钢筋混凝土系杆拱桥中拱肋无支架法安装技术

史 战 锋

(中铁二十三局集团第一工程有限公司，山东 日照 276800)

钢筋混凝土系杆拱桥中拱肋无支架法安装技术

史 战 锋

(中铁二十三局集团第一工程有限公司，山东 日照 276800)

结合工程实例，对比分析了常规架设法与无支架架设法两种钢筋混凝土系杆拱桥中拱安装技术的优缺点，着重对中拱肋无支架法架设的可行性进行了分析，论述了无支架架设法的施工技术，指出该技术具有节约支架投入、减少或避免结构开裂、减少安装应力对成桥的影响等优点。

拱桥，中拱肋，无支架法，安装

0 引言

钢筋混凝土系杆拱桥以其跨越能力强、节省投资、施工周期短而广泛应用，预制拼装法是系杆拱桥施工常用的一种方法，拱肋安装是施工控制重点和难点，中段拱肋无支架施工工艺可大大提高施工过程中桥下通航能力、节约支架投入、减少或避免结构开裂、减小安装应力对成桥的影响等优点。本文结合连申线海安段航道整治工程桥梁施工项目LSX-SG-QL1标段，下承式钢筋混凝土系杆拱桥中段拱肋无支架法架设经验，着重介绍中段拱肋无支架法架设施工技术。

1 概述

连申线海安段航道整治工程桥梁施工项目LSX-SG-QL1标段，共有五座下承式钢筋混凝土系杆拱桥梁。桥梁横跨现有及新建通榆航道，跨径都在80 m以上，为单跨预应力混凝土系杆拱桥。采用预制安装法施工，拱肋均分三段预制。

下承式混凝土系杆拱桥见图1。

2 施工方案

本标段钢筋混凝土系杆拱桥采用现场分段预制、大型设备起吊安装法施工。主要施工方案如下所述。

2.1 构件预制方案

构件按照设计图纸分段预制，为保证预制精度，减小后期安装组合难度，现场采用整体放样，平卧法施工。施工中特别注意台座的整体水平度、刚度及地基的稳定。

2.2 构件“脱模、翻身”

构件脱模使用多个千斤顶同时支顶构件“底面”，待构件与台座完全分离后，将吊绳捆绑至吊点位置，使用大型履带吊或浮吊起吊构件，并将之移运至临时支座附近，进而使用手动葫芦配合构件“翻身”，构件翻身后停放在临时支座上。

2.3 安装方案

构件安装采用临时支架辅助安装，起吊采用大型履带吊或浮吊。常规支架法施工操作步骤见图2～图6。

3 中拱肋架设技术方案比选

3.1 常规架设法

系杆拱桥中拱肋临时支架辅助架设法为常规架设方法，即利用支架提供的稳定竖向反力来维持构件“湿接”前的单体稳定，待构件湿接完成且湿接部位强度达到设计要求后，进行二期临时支架的拆除(如图7所示)。

常规架设法的施工优缺点：

优点：支架体系传力明确，构件吊装、停放简便，湿接头浇筑前可进行方位或标高调整。

缺点：

1)支架材料用量较多，使用周期较长；

2)工序较多，工程持续时间较长；

3)由于工期较长，安全风险增加，安全经费投入较多。

3.2 无支架架设法

中拱肋无支架架设的技术关键在于解决中拱肋构件竖向力的转化，即中拱肋构件的重力依托构件两端的临时约束来平衡，伴随着整个拱肋下方支撑砂箱的卸落，中拱肋的重力由构件两端的局部剪切应力承担转化为拱轴压力来承担，进而实现整个拱轴受力。随后可进行临时支架的拆除，支架拆除后再进行湿接头浇筑(详见图8)。

