軍用梁鋼拱架施工的關(guān)鍵技術(shù)研究

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

鋼筋混凝土箱型拱橋以造價低、承載能力大的特點被城市道路和高速公路廣泛采用。通過在施工過程中的日積月累，逐漸形成了支架現(xiàn)澆施工法、預制吊裝法、轉(zhuǎn)體施工法、懸臂澆筑施工法等拱橋施工方法[1-2]。

采用鋼拱架現(xiàn)澆是支架現(xiàn)澆施工法的其中一種，采用“修三座橋，拆兩座橋”的方法施工，即搭設(shè)纜吊，安裝鋼拱架，現(xiàn)澆箱拱，拆除纜吊和鋼拱架。對于雙幅拱橋，跨度、橋體寬度隨著高速公路的發(fā)展日益增大，如果按照常規(guī)施工工藝，必定加大纜索吊機和鋼拱架的投入，增加鋼拱架安拆和預壓成本，施工工期也較長[3]。為解決這一問題，在野三關(guān)大橋箱拱施工中應用了鋼拱架橫移施工技術(shù)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

一、工程概況

野三關(guān)大橋位于湖北省恩施州巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)。全橋布跨為2×20m簡支T梁+130m鋼筋砼箱拱+20m簡支T梁，橋梁總長204.0m，交角為90°。拱圈采用C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈矢高32.5米，凈跨徑130米，矢跨比f/L=1/4，拱軸系數(shù)m=2.206。拱圈采用單箱三室箱形截面，拱圈寬為9.5m，拱圈高2.5m。

二、總體施工方案概述

施工工藝流程為：纜索吊安裝→鋼拱架懸拼→拱圈灌注混凝土→砂筒泄砂→拱架整體橫移→鋼拱架吊裝拆除。

三、鋼拱架安裝及卸落

(一)拼裝原理

六四式、加強型六四式軍用梁是用來快速組裝標準軌距40m以下直梁的鐵路橋梁戰(zhàn)備搶修制式器材，均為標準構(gòu)件。為使其能拼裝成要求的拱形，在六四梁三角間增設(shè)T型連接構(gòu)件，增加上弦長度，T型連接構(gòu)件上端焊接在連接板上，而下端則與2個軍用梁標準三角的銷孔共同連接，形成與各種拱軸曲線相吻合的施工拱架軸線。

(二)拱架拼裝

1.拱架拼裝順序

拱架在橫橋向分為七幅，縱向分為10個吊裝節(jié)段。拱架安裝以縱向及橫向?qū)ΨQ的順序進行，縱向從拱腳向拱頂安裝，橫向從橋軸線向分幅安裝，各幅的1#段安裝之前，安裝拱腳特殊段。共分為133個吊裝單元，左右兩岸各63個，合龍段7個,鋼拱架立面分段布置圖參見圖1。

圖1 鋼拱架立面分段布置圖

拱架安裝步驟如下：(1)先安裝基準幅及下端兩側(cè)各幅的部分節(jié)段。(2)單幅調(diào)整好拱架軸線和標高，在夜間低溫狀態(tài)下合龍，形成單幅兩鉸拱。(3)按順序進行次邊幅、邊幅的安裝，仍在夜間合龍。(4)全部七幅拱架安裝并合龍后，形成總寬10.12m的兩鉸拱架，并安裝上下弦的所有橫聯(lián)10號工字鋼，作為拱架的橫向連接，增強拱架整體性。(5)設(shè)置6道固定風纜，按50kN控制好每道風纜的初張力，調(diào)整好拱架的軸線偏位。

2.鋼拱架具體拼裝順序。拱片組安裝時，先安裝支座；然后吊裝相應拱片組單元，用扣索調(diào)整拱片組高度，用纜風索調(diào)整拱片組中線；最后安裝套管螺栓、工字鋼和聯(lián)系槽鋼三種橫向聯(lián)系。

