拱式桥梁无支架施工技术

贾昌栋

(山西路桥集团国际交通建设工程有限公司，山西太原 030006)

0 引言

随着我国经济的快速发展，拱式桥梁在交通方面的作用越来越重要，它的施工技术也得到许多关注和快速的发展。拱式桥梁作为我国桥梁建筑主要的形式之一，它具有空间体积大，拱圈自重大等特点，它的无支架施工一直是拱式桥梁施工技术的要点和难点。因此，对拱式桥梁的特点进行研究，探索无支架施工技术，促进拱式桥梁的不断改进与发展，具有重要的现实意义。

1 拱式桥梁工程的施工特点

拱式桥梁作为桥梁的主要形式之一，它的施工特点也包括桥梁工程的一般施工特点:首先，它的施工具有地区性和流动性。其次，施工需要耗费大量的资金和时间，并具有单一性。最后，它的施工一般是在水中、高空以及露天的环境下进行，施工生产具有一定的困难性和复杂性。因此，除了在施工初期注重桥梁的结构设计外，还要注意根据施工工程本身所处的地区、气候等特点来选择相应的无支架施工方法与施工技术，并将其与施工过程紧密结合起来，以保障工程的效率与质量。

2 拱式桥梁无支架施工技术浅析

2.1 缆索吊装

拱桥无支架施工中最主要的施工技术就是缆索吊装施工技术。它主要是指采用缆索结构来安装、调运拱桥构件的施工技术。它的优点主要有:适用性与安全性较高，垂直运输与水平运输灵活，设备设施跨越能力较大。缆索吊装在连续多孔、特大跨径及单跨的大、中型拱桥中更是具有无可比拟的优越性。在长期的实践中，前人积累和发展了大量的、实用的经验。目前，缆索吊装的技术已经可以达到重量几百吨、双跨连续缆索及最大跨度500 m以上的水平。

缆索吊装的主要的技术内容有:预制、运输拱箱(肋)、吊装主拱圈、建筑拱上建筑及处理其他的桥面结构等。无支架施工的地方则主要包括吊装设备、预制运输拱箱(肋)、吊装主拱圈等。

1)缆索吊装设备。

缆索吊装设备主要有主索、起重索、牵引索、扣索、缆风索、塔架、地锚、滑车、电动卷扬机或手摇绞车等设备，其中，主索是横跨桥墩，两端锚固定在地锚，支在塔架上的索，它主要是吊运拱箱(肋)或者其他设备构件，因此又被称为运输天线或者承重索。起重索是用来控制被吊之物升降高度的绳索，它缠绕在天线滑车组，直接承受被吊物的接力。牵引索是用来拉动被吊物水平移动的绳索，一般是两台卷扬机上分别置一条牵引索，或者在一台双滚筒的卷扬机上拴两条牵引索。扣索主要是用来临时固定拱箱(肋)的绳索。它主要分为塔扣、墩扣、天扣等形式。风缆主要是用来稳定塔架和拱肋的绳索，它又被称为浪风索，缆风索等。塔架是用来支撑各种绳索设备的结构物，主要包括塔身、塔顶等组成部分，主要分为主塔和扣塔两种。地锚是用来固定主索、起重索及扣索等绳索设备的物体 ，它又被称作锚锭、地垄等。电动卷扬机和手摇绞车则是用作起吊、索引的动力装置。

2)吊装施工技术。

首先，用起重索和牵引索将吊装的部件吊装到预定的位置。吊装前，可以用扣索进行临时的悬挂，然后再松开起重索。吊装要从孔桥的两端到中间对称进行，等到拱顶段先吊装到位置上后，再调整各个接着的位置，使其达到规定的高度后，再松开吊索，合龙，最后撤除所有的扣索。如果拱的形式为箱形，并且跨径较大时，合龙安全稳定系数小于4的条件下，可以先悬扣多段的拱肢段或拱肋，然后将相邻的两肋用横夹木连接，再安装拱顶，解除绳索。并且如果拱肋的跨径在80 m以上，就应该采用双基肋来合龙。具体的做法是在第一根肋合龙后，不撤除绳索，而是压紧接头缝，合龙第二根肋，连接固定好后，再松开绳索。在吊装的过程中，由于风缆可以起到稳定的作用，所以在拱肋悬挂在扣架上时，设置风缆来固定拱肋，合龙成功并达到要求的强度后再撤除。

图1 拱箱与拱肋安装顺序

在图1中，数字代表拱箱或拱肋节的编号，在图1a)中，首先要将左端的第一段送到预定的位置，让它的拱座与台帽、墩底连接牢靠，在上部扣好扣索，下部拉好风缆，再撤除吊索。随后，将第二段次段拱箱与第一段连接起来，用螺栓将接头处固定好，同样也在上部扣好扣索，下部拉好风缆，再撤除吊索。重复上述的动作，安装好第三段和第四段。然后，将第五段吊至第二段和第四段的上空，并缓慢下降直到与第二段、第四段的上接头相接，松扣合龙，成拱。这样吊装好的拱圈符合要求时，就用钢板楔紧接头处，等到将全部的接头焊好后，再取掉扣索和吊索。最后，重复上述的动作，将第六段～第十段安装好，合龙。这种方法只适合段数较少的情况，如果段数较多，则按照图1b)的方法进行安装。

