裝配式拱橋的施工工藝以及溫度作用對施工過程的影響

摘要：拱橋在施工過程中會受到拱橋施工工藝以及溫度作用等因素的影響，這些因素對拱橋的施工進展程度產(chǎn)生很大的影響，針對這些影響因素，本篇文章對裝配式拱橋的施工工藝以及溫度作用對拱橋施工安裝過程中產(chǎn)生的影響進行了較為詳細的介紹。

關鍵詞：裝配式拱橋;施工工藝;溫度作用;施工過程

一、引言

裝配式拱橋施工，先將拱橋構件分塊預制，然后采用纜索吊裝系統(tǒng)依次進行拼裝。混凝土拱橋采用纜索吊裝系統(tǒng)進行裝配式施工時，適用于雙曲拱橋、肋拱橋、箱形拱橋以及組合箱形拱橋等橋型。在目前的建筑行業(yè)領域，較大跨徑的拱橋大部分都采用箱形截面拱。對于裝配式拱橋，拱圈應該提前進行制作、運輸、裝備合攏，充分考慮溫度對拱圈合攏施工產(chǎn)生的影響，整個施工過程也要進行全面科學的計算，來充分保證施工的順利進行。

二、裝配式拱橋的施工技術

以箱形拱纜索安裝施工為例，纜索吊裝施工的主要工序包括：纜索吊裝系統(tǒng)的設計與安裝、預制構件、吊裝拱肋、拱肋的合攏、拱上建筑的吊裝等。

（一）構件的預制方法

分為拱肋坐標放樣與拱肋立式預制這兩種方法。對于裝配式混凝土拱橋，拱肋坐標放樣與有支架施工的拱肋坐標放樣相同。而拱肋立式預制則是用立式澆筑的方法預制拱肋，這種方法起吊較方便、能節(jié)約材料，是預制拱肋時最常見的一種方法，特別適合于大跨徑拱橋。

（二）拱肋起吊、運輸及堆放

拱肋在脫模、運輸、起吊的時候，混凝土強度不得低于設計要求的吊籃強度，并且一般不低于設計強度的75%。

拱肋起吊時，吊點的位置應該是設計圖紙所示位置，沒有設計要求時，應該充分結(jié)合拱肋形狀、截面內(nèi)部的鋼筋布置情況、以及在吊運放置過程中的受力情況等來考慮確定，以保證移運過程的穩(wěn)定與安全;場內(nèi)運輸時，可以采用龍門架、膠輪平板掛車、汽車平板車、軌道平車或者船只等工具;拱肋在堆放時要盡可能采用臥放，特別是對于矢跨比較小的構件，例如拱肋和拱塊。

（三）拱肋的分段與接頭

1.拱肋的分段方法：

當拱橋拱肋的跨徑小于20m時，可不對其進行分段;處于20-50m之間時，可將其分為2段：而大于50m時，可以分成3段。拱肋在分段吊裝時，我們可以將接頭安裝在拱肋自重彎矩最大處，雖然實際過程中常常將其進行等分，這樣可以使每一段所受的重力大小基本相同，吊裝的設相對比較節(jié)省。

2.拱肋間的接口方法：

為了方便進行定制，并且還能將構造進行簡化，使拱肋在分為2段吊裝的時，大多可以直接使用對接的方法。在吊裝的時候應該先定中間段的拱肋，然后將邊段的拱肋朝著中間段進行靠攏，以防止中間段拱肋被擱置，并且導致拱橋的扣索拉力和中間段拱橋拱肋間擱置的彎矩的增加。而對于那種接口位于連接處的，在實質(zhì)上是全截面通用的縫，這需要實際連接的材料強度要非常高才行。

3.接口間連接的方法和實際要求：

拱肋接口間的連接材料，在實際上應用中，有電焊的型鋼、鋼板的螺栓以及電焊的拱肋鋼筋等等。并且接口處混凝土的實際強度必須要比裝配式拱橋拱肋中所使用的混凝土強度要高很多。

