骨架的扣索、錨索統一采用365碳素鋼絲輔以鐓頭錨，36個桁段以每懸拼3段為一單元，安裝一組扣索。

勁性骨架的安裝分為三個階段:拱腳定位段，中間段和拱頂段。其中拱腳定位段和拱頂合龍段最關鍵，難度較大。

安裝程序如下。

(1)按工廠加工好的第l段勁性骨架的各弦管幾何尺寸精確測量放樣，在主拱座預留孔內埋設起始段定位鋼管座;

(2)起吊第l段骨架，將各弦管嵌人拱座定位鋼管座，安裝臨時扣索;

(3)起吊第2段骨架，與第1段骨架精確對中，鋼銷定位，法蘭盤螺栓連接，安裝臨時扣索，初調高程;

(4)第3段骨架吊裝就位，安裝第1組扣、錨索，拆除臨時扣索，調整高程和軸線;

(5)懸臂安裝第4段骨架，第5段骨架就位后安裝臨時扣索;

(6)吊裝第6段骨架，安裝第2組扣索，拆除臨時扣索，調整高程和軸線，觀測索力和骨架應力;

(7)同法安裝每岸笫7～第l 8段骨架及第3～第6組扣索;

(8)精確丈量拱頂合龍間隙，據以加工合龍段嵌填鋼板，安裝拱頂臺龍“抱箍”，實現勁性骨架合龍;

(9)拆除扣、錨索，勁性骨架安裝完成。

3 主拱圈混凝土施工

對于大跨度拱橋的就地澆筑施工方案，一般都遵循分環、分段、均衡對稱加載的總原則進行縱向加載設計。

對勁性骨架而言，主拱圈混凝土澆筑施工過程實際上是在拱形支架上進行加載的過程。為避免拱圈施工中早期成形的混凝土產生裂縫，保證先期形成的混凝士和勁性骨架共同承載，拱圈施工中可采取錨索加載法、水箱加載法和斜拉扣掛法等外力平衡法及多點平衡澆筑法的無外力平衡法控制勁性骨架的變形，以保證拱圈混凝土施工的順利進行。

錨索加載法是在勁悱骨架反彎點以上部分設置拉索，拉索的另一端和地錨連接起來，中間設拉力張緊器，混凝土施工中通過對拉索施力達到對勁性骨架變形的控制。

水箱加載法是在澆筑拱圈混凝土時，在拱圈頂部布置水箱，隨著拱圈混凝土澆筑面的推進，根據拱圈特征、斷面變形的觀測值，結合應力、應變監測情況，通過對水箱加、放水實現對拱軸線豎向變形的控制。

斜拉扣掛法是在拱圈適當位置選取扣點，用鋼絲繩作為扣索與兩岸臨時塔架相連，在混凝土在混凝土澆筑過程中，根據各斷面的應力情況進行扣索的張拉或放松，以減少各澆筑階段混凝土所產生的彎矩，將應力控制在允許范圍內，實現從拱腳到拱頂連續澆筑混凝土。

多點平衡澆筑法是將拱圈橫向分塊、徑向分環、縱向分段，施工時，按加載設計所確定的方案進行多點均衡澆筑混凝土，使拱受力、變形及穩定狀態在允許范圍內。

在本橋的加載沒計中，考慮了二、四、六工作面對稱、同步澆筑順序的多重方案，即考慮是從兩拱腳向拱頂的混凝土澆筑，還是拱圈縱向分成四個或六個點同時向拱頂進行混凝土澆筑，結論是“二工作面”澆筑法會使勁性骨柴發生大幅度的起伏變形，弦桿內力絕對值大，壓力超過了承載能力且有較長的拉力區段;“四、六工作面”澆筑方案中的弦桿內力都在壓力區內，撓度曲線起伏也不大;經比較，“六工作面”的澆筑方案最為理想。

依據“六工作面”的混凝土澆筑方案，確定的主拱圈的混凝土澆筑程序為:①壓注鋼管混凝土;②澆筑中箱底板混凝土;③澆筑中箱下1/2腹板混凝土;④澆筑中箱上1/2腹板混凝土;⑤澆筑中箱頂板混凝土;⑥澆筑兩側邊箱底板混凝土;⑦澆筑邊箱下3/4腹板混凝土;⑧澆筑邊箱上1/4腹板及頂板混凝土。混凝土的每次澆筑，沿全橋形成了一鋼筋混凝土環，在一定齡期將參與骨架受力，承受下一環混凝土的重量和施工荷載。

主拱圈完成后即可進行拱上立桂、T粱和橋面系的施工。