輕型鋼拱架在拱橋中的應用研究

陳五四

摘 要 本文主要簡述在長江河道，山陡、狹窄、水深、地處湖北省宜昌市西陵區境三游洞國家級旅游景區為工程背景，重點闡述新型鋼拱架在大跨徑箱型拱橋施工中關的技術應用以及實現總體安全、質量、進度等目標的措施，結合有限元軟件進行結構計算，為類似的工程提供相關借鑒與應用。

關鍵詞 新型鋼拱架;箱型拱橋;主拱圈

引言

在我國公路橋梁系列中，拱橋作為一種古老的橋式以其跨越能力大、承載能力高并且長盛不衰，不斷發展的橋梁形式。它外形宏偉壯觀，且經久耐用。鋼筋砼箱型拱橋結構受力明確、跨越能力大、工程造價低、易于養護、耐久性好，并且外觀上具有濃郁的民族特色，因此在山區跨越較大的河流、溝谷時，鋼筋混凝土箱型拱往往是首選橋型方案，本文主要研究輕型鋼拱架在此類拱橋施工中的應用。

1工程概述

新建下牢溪橋型為上承式箱型拱橋，左幅橋梁全長149.08m;

右幅橋梁全長129.188m。

新建橋梁為主跨90m上承式箱型拱橋，計算矢跨比為1/5.233，

主拱軸線為懸鏈線，拱軸系數m=1.5，無鉸拱體系。主橋拱圈采用輕型拱架施工工藝，箱型主拱圈在已安裝好的拱架上現場澆筑成型[1]。

2主拱圈施工方案

結合現場地形條件、施工場地、從安全、質量、工期和技術經濟指標及施工經驗等多方面綜合考慮，確定適合下牢溪橋主拱圈的總體施工思路：左、右幅拱圈采用流水作業方式，投入一套拱架，用懸拼鋼拱架現澆主跨90米的鋼筋混凝土拱圈。具體施工方案如下：

2.1 設置纜索吊

考慮到本橋地形、交通狀況、環境要求施工工藝及吊裝重量，橋梁主拱圈及拱上結構物均施工采纜索吊施工，纜索吊作為本橋專用鋼拱架安、拆吊裝施工設備，同時兼作拱架安裝時臨時扣索索塔，還兼用于拱圈施工周材、拱上排架施工、行車道板安裝等，吊裝系統由主索、索鞍、跑車、起重滑車組、牽引索卷揚機、錨錠等組成。

2.2 拱架施工

拱架是支撐拱圈、拱上結構物及施工荷載主要體系。拱座作為鋼拱架鉸座的鉸支點，鉸座承受巨大水平力及豎向力，水平力傳遞給拱座背墻、豎向力傳遞給拱座底座。

2.3 鋼拱架安裝

鋼拱架采用懸鏈線，兩拱腳鉸中心的跨徑L=9000cm，相應矢高f=1720cm。鋼拱架包括基本節段和聯結系，拱架橫斷面由5道基本節段及4組聯結系組成。

拱架腳節段可采用鋼管腳手架進行固定和定位。也可以采用扣索來進行調整和定位。為防止拱架腳節段在以后節段的拼裝過程中發生脫鉸，在腳節段安裝就位后，立即采用拱鉸壓板固定拱鉸[2]。

拱架合攏采用現場合攏，即拱架各節段安裝符合設計高程后，現場量取合攏段長度，再在合攏調節節段的聯結鋼板上精確度套孔，確保拱架完全合攏。

2.4 解除臨時扣索

拱架完全合攏后方可拆除臨時扣索。為緩和拱架上下弦桿內力的突然增大，拆除前應先逐步松馳臨時扣索的拉力，首先拆除拱頂位置的扣索，再根據測量拱架高程的變化，再確定放松哪組扣索，兩岸扣索必須保證同步放松。

2.5 拱架預壓加載

支架預壓荷載總荷載值為：按規范規定為主拱圈總重量×1.2，但考慮主拱圈分為三層澆筑，且上層澆注必須待下層砼強度達到80%以上才進行，因此，預壓時加載重量按主拱圈底板+腹板重量的1.2倍考慮。加載順序與主拱圈澆筑施工順序相同，預壓荷載按加載重量的50%、100%二級加載，即每次按對稱的方式對拱架上加載，每級加載后均要對支架的沉降和穩定性進行詳細的觀測和記錄。卸載按照逆序對稱、分層、分級作業[3]。

根據本拱橋現場實際情況，主拱架預壓加載采用水箱注水法實現，水箱采用竹膠板現場制作，并標注各級加載重量水位標識;加載用水水泵直接從下牢溪河中抽取。加載過程中有專人全程監測支架變形。

監測點布置，選取順橋向拱跨兩端、間隔1/4長度位置及兩側支架與中間部分交界點七個斷面，橫橋向在每個斷面梁中心線及隔板、箱室中心位置布置7個監測點。

2.6 拱圈混凝土澆筑

混凝土澆筑順序

拱圈砼澆筑按豎向分環、縱向分段的方式進行，并遵循縱向、橫向對稱、均衡的原則進行施工。每段澆筑的高度必須經過抽樣承重后計算。砼澆筑的順序與預壓的順序完全一致，即第一次澆筑兩拱腳處的19.66m段，第二次澆筑拱頂段19.66m段，第三次澆筑兩側拱腳與拱頂間19.66m段。

拱圈豎向分為三環：第1環為現澆底板和下馬蹄;第2環為現澆腹板和橫隔板;第3環為現澆頂板和上馬蹄。實際施工中分五個步驟完成：現澆底板和下馬蹄;現澆三道中腹板和部分橫隔板;現澆兩道邊腹板和部分橫隔板;現澆余下的所有橫隔板;現澆上馬蹄和頂板。當第1環混凝土達到95%設計強度后，方可進行第2環混凝土澆筑，第2環混凝土達到90%后方可進行第3環混凝土澆筑[4]。

2.7 鋼拱架的拆除

本項目拱架拆除時，拱架所處位置于右幅拱圈正下方。當右幅主拱圈全部施工完成以后，待拱圈頂板混凝土強度達到設計強度時，可考慮拱架拆除;也可在拱上排架及行車道板施工完成后拆除拱架。當右幅拱圈底板澆筑時，把拱架每節段作為一個拆除單元，在每節段橫向左右內側第二肋中點預留直徑5cm的空洞，利用精軋螺紋鋼將拆除單元鎖定在拱圈底板上，利用拱圈反抱拱架的每一個拆除單元[5]。

3結束語

根據水箱預壓加載所取得的應力和測量數據，可以得出結論，該新型鋼拱架使用安全、拼裝便利，且可以反復使用。該新型鋼拱架充分發揮了自身建橋經驗和技術特長，推廣成熟的施工工藝，開發新技術、新工藝的成果，使大跨徑鋼筋砼箱型拱橋關鍵工序主拱圈施工得到了安全、質量、經濟、迅速等保障，值得推廣應用。

參考文獻

[1] 公路橋涵施工技術規范：JTGTF50-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2] 鋼結構設計規范：GB50017-2003[S].北京：中國標準出版社，2003.

[3] 公路橋涵設計通用規范：JTGD60-2015[S].北京：中國標準出版社，2015.

[4] 公路橋涵地基與基礎設計規范：JTGD63-2007[S].北京：中國標準出版社，2007.

[5] 周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001：151.