淺談拱橋施工方法

王淑嬡

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

1 前言

以往的拱橋如果想朝著大跨徑方向發(fā)展，則碰到的技術(shù)障礙通常都是施工問(wèn)題。因?yàn)橐郧笆褂玫氖┕し椒ǚ浅２槐?，而且由于跨徑在不斷增大，致使結(jié)構(gòu)自重也持續(xù)加大，特別是為了對(duì)抗隨著不斷增大的拱腳在水平方向上的推力，就必須選擇墩臺(tái)支撐體系(工程浩大)，這樣就阻礙了拱橋發(fā)展。

目前拱橋無(wú)支架施工措施已經(jīng)得到了應(yīng)用以及發(fā)展，而且計(jì)算方法也在持續(xù)完善，尤其是鋼管混凝土組合材料的大力普及，致使拱橋跨越能力不斷加強(qiáng)?，F(xiàn)今鋼拱橋超過(guò)了500 m(在此以美國(guó)1982年建造的新河谷橋?yàn)槔L(zhǎng)度為518 m)，同時(shí)關(guān)于混凝土拱橋，其跨徑已實(shí)現(xiàn)了420 m(比如我國(guó)于1996年建造的萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋)，此外處于建造狀態(tài)的鋼管混凝土拱橋，其跨度也實(shí)現(xiàn)了460 m(比如我國(guó)的巫峽長(zhǎng)江大橋)。據(jù)理論推算可以得出，鋼拱橋跨徑以及混凝土拱橋的最大值分別為1 200 m以及500 m。拱橋跨徑記錄不斷得到刷新，促進(jìn)各國(guó)學(xué)者針對(duì)這種橋梁設(shè)計(jì)開(kāi)展理論以及施工方法方面的深層次研究。

2 拱橋施工方法簡(jiǎn)介

2.1 拱架施工

施工時(shí)如果有支架，則這種施工方式也叫拱架施工。其步驟是先使用鋼材以及木材等材料形成拱架，接著在拱架上完成主拱圈的砌筑，最后一步是落架以及結(jié)束其余施工。在拱架上對(duì)拱圈進(jìn)行砌筑時(shí)，拱架會(huì)由于荷載的不斷加大而發(fā)生相應(yīng)的變形，這樣的話，已砌以及澆筑完成的部分污工就有出現(xiàn)裂縫的可能，為了使各個(gè)砌筑環(huán)節(jié)的拱架獲得均衡受力，使變形程度最低，保證拱圈質(zhì)量，務(wù)必要使用合理的砌筑方法以及步驟。這其實(shí)屬于一種施工控制方法，非常簡(jiǎn)單。因?yàn)樵摲N施工方式對(duì)那些跨度較小的橋梁較為合適，而且工藝簡(jiǎn)單，能對(duì)施工精度產(chǎn)生影響的因素不多，再加上施工控制力度不足而導(dǎo)致的不良后果也不是非常明顯，因此人們易于將其重要性忽略。

2.2 纜索吊裝施工方式

拱橋施工過(guò)程中的纜索吊裝，是通過(guò)纜索吊機(jī)開(kāi)展水平運(yùn)輸工作，將拱圈節(jié)段垂直起吊并進(jìn)行安裝，利用懸扣(也可以是構(gòu)成懸臂析架)進(jìn)行分段安裝，并于最后將拱圈合攏。纜索吊裝施工也稱(chēng)為無(wú)支架施工，該方法屬于拱橋施工過(guò)程中經(jīng)常使用的一種方法。橋梁施工過(guò)程中纜索架橋方法不僅跨越能力強(qiáng)，而且其不管是水平還是垂直運(yùn)輸都靈活以及機(jī)動(dòng)，不會(huì)因?yàn)榈匦位蛘呤鞘┕?chǎng)地等而受到影響，此外施工方便快捷，目前，該方法主要應(yīng)用于跨度較大的鋼管混凝土拱橋建設(shè)過(guò)程中。

現(xiàn)今，纜索吊裝的單跨跨徑極限值已經(jīng)超過(guò)了500 m，從單跨纜索演變?yōu)殡p跨連續(xù)纜索，其單跨跨徑極限值已超過(guò)400 m，吊裝質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了75 t，可以對(duì)跨徑實(shí)現(xiàn)160 m左右的分段預(yù)制箱形拱橋進(jìn)行吊裝。與此同時(shí)纜索架橋設(shè)備不斷改進(jìn)，目前己開(kāi)始成套生產(chǎn)。處于建造狀態(tài)且位于湖南長(zhǎng)沙以及南縣地區(qū)的黑石鋪湘江大橋以及茅草街大橋，位于浙江杭州地區(qū)的錢(qián)江四橋，位于廣西南寧和重慶巫山地區(qū)的永和大橋以及巫峽長(zhǎng)江大橋等都選擇了無(wú)支架索塔吊裝法開(kāi)展施工。

