拱橋施工方法之淺談

王思宇

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400074）

作為我國(guó)現(xiàn)有公路橋梁使用最多的橋型之一，拱橋具備跨越能力好，耐久性好，養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用低，造型美觀，構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為一種橋梁工程建設(shè)中經(jīng)常采用的類型。拱橋施工工藝的發(fā)展經(jīng)歷了從有支架施工到無(wú)支架施工的過(guò)程。其中有支架施工主要是拱架施工法，無(wú)支架施工法主要是纜索吊裝法、轉(zhuǎn)體施工法等。80 年代末，性能優(yōu)良的鋼管混凝土的使用推廣也為大跨徑拱橋的修建奠定了基礎(chǔ)。

1 混凝土拱橋常用施工方法

1.1 拱架施工法

拱架施工法是指在拱圈下先用木材或鋼材搭成拱架，把拱架作為施工平臺(tái)進(jìn)行拱圈以及上部結(jié)構(gòu)修筑的施工方法。對(duì)于拱架施工法來(lái)說(shuō)，拱圈的精度很大程度上取決于拱架的搭建情況，而且在施工過(guò)程中，拱架承擔(dān)了整個(gè)結(jié)構(gòu)的重量，所以要求拱架需要有足夠的承受荷載能力和抵抗變形的能力，并且構(gòu)造不能過(guò)于復(fù)雜，方便施工拆卸。拱架施工法最主要的優(yōu)點(diǎn)在于安全性好而且施工方法簡(jiǎn)單，所以在地形允許的情況下可以優(yōu)先采用，但是拱架施工法由于需要提前搭設(shè)拱架，所以施工周期較長(zhǎng)，并且施工過(guò)程也比較繁瑣。

1.2 纜索吊裝法

纜索吊裝法主要是利用纜索吊機(jī)起吊預(yù)制的拱圈節(jié)段至設(shè)計(jì)位置，然后再安裝拱圈節(jié)段，利用扣索將已安裝的拱圈部分固定，最終使兩邊的拱圈節(jié)段在跨中位置合攏0。當(dāng)拱圈施工完成后就可以利用拱圈進(jìn)行拱上部位各種建筑的施工以及拱橋橋面施工。纜索吊裝法大致施工步驟為：分別吊裝合龍兩根拱肋，再吊裝橫撐，澆筑混凝土，最后施工橋面。

纜索吊裝法優(yōu)點(diǎn)有跨越能力大、施工靈活性好，能夠應(yīng)用于復(fù)雜的地形地貌，施工周期較短，工業(yè)化程度高，所以在目前拱橋修建中采用較多。但是在施工后期，隨著節(jié)段數(shù)量逐漸增多，扣掛難度會(huì)逐漸增加，施工穩(wěn)定性也變得越來(lái)越不好控制，所以纜索吊裝法中如何控制節(jié)段穩(wěn)定性需要進(jìn)行更加深入的研究。

1.3 轉(zhuǎn)體施工法

轉(zhuǎn)體施工法基本原理是將拱圈或整個(gè)上部結(jié)構(gòu)分成兩個(gè)半跨，在施工現(xiàn)場(chǎng)利用地形或簡(jiǎn)單支架澆筑或者預(yù)制拼裝，再利用拱腳的動(dòng)力裝置將兩個(gè)半跨轉(zhuǎn)動(dòng)至橋軸線位置合攏0。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)方位不同，轉(zhuǎn)體施工法可以分為豎向轉(zhuǎn)體、平面轉(zhuǎn)體以及平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體0。在半跨合攏過(guò)程中，需要利用扣索固定已完成的拱段，在此過(guò)程中拱圈半跨處于懸空狀態(tài)，在截面根部受力較大，所以在施工時(shí)要做好受力檢測(cè)，針對(duì)應(yīng)力變化不斷調(diào)整施工方案。

轉(zhuǎn)體施工法避免了有支架法無(wú)法用于山谷和深水地形的情況，減少了高空作業(yè)，施工速度快，費(fèi)用低，同時(shí)提高了橋梁的安全性，確保了橋梁的施工質(zhì)量。但是轉(zhuǎn)體施工法也有明顯缺點(diǎn)，就是施工跨徑不能過(guò)大，否則會(huì)造成施工難度增大、經(jīng)濟(jì)效益下降的結(jié)果。

