我國懸澆施工大跨度鋼筋混凝土拱橋的發展

(重慶交通大學 重慶 404100)

一、概述

鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑施工是以臨時索塔、臨時索以及拱圈作為受力體系，通過掛籃對拱圈進行懸臂澆筑施工，最終實現拱圈合龍，然后拆除臨時受力體系的一種施工工藝。

進入21世紀，我國西部交通迅速發展，西部地區地形地貌處于第一二級階梯，峽谷地形地貌尤為顯著，并且預制場地稀缺，懸臂澆筑鋼筋混凝土拱橋就此應運而生。該橋在峽谷溝壑地貌中極具競爭力，近十年已經修建完成或者在建的已經包括十余座，我國鋼混混凝土懸澆拱橋跨度已經達到240m，是目前國內最大跨度的通過懸澆施工的鋼筋混凝土拱橋。

本文將對懸澆施工的鋼筋混凝土拱橋在國內的發展，及其設計計算理論和施工方法座椅系統概述，以便研究者掌握鋼筋混凝土拱橋發展動態，明確下一步工作發展動態。

二、懸澆混凝土拱橋的特點

與傳統方法施工的鋼筋混凝土拱橋相比，懸澆拱橋是一種新型的成拱方式(即懸澆施工拱圈、張拉索力合龍拱圈完成體系轉換)，采用斜拉扣掛與懸澆施工的橋梁同時具備斜拉橋與梁橋懸澆施工的受力特點，使得該橋型具有自己獨特的受力方式。

(1)結構體系轉換的次數多。懸臂澆筑的混凝土主拱圈，每張拉一次扣索索力，其超靜定次數就增加一次，最終拱圈合龍，完成體系轉換。其具備斜拉橋受力特點是因為施工過程中需要張拉臨時索索力，這與斜拉橋施工過程中張拉斜拉索相似；不同之處是扣錨索在拱圈合龍之后需要全部拆除。具備梁橋懸臂施工的受力特點是因為拱圈在懸臂施工過程中通梁橋一樣會出現頂板出現拉應力的情況；不同之處是懸臂施工的鋼筋混凝土拱橋在扣錨索作用下，拱圈頂底板會出現拉壓應力反復的情況，而梁橋一般只在頂板出現拉壓應力反復的情況。

(2)施工周期長。與懸臂拼裝的鋼筋混凝土拱橋相比，懸澆施工鋼筋混凝土拱橋施工工序更加復雜，增加了移動掛籃的工序，并且需要調模、并在掛籃內施工作，以及施工過程中不定常要素的影響，會大大增加工期。如貴州夜郎湖特大橋主拱圈施工從1#節段到主拱圈合龍接近九個月時長，使得各節段混凝土收縮徐變不一致，因而變形常常出現與設計偏離的情況。

(3)結構性能好。一般來講，鋼筋混凝土懸澆拱橋成橋后，其結構整體性好、強度高、后期養護費用較小。

三、鋼筋混凝土懸澆拱橋的發展

21世紀初，我國首座懸澆混凝土拱橋四川白沙溝1#橋修建完成，其優良的特點使其在國內迅速發展。從2008年到2018年十年期間，在我國四川、貴州及重慶界內先后修建完成或正在修建十座同種類型的公路橋梁。并且主拱跨徑不斷刷新記錄，目前，300m跨徑的懸澆混凝土拱橋在我國的發展已經逐步凸顯其可能性，該橋在西部山區已經體現了其競爭力優勢，展現了其無限潛力。

目前國內對鋼筋混凝土懸澆拱橋的研究主要體現在以下方面：

李曉斌[1]對懸澆拱橋進行施工控制理論研究；陳啟嬋[2]對懸澆拱橋的拱圈構造及力學行為進行研究；訾銀輝[3]田振生[4]對懸澆拱橋施工索力優化及合理成橋狀態進行研究。

總之，目前對鋼筋混凝土懸澆拱橋研究的相關文獻仍相對較少，對懸澆拱橋的抗震、穩定、溫度效應及動力分析需要進一步深入。

四、鋼筋混凝土懸澆拱橋設計計算理論

目前，鋼筋混凝土懸澆拱橋施工階段設計方法一般是采用應力疊加法，成橋階段一般采用內力疊加法。研究表明，內力疊加法計算的各構件計算受力均勻，應力變化幅度不大；而應力疊加法計算的各構件，先澆筑的混凝土應力較大，后澆筑的混凝土的應力較小。后者計算更接近實際受力狀態。

五、鋼筋混凝土拱橋懸澆施工的發展

鋼筋混凝土拱橋施工采用斜拉扣掛的方式進行施工，隨著主拱跨徑增加或者扣塔高度受到限制，組合施工法便在懸臂澆筑拱橋施工中出現。2018年建成的貴州夜郎湖特大橋，其跨中合龍段采用勁性骨架合龍，組合施工法便在懸澆拱橋施工中得到了成功應用，這也為我國懸澆拱橋向更大跨徑的發展奠定了基礎。

綜上所述，懸澆施工拱橋還需要做大量的數值仿真研究，使該橋更加安全可靠地向前發展。