拱橋懸臂澆筑施工方法研究

李星辰

（重慶市城市建設投資〈集團〉有限公司，中國 重慶400015）

0 前言

拱橋懸臂澆筑施工方法在國外得到了迅速的發(fā)展，修建范圍遍及世界，修建數(shù)量急劇增加，跨徑也不斷增大。將懸臂澆筑施工法應用到我國多高山、多深谷、地形崎嶇復雜的西部山區(qū)交通建設當中，發(fā)揮了其基本上不受地形條件限制、施工方便、結構簡潔、后期維護少、維修簡便、整體性好(抗風、抗震性能好)、不中斷橋下通航或通車、對設備的起重能力要求不高、對環(huán)境的破壞較小等的優(yōu)點。因此，開展山區(qū)鋼筋混凝土拱橋建設新工藝的研究對我國大跨度拱橋建設的推進具有現(xiàn)實意義。

1 拱橋懸臂澆筑施工方法的分類

1.1 塔架斜拉扣掛懸澆法

塔架斜拉扣掛懸澆法是在拱腳墩臺處安裝臨時的鋼或者鋼筋混凝土塔架，用斜拉索（或者用斜拉粗鋼筋）一端拉住拱圈或者拱肋節(jié)段，另一端繞向臺后并錨固于巖盤上，從拱腳開始，逐段向拱頂懸臂澆筑，直至拱頂合龍。 在施工過程中由索、塔、拱肋三種基本結構組成的組合結構。 這種特有的施工方法目前得到廣泛的使用，也是國外采用的時間最早、數(shù)量最多的大跨徑鋼筋混凝土拱橋無支架施工方法。 該方法如分別于1997 年和2005 年在克羅地亞建成的跨徑分布為L=26m+10×30m+24m 的Masleniea 橋和凈跨徑204.0m， 凈失高52.0m的Krka 河橋。 在國內，2007 年四川省西昌—攀枝花高速公路上的白沙溝大橋[1]，為我國懸臂澆筑施工打開了歷史的開端，打破了我國尚無懸臂澆筑鋼筋混凝土拱橋的境遇。

1.2 斜吊式懸澆法

采用桁式概念進入拱橋的施工當中，用懸臂桁架法架設大跨徑橋梁，是當今世界普遍采用的新技術。懸臂桁架澆筑法是將主拱圈、拱上立柱、橋面板齊頭并進，邊澆筑邊構成桁架發(fā)揮效應，施工時用預應力鋼筋或鋼絞線作為桁架的臨時斜拉桿。橋面板的臨時明索用拉桿或者橋面梁錨固于臺后的巖盤上，向河中懸臂施工，最后拱頂合龍。過程中主拱圈和上部結構同時施工，這樣使得在施工過程中，拱上結構也參與了受力，整體性好，提高了施工過程中的穩(wěn)定性，同時施工的工期得到大幅度的提高。雖然采用這種施工方法在目前橋梁的修建中數(shù)量不是很多，但是它特有施工方法已經(jīng)逐漸顯示出自己修建上承式拱橋獨有的優(yōu)點及其強大的生命力。 如2002 年葡萄牙采用結合臨時輔助墩的懸臂桁架法建成了歐洲僅次于克羅地亞Krk 橋的第二大跨度的混凝土拱橋——InfanteD.Henrique 橋[2－3]，跨度為280m，也是拱圈直線節(jié)段施工中跨度最大的拱橋和大跨度范疇內世界上最坦的拱橋。 2004年西班牙采用同種方法建成了跨度255m 的Tilos 橋[4-5]，為西班牙混凝土拱橋跨度之最，主拱圈為鋼筋混凝土結構，橋面為鋼混凝上組合結構。

2 拱橋懸臂澆筑施工方法的受力特點

塔架斜拉扣掛懸澆與斜吊式懸澆兩種懸臂澆筑施工方法歸納起來都是借助斜拉索將拱肋以彈性支承的形式吊掛傳力構件上。在懸臂施工期間，由于澆筑力的持續(xù)施加，使得主拱圈的最大拉應力很容易超出安全合理范圍， 對于先成拱的塔架斜拉扣掛懸臂澆筑法來說，拱腳截面較為不利，而形成桁架體系的懸臂桁架法的危險截面還會出現(xiàn)在立柱下的主拱圈處。臨時斜拉扣索這些中間彈性支承（斜拉索）加強了主拱的剛度，形成多點彈性支承的拱肋，降低拱肋的截面彎矩、減輕拱重、提高拱的跨越能力，斜拉索的水平分力對主梁產(chǎn)生的軸向預施壓力的作用可以增強拱肋的抗裂性能，節(jié)約高強度鋼材的用量。 拱橋懸臂澆筑施工（塔架斜拉扣掛和懸臂桁架）結構待施工完成以后都要拆除斜拉索，由主拱圈作為主要的承受壓力的結構。

3 結語

綜上所述，針對我國多高山、多深谷、地形崎嶇復雜的西部山區(qū)惡劣環(huán)境的建設需求，在國內外相關拱橋懸臂澆筑施工科研資料以及深層分析目前研究成果的基礎上總結了懸臂澆筑施工方法的分類以及各自特點，并詳細闡述了懸臂澆筑施工當中的受力行為方式，在配合拱橋特點的基礎上得到懸臂澆筑施工在各種施工方法的優(yōu)越性。

［1］李曉斌.大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工控制與模型試驗研究[D].西南交通大學,2008.

［2］樓莊鴻.樓莊鴻橋梁論文集[M].北京:人民交通出版社,2004.

［3］陳寶春,黃卿維.葡萄牙亨里克拱橋的設計與施工[J].世界橋梁,2006(03):1-3.

［4］高玉峰,蒲黔輝,李曉斌,等.懸臂澆筑法在國外大跨度混凝土[J].世界橋梁,2008(01):18-21.

［5］Santiago Pérez-Fadón, José Emilio Herrero and Juan José Sánchez. Los Tilos arch on La Palma Island [C].ARCH’10-6th International Conference on Arch Bridges,2001:101-106.