鋼筋混凝土系桿拱橋中拱肋無支架法安裝技術(shù)

史 戰(zhàn) 鋒

(中鐵二十三局集團(tuán)第一工程有限公司，山東 日照 276800)

鋼筋混凝土系桿拱橋中拱肋無支架法安裝技術(shù)

史 戰(zhàn) 鋒

(中鐵二十三局集團(tuán)第一工程有限公司，山東 日照 276800)

結(jié)合工程實(shí)例，對比分析了常規(guī)架設(shè)法與無支架架設(shè)法兩種鋼筋混凝土系桿拱橋中拱安裝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，著重對中拱肋無支架法架設(shè)的可行性進(jìn)行了分析，論述了無支架架設(shè)法的施工技術(shù)，指出該技術(shù)具有節(jié)約支架投入、減少或避免結(jié)構(gòu)開裂、減少安裝應(yīng)力對成橋的影響等優(yōu)點(diǎn)。

拱橋，中拱肋，無支架法，安裝

0 引言

鋼筋混凝土系桿拱橋以其跨越能力強(qiáng)、節(jié)省投資、施工周期短而廣泛應(yīng)用，預(yù)制拼裝法是系桿拱橋施工常用的一種方法，拱肋安裝是施工控制重點(diǎn)和難點(diǎn)，中段拱肋無支架施工工藝可大大提高施工過程中橋下通航能力、節(jié)約支架投入、減少或避免結(jié)構(gòu)開裂、減小安裝應(yīng)力對成橋的影響等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合連申線海安段航道整治工程橋梁施工項(xiàng)目LSX-SG-QL1標(biāo)段，下承式鋼筋混凝土系桿拱橋中段拱肋無支架法架設(shè)經(jīng)驗(yàn)，著重介紹中段拱肋無支架法架設(shè)施工技術(shù)。

1 概述

連申線海安段航道整治工程橋梁施工項(xiàng)目LSX-SG-QL1標(biāo)段，共有五座下承式鋼筋混凝土系桿拱橋梁。橋梁橫跨現(xiàn)有及新建通榆航道，跨徑都在80 m以上，為單跨預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋。采用預(yù)制安裝法施工，拱肋均分三段預(yù)制。

下承式混凝土系桿拱橋見圖1。

2 施工方案

本標(biāo)段鋼筋混凝土系桿拱橋采用現(xiàn)場分段預(yù)制、大型設(shè)備起吊安裝法施工。主要施工方案如下所述。

2.1 構(gòu)件預(yù)制方案

構(gòu)件按照設(shè)計圖紙分段預(yù)制，為保證預(yù)制精度，減小后期安裝組合難度，現(xiàn)場采用整體放樣，平臥法施工。施工中特別注意臺座的整體水平度、剛度及地基的穩(wěn)定。

2.2 構(gòu)件“脫模、翻身”

構(gòu)件脫模使用多個千斤頂同時支頂構(gòu)件“底面”，待構(gòu)件與臺座完全分離后，將吊繩捆綁至吊點(diǎn)位置，使用大型履帶吊或浮吊起吊構(gòu)件，并將之移運(yùn)至臨時支座附近，進(jìn)而使用手動葫蘆配合構(gòu)件“翻身”，構(gòu)件翻身后停放在臨時支座上。

2.3 安裝方案

構(gòu)件安裝采用臨時支架輔助安裝，起吊采用大型履帶吊或浮吊。常規(guī)支架法施工操作步驟見圖2～圖6。

3 中拱肋架設(shè)技術(shù)方案比選

3.1 常規(guī)架設(shè)法

系桿拱橋中拱肋臨時支架輔助架設(shè)法為常規(guī)架設(shè)方法，即利用支架提供的穩(wěn)定豎向反力來維持構(gòu)件“濕接”前的單體穩(wěn)定，待構(gòu)件濕接完成且濕接部位強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，進(jìn)行二期臨時支架的拆除(如圖7所示)。

常規(guī)架設(shè)法的施工優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：支架體系傳力明確，構(gòu)件吊裝、停放簡便，濕接頭澆筑前可進(jìn)行方位或標(biāo)高調(diào)整。

缺點(diǎn)：

1)支架材料用量較多，使用周期較長；

2)工序較多，工程持續(xù)時間較長；

3)由于工期較長，安全風(fēng)險增加，安全經(jīng)費(fèi)投入較多。

3.2 無支架架設(shè)法

中拱肋無支架架設(shè)的技術(shù)關(guān)鍵在于解決中拱肋構(gòu)件豎向力的轉(zhuǎn)化，即中拱肋構(gòu)件的重力依托構(gòu)件兩端的臨時約束來平衡，伴隨著整個拱肋下方支撐砂箱的卸落，中拱肋的重力由構(gòu)件兩端的局部剪切應(yīng)力承擔(dān)轉(zhuǎn)化為拱軸壓力來承擔(dān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個拱軸受力。隨后可進(jìn)行臨時支架的拆除，支架拆除后再進(jìn)行濕接頭澆筑(詳見圖8)。

無支架架設(shè)法的施工優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1)節(jié)省支架材料用量，減少支架成本投入；

