大跨度鋼筋砼拱橋復(fù)合支架現(xiàn)澆施工技術(shù)研究

王利杰+李立博

摘 要 本文以某大跨度橋梁工程為例，該橋梁位于深水上方，選取鋼筋混凝土-鋼結(jié)構(gòu)-木結(jié)構(gòu)復(fù)合支架法現(xiàn)澆施工，該施工技術(shù)的合理應(yīng)用，大大提升施工質(zhì)量。在我國(guó)大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的今天，加大大跨度鋼筋砼拱橋支架施工技術(shù)研究力度，對(duì)推動(dòng)我國(guó)拱橋事業(yè)發(fā)展意義重大。

關(guān)鍵詞 大跨度鋼筋砼拱橋；復(fù)合支架現(xiàn)澆；工程案例

中圖分類(lèi)號(hào) U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）12-0053-02

作為交通建設(shè)體系的重要組成部分，橋梁工程在公路運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。在進(jìn)一步提升橋梁技術(shù)等級(jí)的同時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)形式也越來(lái)越多。但因使用荷載及外部環(huán)境等因素的影響，將導(dǎo)致橋梁使用性能衰退、結(jié)構(gòu)安全性下降，進(jìn)而縮短橋梁使用壽命，產(chǎn)生大量安全隱患。為此，必須高度重視橋梁工程施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量。本文將復(fù)合支架現(xiàn)澆技術(shù)應(yīng)用于大跨度鋼筋混凝土拱橋，大大提升了橋梁結(jié)構(gòu)使用性能，增強(qiáng)了橋梁承載力，為我國(guó)橋梁工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)了一份力量。

1 工程案例分析

某橋梁工程主橋?yàn)橹谐惺戒摻铐畔湫碗p肋橋，133m為其凈跨徑。195.88m為橋梁總長(zhǎng)度，9m為橋面行車(chē)道寬度，兩側(cè)人行道寬度分別為1.5m。四孔13m簡(jiǎn)支空心板為南岸引橋上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型，則選取柱式墩與重力式U型臺(tái)作為其下部結(jié)構(gòu)。本橋梁兩條主拱肋拱軸線都為懸鏈線，10.6m為兩軸線中心間距，1.347為拱軸系數(shù)，2.3：1為凈矢跨比，126m為起拱線標(biāo)高，149.40m為拱頂中心標(biāo)高。選取箱型變截面作為拱肋，其中兩端拱腳段存在寬度、厚度增加現(xiàn)象，即拱腳起拱點(diǎn)截面313×260cm轉(zhuǎn)化為294×160cm；而拱肋頂端寬度無(wú)變化，厚度有所降低，由294cm轉(zhuǎn)化為245cm，0.65為截面系數(shù)。縱向各條拱肋可劃分為28個(gè)箱，橫隔板設(shè)置于箱與箱之間，285m?為混凝土數(shù)量，570m?為兩條肋量。

2 主拱肋復(fù)合支架設(shè)計(jì)

由于本橋梁需跨越河流，如選取復(fù)合支架現(xiàn)澆法施工，需將拱肋支架設(shè)置于深水或水上，這種情況下，水流將對(duì)支架基礎(chǔ)與其下部位置產(chǎn)生極大沖擊，甚至?xí)?dǎo)致橋梁坍塌問(wèn)題。通過(guò)對(duì)比分析多個(gè)設(shè)計(jì)方案，選擇將滿(mǎn)堂式木拱架設(shè)置到兩端拱腳段，選取復(fù)合支架進(jìn)行跨中120m拱肋施工。其中鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋砼支墩、下導(dǎo)梁、門(mén)式桁架等為構(gòu)成復(fù)合支架的主要成分，選取西乙型萬(wàn)能桿件進(jìn)行下導(dǎo)梁、門(mén)式桁架拼裝，共劃分為5跨，各跨為24m。則其具體構(gòu)造如圖1所示。