拱橋纜索吊裝施工主要有以下步驟即:預(yù)制以及移運(yùn)拱肋，對(duì)主拱圈進(jìn)行的吊裝，對(duì)拱上建筑進(jìn)行的砌筑以及對(duì)橋面結(jié)構(gòu)開(kāi)展的施工等。

3 勁性骨架施工方式

拱橋勁性骨架施工主要指的是在已經(jīng)成形并穩(wěn)固的析式拱骨架上澆筑混凝土(分環(huán)以及分段)，以促進(jìn)鋼筋混凝土箱肋拱(也可以是板拱)的形成。在施工中，析式拱骨架主要發(fā)揮支架功能，當(dāng)拱圈形成后要將其埋在混凝土當(dāng)中使其成為截面的一個(gè)基本組成。在我國(guó)，析式骨架方式也叫做埋置式拱架方式，而在其他國(guó)家也叫米蘭方式。剛開(kāi)始時(shí)，析式骨架方式都選擇型鋼(如槽鋼，角鋼以及工字鋼)做成。其中勁性型鋼具有較大的骨架剛度，不過(guò)用鋼需求量大。因?yàn)槠溆娩撔枨罅看螅酝┕た刂萍夹g(shù)不先進(jìn)等，致使這種方法在以往并沒(méi)有得到大規(guī)模使用。我國(guó)從20世紀(jì)80年代起，因?yàn)槌霈F(xiàn)了很多大跨度混凝土拱橋以及經(jīng)濟(jì)合理，強(qiáng)度較大的骨架材料，再加之施工控制技術(shù)的不斷發(fā)展，因此勁性骨架法在大跨徑混凝土拱橋施工過(guò)程中得到了大力普及，其跨度極限已實(shí)現(xiàn)了420 m(比如重慶地區(qū)的萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋)。

我國(guó)在拱橋建造中最早使用鋼管混凝土的時(shí)間是20世紀(jì)90年代初，四川旺蒼縣在1990年第一次選擇無(wú)支架施工以及纜索吊裝方式建造的東河大橋，是我國(guó)首座鋼筋混凝土拱橋，其跨度達(dá)到了115 m，從此以后鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的橋梁建造中得到了使用并不斷深入。大跨徑拱橋即鋼管混凝土拱橋使歷史悠久的拱橋再次煥發(fā)活力。

4 轉(zhuǎn)體施工方式

在高山深谷建橋往往存在著一定的難度，因此橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)日益受到重視并不斷發(fā)展。該施工技術(shù)的關(guān)鍵是，在兩岸地區(qū)借助地形以及簡(jiǎn)單支架進(jìn)行橋梁半跨結(jié)構(gòu)的預(yù)制，通過(guò)橋梁半跨結(jié)構(gòu)以及合理的配重，并扣索以及拉桿，同時(shí)進(jìn)行低摩擦系數(shù)的滑道以及轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)置，建立轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，借助簡(jiǎn)單設(shè)備，對(duì)兩岸地區(qū)的橋梁半跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，記住一定要旋轉(zhuǎn)到位，以確保其成為一個(gè)整體。以旋轉(zhuǎn)方式為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，主要包括豎直，水平以及平豎結(jié)合這三類(lèi)轉(zhuǎn)體?，F(xiàn)今這一方式已經(jīng)在斜拉，拱橋以及梁橋等各類(lèi)橋型施工過(guò)程中得到了應(yīng)用，比如建造于2000年且拱跨為360 m寬的丫髻沙大橋，建造于2003年位于北京五環(huán)地區(qū)的斜拉橋(跨過(guò)了石景山區(qū)的鐵路編組站)以及建造于1990年位于四川綿陽(yáng)地區(qū)的公路跨線橋等。大跨橋梁選擇了轉(zhuǎn)體施工法，不需要搭設(shè)高成本支架，簡(jiǎn)化安裝架設(shè)步驟，將對(duì)技術(shù)要求高，復(fù)雜程度高的高空作業(yè)以及水上作業(yè)轉(zhuǎn)換為陸上作業(yè)，這樣的話，不僅保證了施工安全以及質(zhì)量合格，而且保證了施工控制，同時(shí)還有利于通航河道以及跨線橋在開(kāi)展施工的過(guò)程中降低對(duì)交通的干擾性，因此不管是技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益都非常不錯(cuò)。