无支架架设法的施工优缺点：

优点：

1)节省支架材料用量，减少支架成本投入；

2)支架搭设工序较少，能有效节约用工成本；

3)工期较短，能大幅度降低安全风险及安全经费的投入；

4)可以有效地减少构件本身的安装应力，进而减少或者避免结构开裂。

缺点：

1)对构件的预制精度要求较高(半刚性接头预埋)；

2)对安装精度要求较高(一旦定位，后续不能进行任何调整)。

综上所述：通过对以上两种方案的分析，为加快系杆拱桥施工速度，降低安全风险，减少安全经费的投入，我们选择无支架架设法作为系杆拱桥的架设方法。

4 中拱肋无支架法架设的可行性

根据系杆拱桥拱肋架设方法，分别建立常规架设工况(支点法)及无支架架设工况(半刚性接头法)，以此分析无支架架设方案的可行性。模型建立及内力分析如图9～图14所示。

由上图对比可知：

1)从内力图中可以看出，在支点受力(砂箱不卸落)情况下，采用半刚性接头架设的中拱肋跨中正弯矩为常规架设法的1/1.7(460.6/785.4)，边拱肋的跨中弯矩为常规架设法的1/2.93(193.3/566.8)，由此可见采用无支架架设法(半刚性连接)比常规架设法对构件的保护(可较大幅度的降低构件安装弯矩，减少或避免构件结构开裂)更为有利，与此同时无支架法架设过程中出现的负弯矩可由拱肋端部预埋的半刚性接头来承担，不会引起构件的破损。

2)从变形图中可以看出，支点(砂箱)卸落前无支架架设法施工对边拱肋变形(位移)控制较为有利，中拱肋变形略大于常规架设法，而架设时的微小变形又可通过设置预抛高来调整。

以上分析可得出，对于系杆拱桥拱肋架设来说：采用无支架架设比常规架设更为优越。

5 中拱肋无支架法架设施工技术

钢筋混凝土系杆拱桥中拱肋无支架法架设，需在构件两端设置临时约束，即预制阶段在构件两端预埋永久半刚性连接接头(简称半刚性接头)，半刚性接头采用大型型钢(通过内力计算确定型钢类型及预埋长度)，型钢外露部分设置多排螺栓孔，构件架设过程中通过外加钢板栓接接头部位，进而卸落拱肋下的砂箱来实现整个拱轴受力。

架设过程中的技术关键点为：中拱肋两端的半刚性接头“连接”完成后，进行吊车卸载。此时要特别注意吊车卸载与砂箱卸落同步进行，即待吊车尚存20%起吊力时，迅速卸落拱肋下的砂箱，同时吊车卸载，直至构件完全“脱钩”。

6 结语

对于钢筋混凝土系杆拱桥拱肋架设或钢筋混凝土预制安装的多段曲线构件来讲，采用无支架安装法(半刚性连接)比常规支点安装法从技术、质量、安全、进度、经济等诸多方面存在优点，同时半刚性连接理论及工艺应用在钢结构领域已有近30年的历史，是建筑行业内一项很成功的应用，因此将无支架安装法(半刚性连接理论)应用到大型钢筋混凝土预制混凝土构件安装工程中具有良好的社会经济效益。

[1] 江苏省交通规划设计院有限公司.连申线桥梁工程(系杆拱桥)设计图[Z].2012.

[2] 邵旭东，程翔云，李立峰.桥梁设计与计算[M].北京：人民交通出版社，2007.

The installation technology of reinforced concrete tied arch bridge mid rib non support method

Shi Zhanfeng

(FirstEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway23thBureauGroup,Rizhao276800,China)

Combining with the engineering examples, this paper compared and analyzed the advantages and disadvantages of conventional erection method and non support method two reinforced concrete tied arch bridge installation technology, emphatically analyzed the feasibility of mid rib non support method erection, discussed the construction technology of support method erection, pointed out that the technology had saving support investment, reduce to avoid structure cracking, reducing the influence of installation stress to bridge and other advantages.

arch bridge, mid rib, non support method, installation

2015-01-16

史战锋(1981- )，男，工程师

1009-6825(2015)09-0190-03

U448.22

A