為便于支架施工，加快施工速度，需將一組18t工作索架設(shè)到橋梁兩岸，160m為索跨長(zhǎng)度，36m為索塔高度，選取2組直徑為47.5mm的鋼絲繩作為主索。且在引橋3#墩空心板上方搭設(shè)南岸塔架，在右側(cè)地面平臺(tái)搭設(shè)北岸塔架。工作索應(yīng)與快速卷?yè)P(yáng)機(jī)配合施工，其作用為各類(lèi)部件吊裝及混凝土運(yùn)輸。

支架施工中，需先拋填、平整橋頭片石，對(duì)支架兩端1#、6#貝雷片支墩進(jìn)行搭拼作業(yè)，除此之外，還應(yīng)選取方舟進(jìn)行水上鉆機(jī)工作平臺(tái)組拼，為水下2#、3#、4#、5#支墩鉆孔灌注樁施工提供便利，隨后施工上方鋼筋混凝土接柱、墩帽等部位。

3 鋼筋砼主拱肋現(xiàn)澆施工

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，橋梁工程建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，為了有效提高施工質(zhì)量，更多新技術(shù)被應(yīng)用于施工建設(shè)。復(fù)合支架現(xiàn)澆技術(shù)具有施工操作簡(jiǎn)單、移動(dòng)靈活等優(yōu)勢(shì)，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)全面掌握施工技術(shù)要求，確保施工方案的科學(xué)性，為具體施工操作行為提供積極的指導(dǎo)作用。

3.1 主拱肋混凝土現(xiàn)澆施工

由于本橋梁拱肋跨度較大，為133m，且285m?為各條肋混凝土量，為降低混凝土收縮應(yīng)力，避免拱架變形，可選取分環(huán)、分段對(duì)稱(chēng)澆注及分環(huán)合攏法進(jìn)行主拱肋施工。

3.1.1 主拱肋分段長(zhǎng)度確定

可按照以下兩種方式確定主拱肋澆筑分段長(zhǎng)度，第一，在對(duì)施工方施工生產(chǎn)能力綜合考慮的前提下，要求在15～20h內(nèi)合理控制各段主拱圈澆筑時(shí)間，混凝土初凝前，必須完成該段混凝土澆筑工作。以此確保澆筑施工中產(chǎn)生的支架變形不會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。第二，施工中應(yīng)對(duì)支架結(jié)構(gòu)特性、混凝土澆筑時(shí)受力及變形狀況進(jìn)行全面考慮。按照以上兩個(gè)方法，順著拱軸方向可將本橋梁各條主拱肋進(jìn)行7段劃分，且將間隔槽設(shè)置到兩道橫隔板位置，100cm為各道間隔槽寬度。

3.1.2 主拱肋混凝土澆筑順序確定

支架施工是大跨度鋼筋混凝土拱橋施工的一部分，施工中應(yīng)確保施工支架具有良好整體穩(wěn)定性，且具備較高強(qiáng)度及剛度。為此，在主拱肋混凝土澆筑順序確定時(shí)，應(yīng)對(duì)主拱肋混凝土澆筑、支架變形之間的作用進(jìn)行探討，避免支架變形，損壞主拱軸線，或出現(xiàn)混凝土裂縫。根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，可選用的澆筑方案為分環(huán)、分段對(duì)稱(chēng)澆筑，分環(huán)合攏。

按照主拱肋分環(huán)分段現(xiàn)狀，與施工支架結(jié)構(gòu)特征相結(jié)合，選取QCS軟件分析支架受力情況。由此得出，混凝土澆筑順序不同，所有桿件、節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化不大，但選取最優(yōu)澆筑順序。

