上承式鋼筋混凝土箱型拱橋的主拱圈施工技術

李 彥 飛

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概況

拉哇金沙江大橋橫跨川藏兩省區(qū)，左岸屬四川省甘孜州巴塘縣，右岸屬西藏自治區(qū)昌都地區(qū)芒康縣，是跨越金沙江的一座大橋，橋址位于拉哇水電站壩址下游約3 km處。拉哇金沙江大橋橋型采用115 m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋，橋梁總長190 m,為永久橋，采用預制吊裝施工工藝；大橋汽車荷載：汽-60級，公路-Ⅰ級，橋面寬度12.5 m。

總體布置：1×25 m預應力簡支T梁+1×115 m上承式鋼筋混凝土箱型拱+1×25 m預應力簡支T梁，橋梁起點樁號K0+007.30，終點樁號K0+197.46，全橋長190.16 m。橋梁左右岸設置平面交叉口。

主拱圈：主拱圈凈跨徑115 m，凈矢高23 m，凈矢跨比1/5。主拱圈為7片預制拱肋組成的箱型截面，高2.2 m，寬10.5 m。預制拱肋高2.05 m，寬度為1.46 m，橫橋向布置7個箱肋，縱向每箱肋分為5段預制安裝；拱圈吊裝完成后，先澆筑接頭、橫系梁，再澆筑拱肋間濕接縫混凝土，最后整體現(xiàn)澆15 cm厚頂板混凝土，形成組合斷面。

2 拱箱的預制

2.1 準 備

在預制拱箱之前，要先進行腹板及橫隔板的預制，預制場地必須平整堅實，并設置必要的排水設施，保證制作構件不因混凝土澆筑和振搗引起沉陷變形。根據(jù)施工圖紙或工程師的指示進行鋼筋制安，并符合規(guī)程規(guī)范和技術標準有關規(guī)定。預制構件的預埋件按施工圖紙所示安裝鋼板、鋼筋、吊耳及其它預埋件，其埋設的允許偏差和外觀質量符合相關規(guī)范的有關規(guī)定。混凝土達到設計或規(guī)范規(guī)定強度后拆除。

2.2 實 施

當腹板及橫隔板強度滿足設計拼裝要求后，在預制場預先在做好的拱胎上按常規(guī)組裝順序分段拼裝，每段拱箱端接頭上下角鋼埋置與角鋼位置要準確，拱箱組裝成型后弦長誤差不超過6mm。當裝配到位后，采用人工入倉的方式依次澆筑底板、邊腹板和頂板混凝土成為預制拱箱。

2.3 運 輸

預制混凝土構件的強度達到設計強度標準值的75%以上，采用汽車吊對構件進行裝運。裝卸車時注意輕放，防止碰損。

2.4 堆 放

預制好的拱箱就堆放在預制場的空地處，預制拱箱堆放不得引起混凝土構件的損壞。堆垛高度要考慮到構件強度、地面耐壓力、墊木強度及堆垛體的穩(wěn)定性。

2.5 吊 運

拱箱在吊運時，混凝土強度不低于施工圖紙和工程師對其吊運的強度要求，吊點按施工圖紙規(guī)定設置，起吊繩索與構件水平面的夾角不小于45°。

3 主拱圈吊裝施工

3.1 基本要求

3.1.1 預制組裝的順序

主孔拱箱采用分段預制組裝，即先按圖紙要求預制好腹膜、橫隔板，再在預先制作好的拱胎上按常規(guī)組裝順序分段拼裝，每段拱箱端接頭上下角鋼埋置與角鋼位置應準確。主拱115 m拱箱分5段纜索吊裝施工，單箱最大吊重為邊箱第I段75 t(未計入動載系數(shù))。

3.1.2 施工規(guī)范

主拱圈是采用纜索吊裝，為減輕吊裝重量，吊裝箱高2.05 m，縱縫澆筑完畢后現(xiàn)澆頂板15 cm現(xiàn)澆層，整幅主拱圈由7片箱組成，每片箱分為5段吊裝，每段箱是將先期分塊預制的腹板和橫隔板，在底板鋼筋骨架上進行組裝，然后現(xiàn)澆底板和接頭，再澆筑頂板，形成封閉的拱箱構件，施工時必須按照圖紙和施工規(guī)范來連接各部分鋼筋。吊裝后進行拱箱之間的縱縫連接加固和澆筑縱縫混凝土以及頂板現(xiàn)澆層。

3.1.3 拱箱節(jié)段安裝

拱箱吊裝過程中應加強抗風措施，以避免大風天氣的不利影響。吊裝搭架應做好避雷設施。吊裝時應仔細操作。拱箱節(jié)段安裝：吊裝預制拱箱形成拱圈，先中片后邊片并左右對稱。操作順序為先吊裝中間兩片拱箱，采用雙肋同時合攏，形成雙基肋穩(wěn)定狀態(tài)。然后由中至邊逐一吊裝，對稱均衡施工完畢后處理全部縱橫接頭，固結拱腳，然后澆筑接頭橫系梁混凝土，完成第一階段加載。主拱合攏溫度：本橋設計合攏溫度為：10 ℃～15 ℃。

3.2 拱箱階段安裝施工步驟

3.2.1 階段I安裝

吊裝就位，節(jié)段荷載由吊索裝換到扣索上；張拉左岸1號扣索、右岸1號扣索。調整扣索索力(調整索力將合龍口調整合龍口狀態(tài)準備合龍)：按次序先后調整兩岸1～2號扣索的索力。調整索力的目標是，使兩岸拱肋前端的Vx和Vy的位移為0，這樣合龍口就調整到合龍狀態(tài)準備合龍。

