浅谈石拱桥施工

韩 健

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 拱圈砌筑

1.1 准备工作

砌筑拱圈前必须对拱架进行全面检查,注意支撑是否稳固,杆件接头是否紧密,并校核模板顶面的标高。

模板标高经检验合格后,即用经纬仪测桥架中线,由中线放出拱圈边线,并在模板上划出墨线。用钢尺校核拱腹线长度。如系料石拱圈,则须放出每排拱石灰缝的墨线。

拱圈砌筑要求尽快合拢成拱,以免拱架承受荷载过久,增大拱架持续变形。因此,在砌筑拱圈前要做好一切准备,一旦开始砌筑,就需一气呵成,不可中途停顿。

1.2 拱圈砌筑程序

砌筑拱圈时,拱架随着荷载的增加而产生变形。如果砌筑方法错误,拱架变形将改变拱轴线的形状,在拱架变形突变的地方,将引起拱圈砌缝开裂。合理的砌筑程序将使拱拱架受力均匀,采用下列不同的方法。

(1)连续砌筑法

适用于砌筑跨径 16m以内的拱圈。砌筑时按拱圈的全厚和全宽,同时卣拱脚两端开始连续对称地向拱顶砌筑,并在拱顶部分堆压适当数量的拱石,以保持平衡。一般在拱石砌至 1/3矢高左右,在拱顶跨长 1/3范围内,预压占总数20%的拱石。为防止拱圈合拢前变形而引起拱脚及 1/4点裂缝,可在拱脚处设置空缝;如果在拱顶合拢时,拱脚砌缝砂浆尚未凝固,这样在拱脚处也不必设置空缝。

(2)分段砌筑法

跨径较大时,如果也如小跨径一样,采取由拱脚向拱顶边连续砌筑,则在砌筑拱脚一段时,必然因拱石重力而使该段拱架下沉,同时,拱顶部则受两边拱石重力的挤压而向上隆起。当连续砌到拱顶时,拱架中部转为下沉,拱跨 1/4隆起,使拱圈轴线偏离设计拱轴线过多,增加拱圈内力,或引起灰缝开裂,所以一般采用分段砌筑法,即全拱分为数段,同时对称砌筑,以保持拱架受力平衡。在分段接头处设置缺口或空隆。缺口设在拱圈斜度较陡处(拱脚至 1/4处),长 0.8～1.0m。空缝设在拱圈斜度较缓处(拱顶跨长 1/3范围)。

拱圈斜度较陡处模板的斜角大于石料与模板的摩擦角,拱石下滑。因此,缺口内应按拱圈设置三角架支撑挡板。三角架的挡板在顺板长方向不司连续,以利拆除。三角架在拱架上的固定方法,。

缺口的封填,可先拆除一部分支撑,砌筑拱石封口,待砂浆凝固后再拆去另一部分支撑,继续填封缺口。

空缝的尺寸,除两侧及拱腹面上 10cm深的缝宽仍按原设计灰缝宽度砌筑外,其余部分做成 3～4cm宽,以便灌浆。

空缝的填塞,可同时进行或由拱脚逐次向拱顶对称进行。填塞时,每层的灌浆厚度约 10cm左右,并加强捣固。

(3)分环砌筑法

对于跨径大于 20m的拱桥,当拱圈厚度很大时,可以分几层砌筑。每层砌筑程序和分段砌筑程序一样,当一层砌完合拢后,拱圈就可以起到拱的作用,并可与拱架共同担负第二环拱圈的重力。

(4)多孔桥砌筑法

多孔拱桥,如果桥墩不是按单向推力设计的,拱圈的砌筑应考虑单向推力的作用,并在砌筑程序上采取适当措施。每孔按二个阶段砌筑,第一阶段砌 1、3段,第二阶段砌 2段,然后合拢,各孔的砌筑程序:①砌第一孔的 1、3段;②砌第二孔的 1、3段;③砌第一孔的 2段;④砌第三孔的 1、3段;⑤砌第二孔的 2段;⑥第一孔拱顶合拢并砌部分拱上构造;⑦拆卸第一孔拱架移至第四孔使用。其余的砌筑程序以此类推。

2 拱上建筑砌筑

砌筑拱上建筑的时间:当拱桥跨径不大时,在封拱后3d即可开始;当拱桥跨径较大时,砌筑拱上建筑对拱圈的影响较大,因为结构重力沿跨径的分布是不均匀的,当由拱脚向拱顶砌筑时,拱顶将发生向上突起的变形,如变形很大就会使拱圈产生裂缝,因此,最好在封拱 10d以后开始拱上建筑的砌筑,使灰缝具有抵抗上突的强度。

实腹式拱上建筑一般宜在拱架卸架前砌筑。砌筑的程序,对跨度较小的拱桥,可自拱脚向拱顶或自拱脚及拱顶向跨径L/4对称地进行;对于跨径较大的拱桥,将侧墙分为几部分,自拱脚向拱顶对称地按台阶形砌筑。拱上填料的铺设亦可按侧墙的砌筑程序进行。

空腹式拱上建筑,腹拱墩一般宜在拱架卸落前砌筑,但应均匀对称;腹拱圈宜在卸架后砌筑,以免由于主拱圈不均匀下沉而使腹拱圈开裂。并按不同砌筑阶段验算拱圈内力。

3 拱架卸落

3.1 卸落拱架的时间

在正常的情况下,用水泥砂浆砌筑的拱圈,从拱圈砌筑完成至卸架所需的时间,对于跨径在 20m及 20m以下的,约需 20d;对于跨径大于 20m的,约需 30d。养护期间的气温低于 15℃时,还要酌量延长。如考虑在拱上砌筑以后卸架,则需待拱上建筑砌筑完,经 3d后才能进行。

3.2 拱架的卸落程序和卸落量

为了使拱圈由支承在拱架上的状态逐渐地转变为受力状态,拱架必须逐渐均匀地脱离拱圈。否则拱圈骤然受力,可能发生裂缝。

当卸架设备松降时,拱圈将下沉,而拱架因解除荷载恢复弹性变形反而上升。因此,拱架顶点的卸落量等于自身重力引起的拱圈弹性下沉量、墩台水平位移引起的拱圈弹性下沉量和拱架的弹性下沉量之和;拱脚处的卸落量等于拱架的弹性下沉量;其它各点的卸落量按直线比例内插求出。

拱架卸落一般应从拱圈挠度最大之点开始,无铰拱和双铰拱从拱顶向拱脚对称地、逐渐地将卸架设备按一定数值降落完毕后,再从拱顶开始第二次降落,直至拱架完全与拱圈脱离为止。沿桥宽方向的各片拱架应当同时按同一程序进行。