2 勁性骨架拱橋施工方法

勁性骨架法，又稱米蘭法，是國(guó)外早期采用的一種無(wú)支架施工法。該種方法可以視為一種混合施工方法。具體原理為：混凝土拱圈采用勁性鋼材為原材料，骨架拱的安裝采用纜索吊裝法或者轉(zhuǎn)體施工法，然后將外包混凝土分環(huán)分段澆筑，最終將勁性鋼骨架埋入拱圈混凝土內(nèi)形成鋼筋混凝土箱板拱或肋拱。

勁性骨架法具體施工步驟為：主橋臺(tái)施工，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行骨架的放樣、下料、加工、分段拼裝成型，采用纜索吊裝法進(jìn)行骨架的安裝、成拱，在骨架上面懸掛模板，分環(huán)分段，多工作面澆筑混凝土拱圈。

勁性骨架拱橋主要優(yōu)點(diǎn)為強(qiáng)度和剛度高，承受荷載能力強(qiáng)，并且耐火性和橋梁抗震性能優(yōu)越。以往修建勁性骨架拱橋一般采用型鋼作為骨架材料，型鋼具有剛度大的優(yōu)點(diǎn)，但是用鋼量也較大，故傳統(tǒng)施工控制技術(shù)存在一定的局限性，導(dǎo)致勁性骨架拱橋難以推廣采用。但是自20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，我國(guó)出現(xiàn)了越來(lái)越多大跨徑拱橋，骨架材料性能的提升也使得勁性骨架施工法也被采用的更多。

3 鋼管混凝土拱橋施工方法

鋼管混凝土拱橋是在鋼管內(nèi)填充混凝土，利用鋼管的徑向約束使混凝土處于三向受力狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力，同時(shí)鋼管可以作為施工模板方便混凝土澆筑0。鋼管混凝土拱橋以承載能力高，抵抗變形能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，同時(shí)施工方便，造型優(yōu)美等特點(diǎn)，成為了一種具有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的橋型。目前我國(guó)大跨徑鋼管混凝土拱橋施工方法主要有多點(diǎn)均衡澆筑法、錨索加載法、水箱加載法和斜拉扣掛法。

3.1 多點(diǎn)均衡澆筑法

這種方法是在澆筑主拱拱圈外包混凝土過(guò)程中，采用分環(huán)分段的方式，利用多個(gè)工作步澆筑的方式來(lái)保持自身的平衡，使得勁性骨架的應(yīng)力分配均勻，無(wú)需承擔(dān)額外的荷載，保障骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋首先采用了這種方法，其跨徑達(dá)到了420 米。

3.2 錨索加載法

為了避免混凝土在自拱腳向拱頂澆筑時(shí)出現(xiàn)上撓情況，可以先在拱頂預(yù)先施加一定量的荷載，使得在混凝土澆筑開(kāi)始之前拱頂有向下的位移。施加荷載具體方法為利用鋼索將鋼骨架反彎點(diǎn)和地錨連接起來(lái)，利用鋼索上的拉力緊固器對(duì)錨索施加拉力，從而達(dá)到加荷的目的。這種方法方便對(duì)加載量進(jìn)行控制，但是地錨對(duì)地形有一定的要求。

3.3 水箱加載法

這種方法是在澆筑拱箱時(shí)于拱肋頂部布置水箱，水箱位置隨著混凝土的澆筑而推進(jìn)，根據(jù)拱箱變形監(jiān)測(cè)值結(jié)合應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)情況，通過(guò)對(duì)水箱的加水和排水操作，達(dá)到加載和卸載的目的，從而達(dá)到對(duì)拱軸線的豎向變形進(jìn)行控制和應(yīng)力調(diào)整的目的0。

3.4 斜拉扣掛法

錨索加載法和水箱加載法都是給主拱施加向下的荷載，斜拉扣掛法是借助鋼骨架節(jié)段吊裝的扣索來(lái)調(diào)整混凝土澆筑階段的內(nèi)力，通過(guò)扣索張放給拱肋施加向上的拉力，以此減少各個(gè)澆筑段混凝土產(chǎn)生的彎矩，從而達(dá)到減小應(yīng)力、控制變形的目的0。

4 結(jié)語(yǔ)

拱橋作為我國(guó)傳統(tǒng)橋梁三大基本形式之一，具有造型美觀、經(jīng)濟(jì)耐用、承載能力好、就地取材等諸多優(yōu)點(diǎn)。時(shí)至今日，拱橋施工方法多種多樣，每種方法都有其適用場(chǎng)合，具體應(yīng)用時(shí)可結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件選擇最佳施工方法。本文所述的拱橋各施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合，為以后拱橋施工提供了一定的參考。