上承式體外索連拱橋施工技術研究

郭文峰

摘 要：上承式體外索連拱橋施工技術是一種較為新型的橋梁施工技術，其能在一定程度上提升橋梁建造的質量與效率，從而延長橋梁使用壽命。本文以鄭州航空港區園博路跨梅河支流橋梁工程為實例，介紹上承式連拱拱橋的施工技術，以期為類似施工提供借鑒。

關鍵詞：上承式;拱橋;施工技術

中圖分類號：U445.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）25-0078-03

Abstract： The construction technology of deck type external cable connected arch bridge is a relatively new bridge construction technology， which can improve the quality and efficiency of bridge construction to a certain extent， so as to extend the service life of the bridge. Taking Yuanbo road crossing Meihe tributary bridge project of Zhengzhou airport port area as an example， this paper introduced the construction technology of deck type multi arch arch arch bridge， so as to provide reference for similar construction.

Keywords： upper bearing type;arch bridge;construction technology

1 研究背景

鄭州航空港區新建園博路跨梅河支流橋是一座集弧形路段斜交、上承式體外索、不完整連續拱等特點于一身的橋梁。其設計造型新穎、結構復雜、建造標準要求高，在周邊的在建橋梁中，該橋結構形式獨一無二。該橋上部采用19 m+30 m+19 m三跨上承式體外索拱橋結構，由鋼筋混凝土拱板、拱上立柱、空心板結構、體外索系統組成。兩邊跨為半拱，拱板由直線和圓弧構成，邊跨橋臺處設端橫梁;中跨為完整拱，圓弧拱板厚度為80 cm。

該橋的受力特點是荷載由橋面系傳遞給橫梁及立柱，再由立柱傳遞給拱圈，拱圈自身承受壓力，將上部荷載分解為水平推力及豎向力。豎向力由基礎承擔，水平推力由體外索平衡。

鑒于園博路跨梅河支流橋梁工程的結構特點，其拱圈線形控制是實現受力目的、保證結構安全的重要措施，其預應力體外索承擔著對兩邊跨不完整拱水平推力的平衡作用，是該橋梁的關鍵技術。拱圈線性控制的重點是承重體系的施工精確度，而重中之重是確保斜拱段支架立桿的穩固性，使其垂直受力。該橋體外索的施工重點在于每條預應力索由邊跨兩端橫梁為錨固端，而中間需要經過11道蓋梁的預留穿索孔道，錨索經拱上蓋梁的預留孔道穿過，但錨索在中途所經位置的結構上并不受力，要求每束錨索中途所經結構中預留的孔道必須確保在兩受力點間的直線上，防止錨索在中間結構上產生側向力。因此，在預埋管道安裝階段采取可靠措施確保其定位精度非常有必要。

2 施工管理重點

重視施工的重點工作，并按照要求進行施工，能夠在極大程度上提升施工質量，使橋梁保質保量地完成，從而使其在應用的過程中發揮更大的作用[1]。

2.1 重視技術人員的專業素質

提升上承式體外索連拱橋施工技術人員專業素質需要從兩個方面入手：第一，選取經驗豐富的橋梁建造管理團隊;第二，對參建的施工技術人員進行技能培訓，全面提升技術水平。

2.2 重視施工過程中的監督管理

安排相應的監督管理人員對每一個環節技術人員的施工情況進行監督，確保技術人員能按照要求合理合規地進行施工，進而保證橋梁的建造質量。

2.3 重視安全問題

安全責任重于泰山，在進行橋梁建造過程中，必須重視安全問題[2]。第一，管理人員在橋梁建造的過程中要定期對安全設備進行檢查;第二，承包單位在橋梁建造過程中要對施工人員進行安全教育。

3 施工準備要點

3.1 監測地理環境

地理環境在較大程度上決定橋梁的形態。在橋梁正式建造前，需要再次檢查地理環境是否發生改變，若地理環境產生一定的變化，則需要對設計方案進行微調。

3.2 關注天氣變化

在橋梁建造過程中需要根據天氣變化對混凝土施工進度進行調整，從而在最大程度上降低天氣變化對橋梁建造的影響，降低橋梁混凝土在使用過程中出現裂縫、斷裂的可能性。

3.3 調查地下水條件

在進行橋梁建造的過程中，要對地下水的情況進行調查，從而對設計及建造方案進行改進與完善，在最大程度上降低因地下水變化給橋梁建造帶來的影響。

3.4 做好施工布置工作

施工布置尤為重要。在施工之前，要合理安排施工用電、施工用水，并設置好倉庫位置，確保其能輔助相關人員更好地進行施工工作。

4 施工工藝控制要點

4.1 支架施工

拱圈采用支架現澆工藝。拱圈底模板采用12 mm厚雙面覆膜竹膠板拼接而成，模板次楞橫橋向鋪設，采用50 mm×100 mm方木;主楞順橋向鋪設，每道采用3根Φ48 mm×3.5 mm鋼管，間距分別為600 mm和900 mm。

由于拱圈為圓弧狀，導致斜拱段支架主楞與支架頂托出現點接觸的現象，不能良好接觸。為解決此問題，采取了三項加固措施：一是在立桿頂托與斜向主楞之間填充大小適宜的三角形木楔，并將頂托與主楞鋼管采用鐵絲綁牢，使立桿頂托、三角形木楔、斜向主楞三者之間密切接觸;二是在斜拱區增加斜向立桿頂撐，頂撐方向與拱圈接觸點切線垂直;三是在立桿頂端增加縱橫向扣件式鋼管，增強模板下部支架立桿的整體性。通過此三方面的加固，確保重力能夠垂直傳遞，防止在重力作用下易使頂托產生錯位滑移從而導致支架與底模產生體型變化的現象，保證了拱橋體型。

