淺談懸臂澆筑箱型混凝土拱橋施工

劉遠 甘功霞 陸濤

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前言

在國民經濟快速發展背景下，促使我國交通行業得到了較好發展，部分地區通過建設拱橋來完善各地區交通體系。箱型拱橋由于具有施工材料運用少、結構牢固等優勢，是實際設計橋梁建設方案時優先選擇的方案。其中懸臂澆筑在箱型拱橋施工中有重要應用，在該施工工藝作用下，可為箱型拱橋建設工程發展注入活力，體現出一定的運用潛力。

1 懸臂澆筑施工方法介紹

對于箱型拱橋工程來講，通常選擇利用懸臂澆筑這一施工技術。在對橋梁施工工藝進行分析時，可將其主要分為自架設法以及非自架設法兩種[1]。其中自架設法指的是在實際施工中將拱橋上部結構劃分為多個組成部分，之后針對各部位進行澆筑施工或拼裝等操作，其中以施工完成的結構部位作為橋梁支撐體系，在此基礎上開展運輸及架設等施工環節。而對于非自架設法來講，主要是利用臨時施工基礎設施進行橋梁修建的方法，常見的方法包括纜索吊裝法、支架施工法以及懸臂拼裝施工方法等，可根據實際施工需求具體選擇施工方法。由于纜索吊裝方法容易受到自身重力的影響，可能導致施工裂縫或穩定性較差等現象，使得該施工方法已經被懸臂法取代。懸臂法在箱型橋梁建設中有廣泛應用，通常分為懸臂澆筑及懸臂拼裝等兩種方法。懸臂澆筑法應用在橋梁工程施工中，可不影響橋下正常交通并且對施工設施起吊能力的要求不高，由于上述特點，促使懸臂澆筑法逐漸成為箱型拱橋施工工藝重點發展趨勢。

2 懸臂澆筑箱型拱橋施工控制體系

為了保證懸臂澆筑箱型拱橋施工過程的順利開展，有必要建立相應的施工控制體系。施工控制目的在于保持施工質量，在各個施工環節，應借助控制措施，確保施工作業安全性以及結構件穩定性等。拱橋施工完成后的受力狀態及軸線線形是需要重點控制的內容，需要在控制體系作用下，加大橋梁結構穩定性。在建立施工監控體系時，應根據箱型拱橋施工階段選用的施工技術以及施工規劃等，具體選擇控制體系構成要素。如施工控制內容應包括外業及內業兩個方面，其中內業包括理論計算、資料審核等，需要通過建立數學模型，來進行施工誤差控制、剛性結構計算、安全系數復核計算等。而外業工作主要是指細致開展現場觀測工作，通過對主體結構溫度、應力大小等信息進行監測及收集，以便為橋梁施工作業的順利開展提供參考依據，在提高拱橋施工可靠性及精度等方面有重要意義。具體來說，施工控制體系是保障各項施工技術落實在施工過程中的保障，應結合施工質量目標進行施工控制。

3 懸臂澆筑箱型拱橋主要施工技術

3.1 掛籃計算分析

掛籃計算是懸臂澆筑拱橋施工中需要重點考慮的控制技術，可按照結構形式將掛籃分為斜拉式、型鋼式、枏架式及混合式等；根據掛籃移動方式可將其分為滑動式、滾動式及組合式等。掛籃是應用懸臂澆筑施工工藝時的關鍵設備之一，可將其作為的拱橋主梁施工時的承重結構，為了確保橋梁施工作業的順利進行，需要確保掛籃的合理設計[2]。因此，本文加大了對實際施工階段的掛籃計算分析，以便為施工質量及進度加以保障。

箱型拱橋懸臂施工與斜拉橋支撐梁施工中應用的掛籃有所差異，主要體現在以下方面：①拱橋主梁結構非直線，這就使得不同結構部位施工時設置的掛籃角度不同；②掛籃移動時將沿著主梁作曲線行走，具體施工中將受到拱圈上部扣索的影響，加大了施工難度；③掛籃移動時主要憑借千斤頂、滑槽、反力輪等結構部件，移動過程相較于斜拉橋要復雜。