3.2.2 安裝合龍段

合龍段就位，節(jié)段間固結，適當放松扣索，松去吊索；完成整個拱肋合龍(拱肋合龍固結要求是，節(jié)段之間填縫鋼板，應于預留的厚度4 cm一樣的情況下，固結干接縫，保證成拱線型)。

3.2.3 拱肋合龍

吊裝預制拱箱形成拱圈，要采用雙肋合龍松扣索成拱的方式(更有利于保證拱圈合龍時穩(wěn)定性和強度)：具體操作順序為先吊裝中間一片拱肋(Ⅰ段→Ⅱ段)，按照施工監(jiān)理要求張拉扣索和風纜，且暫不合龍；然后再吊裝相鄰中間另一片拱肋(Ⅰ段→Ⅱ段)，調整好扣索索力，先合龍兩拱肋。待形成雙基肋合龍后，再加焊臨時橫向連接，完全松去扣索，保留雙肋風纜，并將拱肋接頭鋼、鋼筋和中接頭焊接到位全部形成固結，形成無鉸拱。

3.2.4 松扣索和接頭連接

松索之前，應采用鋼板填塞每個接頭縫，鋼板的尺寸應與預留尺寸一致。之后，逐步松去扣索，松扣索的順序是先拱腳段，后次拱腳段。每次松扣索都要控制拱肋變形，防止拱肋發(fā)生非對稱變形而影響結構安全。每次松索量宜小，各個接頭高程變化不宜超過10 mm，每次應普遍擰緊螺栓以壓緊接頭縫；多次松索后，擰緊接頭螺栓，可以全部松去扣索。

3.2.5 其他拱肋安裝

其他拱肋可以按上述過程重復，別的拱肋施工注意保持與已形成雙基肋拱橫向臨時連接和穩(wěn)定。拱肋合龍前，盡量不約束其縱向和豎向位移，以保證留有微調余地。

3.3 拱箱節(jié)段安裝施工注意事項

3.3.1 滿足施工要求

拱箱節(jié)段施工完成后，應準確畫出實際拱軸線位置并與設計拱軸線比較，控制施工誤差；每段拱肋的內弧弧長、內弧偏離設計線、斷面尺寸、軸線偏位、拱箱接頭傾斜和預埋件位置等必須滿足施工規(guī)范要求，才能進行拱肋安裝。

3.3.2 吊前預拼

拱箱節(jié)段在吊裝前，應進行預拼(至少保證三節(jié)段同時預拼)，保證拱圈施工階段節(jié)段拼裝順利。

3.3.3 扣索錨點

扣索在拱圈的錨點盡量靠近拱圈，錨在拱圈型心軸豎平面上。應設當個錨點，原則上距前端5～7 m為最佳，錨點距前端距離要根據(jù)施工安裝拱圈受力狀況確定。

3.3.4 吊點的選擇

預制拱圈節(jié)段吊點應錨在拱圈靠近腹板位置上，每段應設兩個吊點，原則上吊點離拱肋端頭0.22 L～0.24 L之間為最佳；中段合龍段兩吊點設置在離兩端0.225 L處，以減小拱肋前端變形有利于合龍。

3.3.5 纜風索錨點

纜風在拱圈上的錨點應該設在扣索錨點同一截面上，纜風地錨離肋橫向距離不能太小，不小于25 m；吊點、扣索錨點和纜風索的錨點應設在橫隔板處，如果沒有在橫隔板處，通知設計人員適當調整橫隔板位置。

3.3.6 纜風索力控制

上下游纜風應對稱布置，對稱加載，保證拱肋不產(chǎn)生偏載，還必須注意纜風加載時拱肋變形和應力檢測，纜風索力控制在60kN～100 kN。

3.3.7 拱肋應力和變形控制

節(jié)段荷載由吊索轉換到扣索上，轉換索力應分級逐步進行，使扣索張拉到位。索力轉換階段是一個受力不太明確的階段，特別注意該階段拱肋應力和變形控制。

3.3.8 索力調整

拱肋合龍之前，扣索索力根據(jù)纜風張拉力和結構安全的需要確定。合龍前要根據(jù)纜風張拉力和合龍要求調整扣索索力(保證結構安全)，調整索力的目標是，使兩岸拱肋前端的Vx和Vy的位移為0；

3.3.9 松去吊索

合龍段就位，但是必須先松扣索使合龍段產(chǎn)生軸向壓力后方可松去吊索。

3.3.10 執(zhí)行方案

拱箱節(jié)段安裝扣索索力調整和合龍階段扣索索力需要詳細計算分析，特別注意施工誤差分析。在確定好拱箱安裝和合龍方案后施工在監(jiān)控的控制下堅決執(zhí)行。

4 結 語

采用預制吊裝施工工藝上承式鋼筋混凝土箱型拱橋，主拱圈施工工藝非常重要，主要是拱箱的預制先后順序，拱圈吊裝完成后，順利澆筑形成組合斷面。拱箱吊裝過程中應加強抗風措施，吊裝搭架做好避雷設施。拱箱節(jié)段安裝順利為先預制拱箱形成拱圈，先中片后邊片并左右對稱；操作順序為先吊裝先吊裝中間兩片拱箱。這樣，才能有效保證箱型拱橋的主拱圈質量安全。