3.基準幅與其它分幅拱架安裝

(1)基準幅拱架安裝。各扣段安裝應設(shè)置一定的施工預抬高值。單幅調(diào)整好拱架軸線和標高后，選擇在夜間低溫狀態(tài)下合龍。

(2)安裝拱架的其它分幅。當基準幅安裝后，應及時安裝拱架上弦的橫聯(lián)工字鋼、次邊幅及邊幅，以“1號U型螺栓”將其與已就位的橫聯(lián)工字鋼固定。

4.鋼拱架卸架程序

(1)砂筒卸落施工工序

①拱架卸落的過程，就是由拱架支承的拱圈的重力逐漸轉(zhuǎn)移給拱圈自身來承擔的過程，為了對拱圈受力有利，拱架不能突然卸除，而應按一定的程序和方法進行。

②該橋兩端拱腳共36個砂筒，每端拱腳安排工作人員9名，即每人負責2個砂筒的掏砂工作。

③卸架時，先將螺栓適當扭開，然后再將砂筒里砂子掏出200cm3，掏砂應均勻?qū)ΨQ進行。共分10次松動螺栓和卸落砂筒內(nèi)砂子，每次掏出砂子后用榔頭敲擊砂筒外壁使筒內(nèi)砂子均勻下沉。每次掏砂時指揮人員以吹口哨為信號，不能多卸或少卸。

(2)拆除拱盔。鋼拱架卸架完成后，采用人工將脫離主拱圈砼的拱盔拆除，并用繩索將其吊至指定位置臨時堆放，用車輛運出。

(3)拱架拆除施工工序

①首先將整個鋼拱架用千斤頂拉移，側(cè)向滑移出軍用梁鋼拱架，采用鋼拱架拼裝逆施工階段，先拆除合龍段的橫聯(lián)套管螺栓及U型箍，再拆除合龍段節(jié)段，從合龍段向兩側(cè)依次對稱拆除。

②用纜索吊裝拆除第一片軍用梁鋼拱架，吊裝完成后，拆除砂筒和底部支座。

③重復①～②的步驟逐一拆除，直至將全部鋼拱架拆除完畢。

四、砂筒設(shè)計及拱架整體橫移技術(shù)

(一)砂筒設(shè)計

野三關(guān)大橋鋼拱架采用砂筒臨時卸架。上砂筒采用外徑d=325mm，壁厚δ=10mm無縫鋼管，下砂筒采用外徑d=377mm，壁厚δ=15mm無縫鋼管；上、下鋼板尺寸為400×400×20mm；卸砂孔內(nèi)徑20mm，砂筒泄砂高度20cm，無縫鋼管中粗砂高度24.5cm。

(二)鋼拱架整體橫移技術(shù)

野三關(guān)大橋拱圈施工完畢后，拱架由千斤頂橫向拉移拆除。在拱架支承墩上設(shè)置了水平滑道和側(cè)面滑道，滑道由不銹鋼板和聚四氟乙烯板組成。為防止滑板掉落或跑位，滑板兩側(cè)設(shè)置鋼板擋塊。沙筒頂部、底部布置雙拼H型鋼，雙拼H型鋼一端焊接一塊端鋼板，將其連成整體，另一側(cè)預留3m拆除拱架工作空間，千斤頂左側(cè)設(shè)有C30混凝土擋塊。在兩拱腳各設(shè)兩臺150t油壓千斤頂，沿滑道安裝φ15.2鋼絞線，錨固在端鋼板上，千斤頂通過鋼絞線作用在端鋼板上，對整個拱架施加拉力，使拱架緩緩橫移。施工過程中須保證兩拱腳平移的同步性，為保證施工精度及安全，采取短位移的拉移方式，每次拉移量為15cm。

五、結(jié)語

經(jīng)計算及施工的驗證軍用梁鋼拱架的安裝、橫移拆除及砂筒的設(shè)計安全可靠，經(jīng)濟性高，主要有以下結(jié)論：(1)在懸臂拼裝拱架時，根據(jù)懸臂長度，隨時拉好扣索和纜風索，以確保拱架穩(wěn)定，拼裝安全。扣索必須扣在拱架的大節(jié)點處，決不可扣在小節(jié)點處。(2)拼裝過程中以防拱架橫向失穩(wěn)。在中間三十二榀拱架拼裝完后，調(diào)整中線，與設(shè)計中線的偏差不得大于5cm。(3)鋼拱架卸架在其頂板合龍段混凝土強度達到設(shè)計強度的90%即45MPa時進行。