淺談拱橋施工方法

王淑嬡

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

1 前言

以往的拱橋如果想朝著大跨徑方向發(fā)展，則碰到的技術(shù)障礙通常都是施工問題。因為以前使用的施工方法非常不便，而且由于跨徑在不斷增大，致使結(jié)構(gòu)自重也持續(xù)加大，特別是為了對抗隨著不斷增大的拱腳在水平方向上的推力，就必須選擇墩臺支撐體系(工程浩大)，這樣就阻礙了拱橋發(fā)展。

目前拱橋無支架施工措施已經(jīng)得到了應(yīng)用以及發(fā)展，而且計算方法也在持續(xù)完善，尤其是鋼管混凝土組合材料的大力普及，致使拱橋跨越能力不斷加強(qiáng)。現(xiàn)今鋼拱橋超過了500 m(在此以美國1982年建造的新河谷橋為例，長度為518 m)，同時關(guān)于混凝土拱橋，其跨徑已實現(xiàn)了420 m(比如我國于1996年建造的萬縣長江大橋)，此外處于建造狀態(tài)的鋼管混凝土拱橋，其跨度也實現(xiàn)了460 m(比如我國的巫峽長江大橋)。據(jù)理論推算可以得出，鋼拱橋跨徑以及混凝土拱橋的最大值分別為1 200 m以及500 m。拱橋跨徑記錄不斷得到刷新，促進(jìn)各國學(xué)者針對這種橋梁設(shè)計開展理論以及施工方法方面的深層次研究。

2 拱橋施工方法簡介

2.1 拱架施工

施工時如果有支架，則這種施工方式也叫拱架施工。其步驟是先使用鋼材以及木材等材料形成拱架，接著在拱架上完成主拱圈的砌筑，最后一步是落架以及結(jié)束其余施工。在拱架上對拱圈進(jìn)行砌筑時，拱架會由于荷載的不斷加大而發(fā)生相應(yīng)的變形，這樣的話，已砌以及澆筑完成的部分污工就有出現(xiàn)裂縫的可能，為了使各個砌筑環(huán)節(jié)的拱架獲得均衡受力，使變形程度最低，保證拱圈質(zhì)量，務(wù)必要使用合理的砌筑方法以及步驟。這其實屬于一種施工控制方法，非常簡單。因為該種施工方式對那些跨度較小的橋梁較為合適，而且工藝簡單，能對施工精度產(chǎn)生影響的因素不多，再加上施工控制力度不足而導(dǎo)致的不良后果也不是非常明顯，因此人們易于將其重要性忽略。

2.2 纜索吊裝施工方式

拱橋施工過程中的纜索吊裝，是通過纜索吊機(jī)開展水平運輸工作，將拱圈節(jié)段垂直起吊并進(jìn)行安裝，利用懸扣(也可以是構(gòu)成懸臂析架)進(jìn)行分段安裝，并于最后將拱圈合攏。纜索吊裝施工也稱為無支架施工，該方法屬于拱橋施工過程中經(jīng)常使用的一種方法。橋梁施工過程中纜索架橋方法不僅跨越能力強(qiáng)，而且其不管是水平還是垂直運輸都靈活以及機(jī)動，不會因為地形或者是施工場地等而受到影響，此外施工方便快捷，目前，該方法主要應(yīng)用于跨度較大的鋼管混凝土拱橋建設(shè)過程中。

現(xiàn)今，纜索吊裝的單跨跨徑極限值已經(jīng)超過了500 m，從單跨纜索演變?yōu)殡p跨連續(xù)纜索，其單跨跨徑極限值已超過400 m，吊裝質(zhì)量實現(xiàn)了75 t，可以對跨徑實現(xiàn)160 m左右的分段預(yù)制箱形拱橋進(jìn)行吊裝。與此同時纜索架橋設(shè)備不斷改進(jìn)，目前己開始成套生產(chǎn)。處于建造狀態(tài)且位于湖南長沙以及南縣地區(qū)的黑石鋪湘江大橋以及茅草街大橋，位于浙江杭州地區(qū)的錢江四橋，位于廣西南寧和重慶巫山地區(qū)的永和大橋以及巫峽長江大橋等都選擇了無支架索塔吊裝法開展施工。