4.2 橫梁、板墩施工階段穿束孔道的預埋安裝

預應力錨索兩錨固端之間需要經過2道端橫梁和11道拱上蓋梁，每道蓋梁寬度為80 cm，蓋梁鋼筋最大間距為15 cm，需要安裝預留管道為Φ110 mm×5 mm的鋼管，錨索共12道，共需安裝預留孔道鋼管156處。預埋管道工作量相對較大，安裝精度要求高，安裝環境復雜，定位難度大。

作為該橋的關鍵技術，預應力錨索的安裝質量控制尤為重要，而決定錨索安裝順直度的關鍵就在于橫梁（蓋梁）施工階段對預埋管道安裝定位和線性控制的精度。在預埋管道安裝階段，采取可靠措施確保其定位精度非常有必要。

第一，根據作業工況，選擇光學技術即激光儀器輔助孔道定位。在孔道一端橫梁箱室內架設激光指向儀，調整激光束位置，使其經過兩端橫梁錨固點的中心位置，復核達標后，激光束所經過每道橫梁的投影位置即為待安裝預埋孔道鋼管的位置。

第二，采用普通A4紙制作圓心靶標用于接收激光投影點，將其貼于管道的一端，由遠到近逐個調整孔道對中位置，并對管道做臨時固定。

第三，每條錨索所有預留孔道鋼管調整、復檢達標后，再做定位焊接和模板定位，固定時注意避免擾動管道位置，防止偏移、錯位，必要時重新復核對中效果。

第四，作業工況所處場地環境復雜，要提前搭設作業平臺，確保定位安裝、焊接固定等高空作業的安全。

實踐證明，此定位方法可有效規避橫梁鋼筋對對中線路的干擾，也避免了輔助線的下垂影響，能確保定位的準確度，作業效率也較傳統拉線輔助定位方式有明顯提高，可使預埋鋼管孔道同心順直度更有保障，提高了定位安裝精度和施工效率。管道預埋激光定位如圖1所示。

4.3 體外索產品定制與穿束安裝

4.3.1 預應力體系產品定制。本工程圖紙設計僅說明了預應力束和錨固體系的技術指標，未提供詳細的產品設計圖。根據設計意圖、技術指標和功能要求，委托專業廠家做了詳細的深化設計，包括環氧噴涂無粘結鋼絞線成品索、體外索錨具、保護罩等產品。

4.3.2 體外索穿束安裝。預應力體外索采用環氧噴涂鋼絞線成品索，成品索兩端各焊接一個拉環。體外索張拉前，在體外索操作孔正上方預留一個1 m的方孔;拱圈澆筑前，在事先預埋的張拉機械定位筋處固卷揚機，對預埋鋼管進行防護處理。同時，采用土工布和膠帶對外露管道口周邊進行包裹，采用卷揚機自橋梁東側第10個蓋梁向西側張拉槽穿束，再從第10個蓋梁往東側橫梁張拉槽穿束。預應力體外索穿索如圖2所示。

4.4 預應力體外索張拉

鋼索穿束完成后，將鋼絞線兩端HDPE護套按給定的長度剝除。剝除后，把兩端鋼絞線端頭打散，并采用清洗劑把油脂清洗干凈，安裝好工作錨具。穿出端安裝好工作錨具，然后用YDC2500型千斤頂進行張拉。張拉順序為第一次張拉N2、N3鋼束，第二次張拉N1、N4鋼束，要求體外索的每根鋼絞線受力基本均勻。每束鋼絞線的張拉程序為0→10%→50%→100%。

第一次張拉時機為拱圈、立柱及蓋梁澆筑完成后;第二次張拉時機為空心梁板吊裝完成后。預應力張拉示意圖如圖3所示。

5 質量控制

第一，預應力鋼絞線質量應符合相應的現行國家標準。預應力筋是預應力分項工程中最重要的原材料，進場時應根據進場批次和產品的抽樣檢驗方案確定檢驗批次，進行復驗。

第二，按設計規定采用錨具、夾具和連接器，其性能和應用應符合國家現行標準。

第三，對無粘結預應力筋，若出現護套破損的現象，不僅會影響密封性，而且會增加預應力摩擦損失，故應根據不同情況進行處理。

第四，當錨具、夾具及連接器進場入庫時間較長時，使用前應重新對其外觀進行檢查。

第五，由于預應力筋斷裂或滑脫對結構構件的受力性能影響極大，故施加預應力過程中，應采取措施加以避免。預應力結構構件中，預應力筋斷裂或滑脫的數量不應超過規范要求。

第六，預應力筋張拉后處于高應力狀態，對腐蝕非常敏感，故張拉后24～48 h內必須完成密封，并做好防腐蝕措施。

6 結語

鄭州航空港區園博路跨梅河支流橋梁工程已經順利完成并通車運營。在施工過程中，工作人員請教相關專家、積極探索、勇于創新、經驗積累，對上承式連拱拱橋的施工技術形成了一套完整的施工體系，能為以后類似的拱橋施工起到借鑒的作用。

參考文獻：

[1]魏俊，曹景偉，包鴻銓，等.南浦溪鋼管混凝土上承式拱橋拱肋施工技術[J].科技創新與應用，2019（7）：153-154.

[2]王瀚.關于某上承式鋼筋混凝土拱橋施工工藝可行性的探討[J].建筑工程技術與設計，2018（3）：2066.