由于不同的过程环节下，拱肋的强度都不尽相同，所以为了保证施工的安全性，还必须对拱肋在吊装、悬挂、安装及搁置等状态下的强度进行计算。一般来说，拱箱(肋)上使用两个吊点，但是如果拱箱(肋)曲率较大或较长，也可以采用四个吊点，以保证拱肋受力均匀，保障施工的安全性。此外，为了保证施工的稳定性，两个吊点的连线应该处于拱肋弯曲平面的重心轴上。

2.2 悬臂施工技术

1)悬臂浇筑技术。

悬臂施工技术主要包括悬臂浇筑法和悬臂拼装法。其中，应用最多的是悬臂浇筑法。县臂浇筑法是指拱上立柱、拱圈和预应力混凝土桥面板共同施工，一边浇筑一边构成桁架的技术方法。在施工的过程中，它用预应力钢筋作桥面板的临时明索和桁架的斜拉杆，并将桁架锚固定在后面的桥台上。

图2 悬臂浇筑法施工程度图

图2是悬臂浇筑法的施工程度图。在图2中，首先，完成边孔后，设置桥面板上的临时明索，再浇筑头一段拱圈。然后在它达到规定的强度要求后，再设置临时的预应力明索，然后撤掉吊架，系在斜拉杆上，在前端安装县臂吊篮。接下来，便用吊篮逐段的浇筑拱圈。当到达P2后，立即浇筑P1，P2间桥面板和P2;到达P3后，就安装斜拉杆T2及P1，P2间桥面板明索，并浇筑P2，P3间桥面板和P3。然后依次重复上述的动作，直到构成桁架，悬臂浇筑，在拱顶部分用吊架浇筑合龙。需要注意的是，桥面板每进一步，就收紧一次桥面板临时明索，确保其稳定性。拱圈断面为箱形时，每段施工按箱形断面拱圈的施工程序进行浇筑。

这种技术需要对工程的测量数据、施工的材料强度及浇筑的混凝土进行严密的检测与控制，钢筋必须保证每一根都符合要求的强度，并时刻观察其受力的情况，在出现问题时进行纠正和加强。此外，为防止计算与实际差别过大，施工前须做施工模拟试验以及预应力钢筋锚固可靠性试验。

2)悬臂拼装技术。

这种方法要事先预制拱圈的各个组成部分，然后再拼装成桁架拱片，用临时风构和横系梁将两个桁架拱片组成框构，然后框构运到桥孔处，从两端向中间悬臂拼装，合龙。用上弦杆和锚将悬伸出去的拱体固定于墩、台上，以保持稳定。也可以先在拱圈上将其各个组成部分悬臂拼装成拱圈，用临时斜杆、立柱及上拉杆组成桁架体系，然后逐节拼装、合龙。

2.3 转体施工技术

转体施工技术主要是将拱桥的上部结构或拱圈分为两个半跨，然后在桥体两边利用地形来进行预制装配或浇筑，再将两个半跨体吊装到桥轴线位置，合龙。它的优点是用料少，工序少，结构合理，将水上作业转变成岸上作业，速度快，安全性与质量也较高，且不影响通航，造价低等，具有较高的经济性。它主要可以分为平面转体、竖向转体和平竖结合转体。

1)平面转体技术。

平面转体是指按照规定在岸边预制半拱，达到规定的强度后，再利用底部的动力设备和转动设备将其移到预定位置成拱合龙。它主要包括无平衡重转体和平衡重转体两种(如图3，图4所示)。

2)竖向转体技术。

竖向转体技术主要是在桥台处先竖向预制半拱，然后在桥位平面内绕拱脚将其转动合龙成拱(见图5)。它主要包括两种，一种是竖起向上预制半拱，另一种是在桥面下俯卧预制半拱。前者是向下转动成拱，后者是向上转动成拱。它的优点是造价低，工期短。但是需要注意要避免拱型率受到影响，因为这种方法容易出现混凝土重力本身对混凝土压力产生的弯矩。

图3 无平衡重转体施工体系

图4 有平衡转动体系构造

3)平竖结合转体。

平竖结合转体主要是指在不能全部按规定平面预制斗拱，也不能全部竖向预制斗拱的情况下，拱体只能在适当位置预制后既需平转又需竖转才能就位的一种技术。这种平竖结合转体基本方法与前述相似，但其转轴构造较为复杂。

图5 竖向转体

3 结语

不同的桥梁结构，对应着不同的施工技术与方法。随着科学技术的不断发展，作为沟通交通和重要要素之一——桥梁，也对其施工技术提出了更高的要求。拱式桥梁作为桥梁的代表，其施工技术除了具备一般桥梁施工技术的特点外，还有它独特之处，需要相关人员进行不断的研究与突破，以促进拱式桥梁施工技术的发展，为我国经济的发展作出贡献。

［1］ 陈允林.拱式桥梁无支架施工方法浅析［J］.中小企业管理与科技，2011(10):145-146.

［2］ ［美］陈惠发，段 炼.桥梁工程施工与维修［M］.北京:机械工业出版社，2009:3.

［3］ 徐 伟.桥梁施工［M］.北京:人民交通出版社，2008:7.