拱橋纜索吊裝施工主要有以下步驟即:預(yù)制以及移運拱肋，對主拱圈進(jìn)行的吊裝，對拱上建筑進(jìn)行的砌筑以及對橋面結(jié)構(gòu)開展的施工等。

3 勁性骨架施工方式

拱橋勁性骨架施工主要指的是在已經(jīng)成形并穩(wěn)固的析式拱骨架上澆筑混凝土(分環(huán)以及分段)，以促進(jìn)鋼筋混凝土箱肋拱(也可以是板拱)的形成。在施工中，析式拱骨架主要發(fā)揮支架功能，當(dāng)拱圈形成后要將其埋在混凝土當(dāng)中使其成為截面的一個基本組成。在我國，析式骨架方式也叫做埋置式拱架方式，而在其他國家也叫米蘭方式。剛開始時，析式骨架方式都選擇型鋼(如槽鋼，角鋼以及工字鋼)做成。其中勁性型鋼具有較大的骨架剛度，不過用鋼需求量大。因為其用鋼需求量大，以往施工控制技術(shù)不先進(jìn)等，致使這種方法在以往并沒有得到大規(guī)模使用。我國從20世紀(jì)80年代起，因為出現(xiàn)了很多大跨度混凝土拱橋以及經(jīng)濟(jì)合理，強(qiáng)度較大的骨架材料，再加之施工控制技術(shù)的不斷發(fā)展，因此勁性骨架法在大跨徑混凝土拱橋施工過程中得到了大力普及，其跨度極限已實現(xiàn)了420 m(比如重慶地區(qū)的萬州長江大橋)。

我國在拱橋建造中最早使用鋼管混凝土的時間是20世紀(jì)90年代初，四川旺蒼縣在1990年第一次選擇無支架施工以及纜索吊裝方式建造的東河大橋，是我國首座鋼筋混凝土拱橋，其跨度達(dá)到了115 m，從此以后鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國的橋梁建造中得到了使用并不斷深入。大跨徑拱橋即鋼管混凝土拱橋使歷史悠久的拱橋再次煥發(fā)活力。

4 轉(zhuǎn)體施工方式

在高山深谷建橋往往存在著一定的難度，因此橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)日益受到重視并不斷發(fā)展。該施工技術(shù)的關(guān)鍵是，在兩岸地區(qū)借助地形以及簡單支架進(jìn)行橋梁半跨結(jié)構(gòu)的預(yù)制，通過橋梁半跨結(jié)構(gòu)以及合理的配重，并扣索以及拉桿，同時進(jìn)行低摩擦系數(shù)的滑道以及轉(zhuǎn)盤的設(shè)置，建立轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，借助簡單設(shè)備，對兩岸地區(qū)的橋梁半跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，記住一定要旋轉(zhuǎn)到位，以確保其成為一個整體。以旋轉(zhuǎn)方式為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，主要包括豎直，水平以及平豎結(jié)合這三類轉(zhuǎn)體。現(xiàn)今這一方式已經(jīng)在斜拉，拱橋以及梁橋等各類橋型施工過程中得到了應(yīng)用，比如建造于2000年且拱跨為360 m寬的丫髻沙大橋，建造于2003年位于北京五環(huán)地區(qū)的斜拉橋(跨過了石景山區(qū)的鐵路編組站)以及建造于1990年位于四川綿陽地區(qū)的公路跨線橋等。大跨橋梁選擇了轉(zhuǎn)體施工法，不需要搭設(shè)高成本支架，簡化安裝架設(shè)步驟，將對技術(shù)要求高，復(fù)雜程度高的高空作業(yè)以及水上作業(yè)轉(zhuǎn)換為陸上作業(yè)，這樣的話，不僅保證了施工安全以及質(zhì)量合格，而且保證了施工控制，同時還有利于通航河道以及跨線橋在開展施工的過程中降低對交通的干擾性，因此不管是技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益還是社會效益都非常不錯。