淺談石拱橋施工

韓 健

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 拱圈砌筑

1.1 準備工作

砌筑拱圈前必須對拱架進行全面檢查,注意支撐是否穩固,桿件接頭是否緊密,并校核模板頂面的標高。

模板標高經檢驗合格后,即用經緯儀測橋架中線,由中線放出拱圈邊線,并在模板上劃出墨線。用鋼尺校核拱腹線長度。如系料石拱圈,則須放出每排拱石灰縫的墨線。

拱圈砌筑要求盡快合攏成拱,以免拱架承受荷載過久,增大拱架持續變形。因此,在砌筑拱圈前要做好一切準備,一旦開始砌筑,就需一氣呵成,不可中途停頓。

1.2 拱圈砌筑程序

砌筑拱圈時,拱架隨著荷載的增加而產生變形。如果砌筑方法錯誤,拱架變形將改變拱軸線的形狀,在拱架變形突變的地方,將引起拱圈砌縫開裂。合理的砌筑程序將使拱拱架受力均勻,采用下列不同的方法。

(1)連續砌筑法

適用于砌筑跨徑 16m以內的拱圈。砌筑時按拱圈的全厚和全寬,同時卣拱腳兩端開始連續對稱地向拱頂砌筑,并在拱頂部分堆壓適當數量的拱石,以保持平衡。一般在拱石砌至 1/3矢高左右,在拱頂跨長 1/3范圍內,預壓占總數20%的拱石。為防止拱圈合攏前變形而引起拱腳及 1/4點裂縫,可在拱腳處設置空縫;如果在拱頂合攏時,拱腳砌縫砂漿尚未凝固,這樣在拱腳處也不必設置空縫。

(2)分段砌筑法

跨徑較大時,如果也如小跨徑一樣,采取由拱腳向拱頂邊連續砌筑,則在砌筑拱腳一段時,必然因拱石重力而使該段拱架下沉,同時,拱頂部則受兩邊拱石重力的擠壓而向上隆起。當連續砌到拱頂時,拱架中部轉為下沉,拱跨 1/4隆起,使拱圈軸線偏離設計拱軸線過多,增加拱圈內力,或引起灰縫開裂,所以一般采用分段砌筑法,即全拱分為數段,同時對稱砌筑,以保持拱架受力平衡。在分段接頭處設置缺口或空隆。缺口設在拱圈斜度較陡處(拱腳至 1/4處),長 0.8～1.0m。空縫設在拱圈斜度較緩處(拱頂跨長 1/3范圍)。

拱圈斜度較陡處模板的斜角大于石料與模板的摩擦角,拱石下滑。因此,缺口內應按拱圈設置三角架支撐擋板。三角架的擋板在順板長方向不司連續,以利拆除。三角架在拱架上的固定方法,。

缺口的封填,可先拆除一部分支撐,砌筑拱石封口,待砂漿凝固后再拆去另一部分支撐,繼續填封缺口。

空縫的尺寸,除兩側及拱腹面上 10cm深的縫寬仍按原設計灰縫寬度砌筑外,其余部分做成 3～4cm寬,以便灌漿。

空縫的填塞,可同時進行或由拱腳逐次向拱頂對稱進行。填塞時,每層的灌漿厚度約 10cm左右,并加強搗固。

(3)分環砌筑法

對于跨徑大于 20m的拱橋,當拱圈厚度很大時,可以分幾層砌筑。每層砌筑程序和分段砌筑程序一樣,當一層砌完合攏后,拱圈就可以起到拱的作用,并可與拱架共同擔負第二環拱圈的重力。

(4)多孔橋砌筑法

多孔拱橋,如果橋墩不是按單向推力設計的,拱圈的砌筑應考慮單向推力的作用,并在砌筑程序上采取適當措施。每孔按二個階段砌筑,第一階段砌 1、3段,第二階段砌 2段,然后合攏,各孔的砌筑程序:①砌第一孔的 1、3段;②砌第二孔的 1、3段;③砌第一孔的 2段;④砌第三孔的 1、3段;⑤砌第二孔的 2段;⑥第一孔拱頂合攏并砌部分拱上構造;⑦拆卸第一孔拱架移至第四孔使用。其余的砌筑程序以此類推。

2 拱上建筑砌筑

砌筑拱上建筑的時間:當拱橋跨徑不大時,在封拱后3d即可開始;當拱橋跨徑較大時,砌筑拱上建筑對拱圈的影響較大,因為結構重力沿跨徑的分布是不均勻的,當由拱腳向拱頂砌筑時,拱頂將發生向上突起的變形,如變形很大就會使拱圈產生裂縫,因此,最好在封拱 10d以后開始拱上建筑的砌筑,使灰縫具有抵抗上突的強度。

實腹式拱上建筑一般宜在拱架卸架前砌筑。砌筑的程序,對跨度較小的拱橋,可自拱腳向拱頂或自拱腳及拱頂向跨徑L/4對稱地進行;對于跨徑較大的拱橋,將側墻分為幾部分,自拱腳向拱頂對稱地按臺階形砌筑。拱上填料的鋪設亦可按側墻的砌筑程序進行。

空腹式拱上建筑,腹拱墩一般宜在拱架卸落前砌筑,但應均勻對稱;腹拱圈宜在卸架后砌筑,以免由于主拱圈不均勻下沉而使腹拱圈開裂。并按不同砌筑階段驗算拱圈內力。

3 拱架卸落

3.1 卸落拱架的時間

在正常的情況下,用水泥砂漿砌筑的拱圈,從拱圈砌筑完成至卸架所需的時間,對于跨徑在 20m及 20m以下的,約需 20d;對于跨徑大于 20m的,約需 30d。養護期間的氣溫低于 15℃時,還要酌量延長。如考慮在拱上砌筑以后卸架,則需待拱上建筑砌筑完,經 3d后才能進行。

3.2 拱架的卸落程序和卸落量

為了使拱圈由支承在拱架上的狀態逐漸地轉變為受力狀態,拱架必須逐漸均勻地脫離拱圈。否則拱圈驟然受力,可能發生裂縫。

當卸架設備松降時,拱圈將下沉,而拱架因解除荷載恢復彈性變形反而上升。因此,拱架頂點的卸落量等于自身重力引起的拱圈彈性下沉量、墩臺水平位移引起的拱圈彈性下沉量和拱架的彈性下沉量之和;拱腳處的卸落量等于拱架的彈性下沉量;其它各點的卸落量按直線比例內插求出。

拱架卸落一般應從拱圈撓度最大之點開始,無鉸拱和雙鉸拱從拱頂向拱腳對稱地、逐漸地將卸架設備按一定數值降落完畢后,再從拱頂開始第二次降落,直至拱架完全與拱圈脫離為止。沿橋寬方向的各片拱架應當同時按同一程序進行。