（四）拱橋的拱座

拱肋與墩臺之間的連接被稱之為裝配式拱橋的拱座。因為它構造十分簡單，消耗的鋼材量很少，并且在固定時性能十分良好，所以在實際工程中應用的較為廣泛。

（五）溫度對拱橋施工的影響

鋼箱型拱橋在施工完成過后，其拱肋拱軸線的線形與設計拱軸線線形的差值體現(xiàn)了安裝精度的高低，溫度作用對成橋過后拱軸線線形的影響較大。因為鋼箱型拱橋不僅僅有美觀的外觀造型，同時還以其強度高、抗扭剛度大以及具有良好的穩(wěn)定性而深受橋梁設計師們的青睞，因鋼材的質(zhì)量輕、強度高，所以近年來鋼拱橋的跨域的能力也在不斷提高，因此對施工技術也提出了更高要求，斜拉扣掛懸臂拼裝施工法有著跨域能力大、施工方便快捷的優(yōu)點，在大跨度拱橋中經(jīng)常被采用。鋼材由于導熱性能好，對溫度變化較為敏感，溫度作用已成為影響吊裝過程中拱肋安裝精度的重要因素，在結(jié)構設計和施工中必須引起足夠的重視。

三、拱橋的安裝順序

安裝拱橋時，一般是先進行邊段拱肋的吊裝和懸掛，然后才是次邊段拱肋的吊裝和實際懸掛。

（一）拱橋吊裝拱肋的順序

因為在拱肋合龍的方法當中，橫向的方案較為穩(wěn)定，多孔的橋吊必須安裝在每個孔合龍的幾片小型拱肋中，通常在兩片以上。而對實際工程中的肋拱橋，在安裝每一個拱肋時，必須盡早地安裝橫置的系梁，來加強每一個拱肋的固定的穩(wěn)定性，必須設置橫向的臨時的連接系統(tǒng)，來加快實際施工的進度。但是，系統(tǒng)合龍時吊裝的拱肋所產(chǎn)生單向的推力必須要小于橋墩實際的承受能力。對于那些位置高的墩，我們應根據(jù)橋墩的位置來控制其單向推力，其位移的數(shù)值應在300到500之間。而在設有制動的墩橋跨中，可以制動橋墩作為界分孔來進行安裝。

（二）裝配式拱橋采用纜索吊裝

可以把每個主索位置下的所有拱肋全部進行吊裝，待完畢之后再來移動主鋼索。通常把吊起的橋孔放在安裝的最后階段進行吊裝，并且必要的時候還要在該孔最后的拱肋間進行穿孔，來保證起吊的安全性。

（三）纜索吊裝的先后順序

為了減少在實際應用時扣索來回往返的次數(shù)，可以根據(jù)吊裝前進的方向，按一定的順序進行實際吊裝。在實際應用中，吊裝順序為：預定拱肋以及拱上建筑的結(jié)構→把定制的拱肋通過運輸工具運至拱橋的安裝位置→吊裝鋼筋合龍→拱上建筑結(jié)構的安裝。

四、溫度對吊裝過程拱肋線形的影響

橋梁結(jié)構會因為不均勻的溫度作用而引起外加變形或者約束變形，當結(jié)構的設計溫度與實際施工溫度不一致時，會導致橋梁結(jié)構在體系溫差的作用下產(chǎn)生溫度內(nèi)力和位移，從而影響整個吊裝的精度。在吊裝過程中，當實際環(huán)境溫度與設計的溫度不一致時，將會導致體系溫差，若在施工過程中不予以考慮，將會影響節(jié)段的整體安裝精度。在施工時應當盡量選擇在環(huán)境溫度接近與設計溫度的環(huán)境下進行，以減小體系溫差造成的誤差。

當橋位的平均溫度大于實際施工合攏溫度時，拱軸線會伸長，拱內(nèi)將產(chǎn)生壓力，拱頂會出現(xiàn)負彎矩，而拱腳則會出現(xiàn)正彎矩;反之，當橋位的平均溫度小于實際施工合攏溫度時，拱軸線會縮短，拱內(nèi)將產(chǎn)生拉壓力，拱頂會出現(xiàn)正彎矩，而拱腳則會出現(xiàn)負彎矩。

五、總結(jié)

在裝配式拱橋施工期間，工程施工必須要真正做到事前進行控制，認真執(zhí)行裝配式拱橋的施工工藝控制方法，以此來解決實際工程應用中的各類問題，及時糾正施工中發(fā)現(xiàn)的錯誤，同時避免在實際施工過程時產(chǎn)生浪費，進而有效地保證工程目標按期完成。

裝配式拱橋在吊裝過程中時，其安裝坐標受溫度作用影響較大，其中體系溫差對里程影響較大，并且影響值會隨著懸臂長度的增加而增加。實際施工時，應當結(jié)合施工現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)，來進行相應誤差的修正，以此提高吊裝的精度。

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作者簡介：

李是材（1995-），男，漢族，四川雅安人，重慶交通大學碩士研究生，研究方向：橋梁工程。