掛籃承重體系主要由三角形側桁架、底藍、掛鉤、吊錨桿以及掛鉤橫聯等構成；移動系統包括滑槽、反力座、千斤頂等構成部分。底藍可將是側桁架連接起來，起到支撐作用，而側桁架主要是借助掛鉤支撐在混凝土上，吊桿位于橫梁與縱梁交點周圍。為了保證掛籃設備的良好運用，需要加大對其受力情況及荷載系數的研究，以新密地大橋為例，該橋梁工程對應的荷載系數為：混凝土澆筑時動力系數=1.2；施工設備荷載系數=2.5；掛籃空載移動時沖擊系數=1.3。在進行掛籃穩定性計算時，應考慮掛籃自重、附加荷載、施工設備重量及混凝土重量等；而在計算掛籃鋼度時，可不考慮附加載荷對掛籃的影響。當進行混凝土澆筑時，需要依靠掛籃作用，因此，應結合箱型拱橋施工實情，確保掛籃穩定度及剛度等滿足施工需求，是懸臂澆筑施工方法取得理想運用成效的關鍵。

3.2 拱圈合攏方法

線圈合攏操作是懸臂澆筑箱型拱橋結構施工完成的標志，對最終施工質量有直接影響。通常使用的鋼圈合攏方法包括頂推法、配重法等，頂推法指的是在就行拱圈合攏作業時，借助千斤頂為結構提供水平推力，同時在拱腳位置設計預加彎矩，旨在消除后期混凝土徐變對拱圈內力的影響。如在實際箱型拱橋施工中，施工人員將根據現場收集到的數據，適當調整千斤頂位置，可為施工過程順利完成提供保障。而配重法合攏法指的是在混凝土澆筑階段，盡可能降低混凝土澆筑對拱圈合攏段受力的影響。

3.3 索力優化

實際施工階段，由于各類誤差將對橋梁施工造成影響，容易導致箱型拱橋以建結構與預期目標不符，為了解決結構線形或力學特征與設計方案存在誤差的問題，應對誤差值進行修正，最常見的糾正方法為調節索力值大小來改善橋梁結構?；趹冶蹪仓椒ǖ南湫凸皹蚴┕ぶ休^為常見的索力優化方法包括零位移法和剛性連續梁法等，連續梁優化法主要面向對象為主梁在力的作用下展現出剛性特征的連續梁結構。通過計算結構上各支點反力大小，根據支點反力與拉索縱向分力大小相等的特點，可進一步確定索力值。

例如，大部分橋梁施工單位在實際施工時，將要求技術人員能針對以建混凝土結構，進行其索力優化，通過利用剛性連續梁法，以優化連續梁狀態為主要優化目標。在對相關結構力學值進行側量的基礎上，進一步設計剛性支點反力值，從而達到索力優化目的。零位移法的運用，主要是為了保證橋梁結構在荷載作用下不會發生位移，以便提高拱橋結構穩定性?？偟膩碚f，箱型拱橋施工中懸臂澆筑法的有效運用離不開索力優化這一技術的支持作用，相較于斜拉橋來講，懸臂澆筑施工工藝主要借助臨時支撐結構完成施工作業，拱圈合并前，可通過調節索力來改善拱圈線形及內力。當拱圈合并后，則橋梁力學體系發生變化，這時調節索力大小不會影響拱圈線形和受力情況。在實際懸臂澆筑中，混凝土結構受力情況復雜，要想取得理想的施工效果，要求加大對拱圈線形及其內力的控制，根據現場監測數據，合理進行索力優化，從而為箱型拱橋施工質量加以保障。

4 結論

綜上所述，鋼筋混凝土箱型拱橋澆筑施工法的發展及應用，為我國拱橋工程的良好建設提供了有利條件，有利于提升混凝土箱型拱橋通行性能。本文主要以懸臂澆筑箱型混凝土拱橋施工工藝為核心，在此基礎上，提出有關該施工工藝的運用控制體系以及關鍵施工技術等，通過從掛籃計算分析、索力優化、拱圈合攏方法等角度出發，具體分析懸臂澆筑箱型拱橋施工技術的合理應用，進一步提高箱型拱橋施工質量。