淺談拱橋施工方法及應用

張濤

摘 要：在我國現(xiàn)有的公路橋梁中，拱橋是使用最多的橋型之一，而且具有歷史悠久、跨徑大、耐久性高等特點，是一種具有較強競爭優(yōu)勢的橋梁類型。隨著橋梁建筑技術的不斷提高，分析手段的逐漸完善，拱橋的形式、材料以及施工工藝等越來越多樣化，運用范圍也是越來越廣，而其造價卻越趨于經(jīng)濟便宜，養(yǎng)護維修費用則是更低。本文簡要介紹了目前常用的拱橋施工工藝以及其應用方向。

關鍵詞：拱橋；施工方法；應用

1拱橋施工簡介

拱橋施工方法因拱橋形式和材料的多樣性，也是多種多樣。總體來說可分為有支架法和無支架法兩種，有支架法可再細分為就地澆筑、預制安裝、就地砌筑三種；無支架法可再細分為懸臂法、纜索吊裝法、轉(zhuǎn)體施工法。除了上述常用施工方法，還有許多其他新型施工方法，如勁性骨架施工法、少支架施工法以及混合施工法（多種方法同時運用）等。工程中選用拱橋施工方法，是由具體地質(zhì)地形情況和施工難度等多種因素共同決定，而具體修建一座橋的時候往往是多種方法共同運用。

2主要的拱橋施工方法

2.1有支架法

有支架法施工是指在拱橋拱圈下先用支架搭建好拱架，以拱架作為施工平臺，再在拱架上進行拱圈以及上部結(jié)構的修筑的施工方法。有支架施工法中最重要結(jié)構是拱架，拱架的搭建決定了拱橋拱圈修建的精確程度，影響拱橋的承載性能。所以拱橋的施工中步驟中的拱圈放樣和拱架制作與安裝是有支架法的重要組成步驟，而拱架在整個施工期間主要起到確定拱橋拱圈線形以及支承全部或部分拱圈和拱上建筑重量的作用。拱架的形式多樣，為了減少拱架的施工難度，提高有支架施工法的經(jīng)濟性能，出現(xiàn)了多種不同形式的拱架，有滿布立桿式拱架、承架式拱架、拱式拱架、裝配式拱架等。

2.2纜索吊裝法

纜索吊裝法主要由主索、主塔、錨固裝置、起吊裝置、扣索等構成，纜索吊裝法的主要原理是利用在主索上可移動的起吊裝置起吊預制拱圈節(jié)段至拱圈設計位置，然后再安裝拱圈節(jié)段，用扣索固定已安裝拱圈部分，最終使兩邊已安裝的拱圈節(jié)段在跨中合龍。當拱圈施工完畢以后，就可依靠拱圈作為承重平臺進行上部結(jié)構的施工。纜索吊裝法在大跨徑拱橋建設中，主塔的高度很高，拱圈分成的節(jié)段也比較多，隨著扣索扣掛節(jié)段的數(shù)量增多，拱圈節(jié)段扣掛會越來越困難，施工穩(wěn)定性也越來越難以控制。因此纜索吊裝法的主要難點也就在于施工中如何控制已安裝拱圈節(jié)段的穩(wěn)定性。拱圈的線形受到上部荷載和施工程序等影響，在施工中會發(fā)生變化，所以在施工中，應隨時觀測拱圈線形的變化，以免線形變化過大，改變拱圈內(nèi)的受力。

2.3轉(zhuǎn)體施工法

轉(zhuǎn)體施工法的主要施工原理是將拱圈分為左右兩個半跨部分，兩部分在施工現(xiàn)場澆筑制作或者預制拼裝，當拱圈部分制作完成后通過拱腳的轉(zhuǎn)動裝置，使半跨拱圈轉(zhuǎn)動至河道中心合龍成為完整的拱圈。轉(zhuǎn)體施工方法根據(jù)其轉(zhuǎn)動方位不同可分為，豎向轉(zhuǎn)體、平面轉(zhuǎn)體以及平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體施工法也需要用扣索扣拉已完成的施工拱段，因為在旋轉(zhuǎn)時，半跨拱圈處于懸臂狀態(tài)，拱圈截面受力很大，尤其是在根部位置。因此轉(zhuǎn)體施工法修建的拱橋跨徑不易太大，而且地形要求比較高。

