懸臂澆筑與勁性骨架組合法施工鋼筋混凝土拱橋

楊昌龍 張萬曉 鄒陽 蔣智偉

摘要：本文主要介紹了懸臂澆筑與勁性骨架組合法施工大跨徑拱圈，進一步與傳統的拱橋施工方法進行了對比。該法在國內還未采用，本文在日本以該法修筑拱橋的基礎上，提出將分環澆筑外包混凝土的施工方法運用在懸臂澆筑與勁性骨架組合施工法上。

關鍵詞：鋼筋混凝土拱圈；懸臂澆筑；勁性骨架；組合施工法；

中圖分類號：U448.22+2 文獻標識碼：A

引言

混凝土拱橋以其獨特優勢在峽谷、山區等地形有很大的競爭力，其施工方式主要有拱架施工法、纜索吊裝施工法、勁性骨架施工法、轉體施工法、懸臂施工法等。對于修筑特大跨徑混凝土拱橋各種方法都有自身的優缺點，而將一些傳統方法組合起來施工可以克服單獨使用的不足。本文所研究的懸臂澆筑與勁性骨架組合法，是指拱圈兩頭采用懸臂澆筑，而中間段架設勁性骨架，然后外包混凝土的施工方法。該組合施工法相比與全懸臂澆筑法縮短了結構懸臂的長度、減輕懸臂的重量，從而降低了索用量和施工中位移不易控制的風險，提前形成拱結構。而相比于全勁性骨架法可以減少勁性骨架的用鋼量。

日本使用懸臂澆筑與勁性骨架組合施工法建造了12座主跨100m以上的混凝土拱橋[1]。其中最大跨徑為260m的天翔大橋。在總結以往施工經驗的基礎上，日本土木學會結構工程委員會大跨徑混凝土拱橋設計方法研究分會于1999年開始，開展跨徑達600m的鋼筋混凝土拱橋可行性研究，并在2003年出版了研究報告《600m級大跨徑混凝土拱橋的設計與施工》。

然而，國內對于采用懸臂澆筑與勁性骨架組合施工大跨徑拱圈至今尚未開展過的研究。該法在修筑拱橋有其自身的優勢，但也存在一定的復雜性。首先拱圈在修筑過程中要經歷不同的施工階段：懸臂澆筑階段，勁性骨架安裝階段,外包混凝土澆筑階段。其中勁性骨架可采用分段懸臂拼裝和一次性整體架設，外包混凝土澆筑階段，在日本采用整箱連續澆筑至拱頂。我國在修筑全勁性骨架常采用多工作面,分環澆筑。本文提出該法引入到懸臂澆筑與勁性骨架組合施工法中。

施工過程介紹

本施工方法大致可分為三個階段：

1）懸臂澆筑階段

該階段利用交界墩作為臨時扣塔，對拱腳段的混凝土

進行懸臂澆筑。即利用掛籃澆筑一節，再張拉扣索進行扣掛。其示意如圖1所示。

圖1懸臂澆筑階段

2）勁性骨架安裝階段

勁性骨架的安裝可采用分段懸臂拼裝和一次性整體架設。整體提升方案如圖2所示，該方案要求水運條件好的地勢，勁性骨架整段可以在工廠精細加工，節省扣索和臨時扣塔，加快施工進度；而分段懸臂拼裝方案如圖3所示，其適應性好，不受水運條件的限制。勁性骨架安裝階段的施工方案的選擇主要是因地制宜。

圖2勁性骨架整體提升

圖3勁性骨架分段懸拼

3）外包混凝土階段

合攏勁性骨架后，澆筑外包混凝土的方案比較多，日本常常采用兩工作面整箱連續（不分環）澆筑外包混凝土，如圖4所示。該方案有整體性好，施工方便的優勢，但對勁性骨架的剛度要求較大。

圖4兩工作面不分環連續澆筑

而在國內特大跨徑全勁性骨架的拱圈往往采用分環分工作面的澆筑方法，如圖5所示的六工作面分環澆筑法屬分環分工作面的一種。該方案是將拱圈縱向分環，各環分段。施工時，按確定方案進行多點均衡澆注混凝土，使拱圈受力和變形及穩定保持在允許范圍內，并分環合攏。每環混凝土間隔一定齡期，達到一定強度后參與拱架聯合作用，共同承受后期澆筑混凝土的濕重。聯合作用減輕勁性骨架負擔，其穩定性有所保證，變形和應力變化較均勻、平順。但它工序轉換比較多，工期比較長，而且混凝土各環之間由于混凝土齡期的差異導致拱圈整體性有所降低，施工質量較難控制。

圖5六工作面分環連續澆筑

總結

本文介紹了勁性骨架與懸臂澆筑的拱橋施工方法，該方法最大的優勢在于可以提前合龍減小施工風險。更為未來超大跨徑拱橋的施工提出了新的思路。國內勁性骨架拱橋在澆筑外包混凝土的方法更靈活多變，本文提出將多工作面分環的澆筑外包混凝土方案引入到懸臂澆筑與勁性骨架組合法中，利用分環合龍的聯合作用減小對勁性骨架的要求，從而達到節省材料用量的目的。

參考文獻

[1] 日本土木學會. 600m級大跨徑混凝土拱橋的設計與施工.東京：日本土木學會，2003

[2] 張富貴，大跨勁性骨架拱橋外包混凝土澆注方案.重慶交通大學學報，2012. 8