2)支架搭設(shè)工序較少，能有效節(jié)約用工成本；

3)工期較短，能大幅度降低安全風(fēng)險及安全經(jīng)費(fèi)的投入；

4)可以有效地減少構(gòu)件本身的安裝應(yīng)力，進(jìn)而減少或者避免結(jié)構(gòu)開裂。

缺點(diǎn)：

1)對構(gòu)件的預(yù)制精度要求較高(半剛性接頭預(yù)埋)；

2)對安裝精度要求較高(一旦定位，后續(xù)不能進(jìn)行任何調(diào)整)。

綜上所述：通過對以上兩種方案的分析，為加快系桿拱橋施工速度，降低安全風(fēng)險，減少安全經(jīng)費(fèi)的投入，我們選擇無支架架設(shè)法作為系桿拱橋的架設(shè)方法。

4 中拱肋無支架法架設(shè)的可行性

根據(jù)系桿拱橋拱肋架設(shè)方法，分別建立常規(guī)架設(shè)工況(支點(diǎn)法)及無支架架設(shè)工況(半剛性接頭法)，以此分析無支架架設(shè)方案的可行性。模型建立及內(nèi)力分析如圖9～圖14所示。

由上圖對比可知：

1)從內(nèi)力圖中可以看出，在支點(diǎn)受力(砂箱不卸落)情況下，采用半剛性接頭架設(shè)的中拱肋跨中正彎矩為常規(guī)架設(shè)法的1/1.7(460.6/785.4)，邊拱肋的跨中彎矩為常規(guī)架設(shè)法的1/2.93(193.3/566.8)，由此可見采用無支架架設(shè)法(半剛性連接)比常規(guī)架設(shè)法對構(gòu)件的保護(hù)(可較大幅度的降低構(gòu)件安裝彎矩，減少或避免構(gòu)件結(jié)構(gòu)開裂)更為有利，與此同時無支架法架設(shè)過程中出現(xiàn)的負(fù)彎矩可由拱肋端部預(yù)埋的半剛性接頭來承擔(dān)，不會引起構(gòu)件的破損。

2)從變形圖中可以看出，支點(diǎn)(砂箱)卸落前無支架架設(shè)法施工對邊拱肋變形(位移)控制較為有利，中拱肋變形略大于常規(guī)架設(shè)法，而架設(shè)時的微小變形又可通過設(shè)置預(yù)拋高來調(diào)整。

以上分析可得出，對于系桿拱橋拱肋架設(shè)來說：采用無支架架設(shè)比常規(guī)架設(shè)更為優(yōu)越。

5 中拱肋無支架法架設(shè)施工技術(shù)

鋼筋混凝土系桿拱橋中拱肋無支架法架設(shè)，需在構(gòu)件兩端設(shè)置臨時約束，即預(yù)制階段在構(gòu)件兩端預(yù)埋永久半剛性連接接頭(簡稱半剛性接頭)，半剛性接頭采用大型型鋼(通過內(nèi)力計算確定型鋼類型及預(yù)埋長度)，型鋼外露部分設(shè)置多排螺栓孔，構(gòu)件架設(shè)過程中通過外加鋼板栓接接頭部位，進(jìn)而卸落拱肋下的砂箱來實(shí)現(xiàn)整個拱軸受力。

架設(shè)過程中的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)為：中拱肋兩端的半剛性接頭“連接”完成后，進(jìn)行吊車卸載。此時要特別注意吊車卸載與砂箱卸落同步進(jìn)行，即待吊車尚存20%起吊力時，迅速卸落拱肋下的砂箱，同時吊車卸載，直至構(gòu)件完全“脫鉤”。

6 結(jié)語

對于鋼筋混凝土系桿拱橋拱肋架設(shè)或鋼筋混凝土預(yù)制安裝的多段曲線構(gòu)件來講，采用無支架安裝法(半剛性連接)比常規(guī)支點(diǎn)安裝法從技術(shù)、質(zhì)量、安全、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)等諸多方面存在優(yōu)點(diǎn)，同時半剛性連接理論及工藝應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已有近30年的歷史，是建筑行業(yè)內(nèi)一項(xiàng)很成功的應(yīng)用，因此將無支架安裝法(半剛性連接理論)應(yīng)用到大型鋼筋混凝土預(yù)制混凝土構(gòu)件安裝工程中具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計院有限公司.連申線橋梁工程(系桿拱橋)設(shè)計圖[Z].2012.

[2] 邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設(shè)計與計算[M].北京：人民交通出版社，2007.

The installation technology of reinforced concrete tied arch bridge mid rib non support method

Shi Zhanfeng

(FirstEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway23thBureauGroup,Rizhao276800,China)

Combining with the engineering examples, this paper compared and analyzed the advantages and disadvantages of conventional erection method and non support method two reinforced concrete tied arch bridge installation technology, emphatically analyzed the feasibility of mid rib non support method erection, discussed the construction technology of support method erection, pointed out that the technology had saving support investment, reduce to avoid structure cracking, reducing the influence of installation stress to bridge and other advantages.

arch bridge, mid rib, non support method, installation

2015-01-16

史戰(zhàn)鋒(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0190-03

U448.22

A