3.1.3 鋼筋砼主拱肋現(xiàn)澆施工

澆筑主拱肋混凝土?xí)r，順序?yàn)楣袄叩装寤炷恋较碌菇欠侄螡仓袄吒拱寤炷恋缴系菇欠侄螡仓w澆筑橫隔板混凝土和腹板混凝土—頂板混凝土澆筑。完成拱腹板混凝土澆筑后需先合攏底板，完成頂板混凝土澆筑后則可對(duì)腹板所有分段點(diǎn)混凝土澆筑，并合攏腹板。澆筑混凝土過(guò)程需保證拱肋兩端對(duì)稱(chēng)，澆筑步驟如圖2所示。安裝拱肋頂板模板后，需將一個(gè)孔洞留設(shè)到兩道橫隔板間，尺寸為50×100cm，為便于拆除內(nèi)模板，需選取吊模封洞施工。為確保拱架具有良好穩(wěn)定性，需交叉澆筑上下游兩條拱肋混凝土。

3.2 卸落與拆除拱架

主拱肋現(xiàn)澆施工中，卸落與拆除拱架極為關(guān)鍵，完成澆筑主拱肋混凝土后，待其養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，即可依據(jù)相應(yīng)程序卸除拱架。本文選取螺栓組合硬木楔的方式作為本橋拱架卸落裝置，以此對(duì)其標(biāo)高、落架進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。共有366個(gè)螺栓組合木楔設(shè)置于上下游兩條拱肋中間120m拱架位置，同時(shí)拱腳段組合木楔有幾十個(gè)，由此可見(jiàn)，共有400多個(gè)拱架卸落點(diǎn)。因卸落點(diǎn)眾多，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步均勻卸落。通過(guò)分析得出，要求橫橋向拱架應(yīng)同時(shí)均勻卸落；縱橋向由拱頂一排一排向拱腳卸落，保證上下游兩條拱肋拱架對(duì)稱(chēng)同步卸落。

1）確定所有卸落點(diǎn)卸落總量。按照橋梁拱架設(shè)計(jì)要求，拱架所有卸落點(diǎn)卸落量=主拱圈脫架彈性變形量+拱架彈性變形量，計(jì)算分析得出，9cm為拱頂卸落最大值。

2）拱架卸落程序。為保證供體均勻卸落及受力，分3次確定卸落量，即各段降落量為1/3高度，每次循環(huán)間存有相應(yīng)間歇。要求在較高氣溫條件下確定卸落時(shí)間，具體程序如下。第一，第3號(hào)支墩到第4號(hào)支墩間的拱頂段拱架卸落—第2號(hào)支墩到第3號(hào)支墩、第4號(hào)支墩到地5號(hào)支墩之間的拱架卸落—第1號(hào)支墩到第2號(hào)支墩、第5號(hào)支墩到第6號(hào)支墩之間拱架卸落，按照上述卸落順序，其卸落量依次為3—2、2—1、1cm。第二，對(duì)上述卸落順序及卸落量重復(fù)施工。第三，對(duì)上述卸落順序及卸落量重復(fù)施工，保證拱肋底模板完全脫離主拱圈。

3）拆除拱架。由拱頂分別對(duì)稱(chēng)卸落拱架，拆除拱架應(yīng)先拆除后安裝拱架且分層施工，選取工作索吊運(yùn)施工，減少拆除時(shí)間。在拆除木拱盔、導(dǎo)梁與門(mén)型桁架后，通過(guò)留設(shè)的孔洞，將灌注樁基礎(chǔ)、墩帽等去除，隨后將岸邊貝雷支墩、拋石圍堰體等拆除，并將河道清理干凈。

4 結(jié)論

綜上所述，鋼筋砼拱橋是橋梁建筑施工中最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)之一，其結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為穩(wěn)定，承載能力強(qiáng)，在后期投入運(yùn)營(yíng)之后產(chǎn)生的變形量小，同時(shí)具有較強(qiáng)抗震能力。施工技術(shù)選擇是否得當(dāng)對(duì)橋梁施工質(zhì)量以及穩(wěn)定性影響巨大，在施工過(guò)程中需要綜合考慮多方面因素，本文根據(jù)具體工程案例，選取復(fù)合支架現(xiàn)澆法進(jìn)行大跨度鋼筋混凝土拱橋施工，其不僅能夠提高橋梁承載能力，還能合理控制工程造價(jià)，進(jìn)一步提升工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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