2.4懸臂施工法與勁性骨架法

懸臂施工法主要用于桁式拱橋，而且拱橋跨徑不能太大，跨徑太大，在懸臂施工階段拱圈根部就處于不利的受力狀態(tài)，容易出現(xiàn)開裂破壞。懸臂施工法具體可分為塔架斜拉法、斜吊式懸臂法、斜壓式懸拼法、懸臂拼裝法。其中塔架斜拉法的跨徑相比其他三種方法稍微更大，應用范圍更廣。勁性骨架法是指用勁性鋼材作為混凝土拱圈的配筋，在施工過程中先完成勁性骨架拱的施工后，再以勁性骨架作為拱圈混凝土的施工拱架，進行外包混凝土的澆筑施工，最終將勁性鋼骨架埋入拱圈混凝土中形成鋼筋混凝土拱圈的方法。勁性骨架施工法其實是一種混合施工方法，是纜索吊裝法與有支架法的混合運用。勁性骨架拱的形成采用的是纜索吊裝法或者轉(zhuǎn)體施工法，而拱架形成后，勁性骨架就作為施工拱架進行外包混凝土和上部結(jié)構的施工，這個過程其實就等效于有支架法施工。勁性骨架施工是現(xiàn)在大跨徑橋梁主要采用的施工方法。

3主要施工方法的應用

3.1有支架法

有支架法由于施工需要提前安裝施工拱架，所以施工周期比較長，施工過程麻煩，而且對地形要求比較嚴格，一般不能用于通航、峽谷、深水類地形。多用于舊式拱橋（小跨徑的石拱橋、混凝土預制塊拱橋和現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱橋），其他類型的橋梁如果地形條件、經(jīng)濟因素、結(jié)構受力合理的情況下也可以優(yōu)先選用有支架法，因為有支架法，安全、施工方法簡單。

3.2纜索吊裝法

纜索吊裝法由于是利用吊裝設備在主索道上的移動將預制好的拱圈節(jié)段在施工現(xiàn)場進行拼接的施工工藝。它具有在水平和豎直方向運輸靈活，適應性強，施工穩(wěn)妥等優(yōu)點，解決了有支架法不能應用于深水、山谷等地形的問題，而且纜索吊裝法在大跨徑拱橋施工中要比支架法等要經(jīng)濟，施工周期要短，而纜索吊裝法用于小跨徑中其施工造價就會比較高，相比施工技術難度更大。所以纜索吊裝法一般運用于深水或山谷地形以及大跨徑橋梁的施工中，當然橋梁的跨徑也不能過大，要能在纜索施工法的吊裝能力和扣掛能力范圍內(nèi)，現(xiàn)纜索吊裝法單跨跨徑修建已經(jīng)超過500m。

3.3轉(zhuǎn)體施工法

轉(zhuǎn)體施工法也是屬于無支架施工法的一種，避免了有支架施工的阻礙通航，無法用于山谷和深水地形的情況。轉(zhuǎn)體施工法，除了上述優(yōu)點還具有減少了高空作業(yè)，提高了施工工程的安全系數(shù)以及施工速度快、費用低等優(yōu)點。但是轉(zhuǎn)體施工也具有一些顯著的缺點，比如施工跨徑不能太長，太長了則半跨拱圈轉(zhuǎn)動過程不易控制，施工難度增大而且經(jīng)濟性能下降，所以其跨徑應用要小于纜索吊裝法的施工跨徑；最后就是轉(zhuǎn)體施工法對地形要求比較嚴格，兩岸地形要開闊適合半跨拱圈的澆筑和旋轉(zhuǎn)。

3.4勁性骨架法

勁性骨架法修建的拱橋具有跨徑大，結(jié)構強度、剛度高、動穩(wěn)定性好等優(yōu)點，被廣泛地應用于大跨徑拱橋以及鐵路橋的修建。由于之前我國鋼材缺少，質(zhì)量較低，這種方法起初在我國沒有得到推廣應用，隨著我國近些年的經(jīng)濟發(fā)展和鋼材制造工藝的提升，勁性骨架法逐漸增多，現(xiàn)已有運用勁性骨架法施工的拱橋有，萬州長江大橋、廣西邕江邕寧大橋等。

4結(jié)論

綜上所述，拱橋的施工方法多種多樣，每種方法都其用武之地，有支架法主要運用于用于不通航、非峽谷、非深水類地形，小跨徑拱橋施工；纜索吊裝法主要運用于大跨徑橋梁、峽谷、深水等地形，平坦地形也可應用，應用范圍比較廣泛；轉(zhuǎn)體施工法主要運用于中小跨徑橋梁施工，地形比較空曠開闊適合拱圈施工和旋轉(zhuǎn)；勁性骨架法主要運用于大跨徑拱橋施工以及鐵路橋施工，要求鋼材比較充裕。隨著拱橋的發(fā)展，拱橋的施工方法越來越多，施工技術也在不斷提高，拱橋建設受地形、施工條件等約束條件的影響也越來越小，許多施工問題不斷被克服解決，作者相信以后拱橋的應用會越來越廣泛。

參考文獻：

[1]顧安邦，向中富. 橋梁工程（下）[M]. 北京：人民交通出版社， 2017.

[2] 喬立新. 淺談拱橋施工方法[J].黑龍江交通科技， 2016，12.