军用梁钢拱架施工的关键技术研究

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

钢筋混凝土箱型拱桥以造价低、承载能力大的特点被城市道路和高速公路广泛采用。通过在施工过程中的日积月累，逐渐形成了支架现浇施工法、预制吊装法、转体施工法、悬臂浇筑施工法等拱桥施工方法[1-2]。

采用钢拱架现浇是支架现浇施工法的其中一种，采用“修三座桥，拆两座桥”的方法施工，即搭设缆吊，安装钢拱架，现浇箱拱，拆除缆吊和钢拱架。对于双幅拱桥，跨度、桥体宽度随着高速公路的发展日益增大，如果按照常规施工工艺，必定加大缆索吊机和钢拱架的投入，增加钢拱架安拆和预压成本，施工工期也较长[3]。为解决这一问题，在野三关大桥箱拱施工中应用了钢拱架横移施工技术，创造了良好的经济效益。

一、工程概况

野三关大桥位于湖北省恩施州巴东县野三关镇。全桥布跨为2×20m简支T梁+130m钢筋砼箱拱+20m简支T梁，桥梁总长204.0m，交角为90°。拱圈采用C50钢筋混凝土结构，净矢高32.5米，净跨径130米，矢跨比f/L=1/4，拱轴系数m=2.206。拱圈采用单箱三室箱形截面，拱圈宽为9.5m，拱圈高2.5m。

二、总体施工方案概述

施工工艺流程为：缆索吊安装→钢拱架悬拼→拱圈灌注混凝土→砂筒泄砂→拱架整体横移→钢拱架吊装拆除。

三、钢拱架安装及卸落

(一)拼装原理

六四式、加强型六四式军用梁是用来快速组装标准轨距40m以下直梁的铁路桥梁战备抢修制式器材，均为标准构件。为使其能拼装成要求的拱形，在六四梁三角间增设T型连接构件，增加上弦长度，T型连接构件上端焊接在连接板上，而下端则与2个军用梁标准三角的销孔共同连接，形成与各种拱轴曲线相吻合的施工拱架轴线。

(二)拱架拼装

1.拱架拼装顺序

拱架在横桥向分为七幅，纵向分为10个吊装节段。拱架安装以纵向及横向对称的顺序进行，纵向从拱脚向拱顶安装，横向从桥轴线向分幅安装，各幅的1#段安装之前，安装拱脚特殊段。共分为133个吊装单元，左右两岸各63个，合龙段7个,钢拱架立面分段布置图参见图1。

图1 钢拱架立面分段布置图

拱架安装步骤如下：(1)先安装基准幅及下端两侧各幅的部分节段。(2)单幅调整好拱架轴线和标高，在夜间低温状态下合龙，形成单幅两铰拱。(3)按顺序进行次边幅、边幅的安装，仍在夜间合龙。(4)全部七幅拱架安装并合龙后，形成总宽10.12m的两铰拱架，并安装上下弦的所有横联10号工字钢，作为拱架的横向连接，增强拱架整体性。(5)设置6道固定风缆，按50kN控制好每道风缆的初张力，调整好拱架的轴线偏位。

2.钢拱架具体拼装顺序。拱片组安装时，先安装支座；然后吊装相应拱片组单元，用扣索调整拱片组高度，用缆风索调整拱片组中线；最后安装套管螺栓、工字钢和联系槽钢三种横向联系。

3.基准幅与其它分幅拱架安装

(1)基准幅拱架安装。各扣段安装应设置一定的施工预抬高值。单幅调整好拱架轴线和标高后，选择在夜间低温状态下合龙。

(2)安装拱架的其它分幅。当基准幅安装后，应及时安装拱架上弦的横联工字钢、次边幅及边幅，以“1号U型螺栓”将其与已就位的横联工字钢固定。

4.钢拱架卸架程序

(1)砂筒卸落施工工序

①拱架卸落的过程，就是由拱架支承的拱圈的重力逐渐转移给拱圈自身来承担的过程，为了对拱圈受力有利，拱架不能突然卸除，而应按一定的程序和方法进行。

②该桥两端拱脚共36个砂筒，每端拱脚安排工作人员9名，即每人负责2个砂筒的掏砂工作。

③卸架时，先将螺栓适当扭开，然后再将砂筒里砂子掏出200cm3，掏砂应均匀对称进行。共分10次松动螺栓和卸落砂筒内砂子，每次掏出砂子后用榔头敲击砂筒外壁使筒内砂子均匀下沉。每次掏砂时指挥人员以吹口哨为信号，不能多卸或少卸。

(2)拆除拱盔。钢拱架卸架完成后，采用人工将脱离主拱圈砼的拱盔拆除，并用绳索将其吊至指定位置临时堆放，用车辆运出。

(3)拱架拆除施工工序

①首先将整个钢拱架用千斤顶拉移，侧向滑移出军用梁钢拱架，采用钢拱架拼装逆施工阶段，先拆除合龙段的横联套管螺栓及U型箍，再拆除合龙段节段，从合龙段向两侧依次对称拆除。

②用缆索吊装拆除第一片军用梁钢拱架，吊装完成后，拆除砂筒和底部支座。

③重复①～②的步骤逐一拆除，直至将全部钢拱架拆除完毕。

四、砂筒设计及拱架整体横移技术

(一)砂筒设计

野三关大桥钢拱架采用砂筒临时卸架。上砂筒采用外径d=325mm，壁厚δ=10mm无缝钢管，下砂筒采用外径d=377mm，壁厚δ=15mm无缝钢管；上、下钢板尺寸为400×400×20mm；卸砂孔内径20mm，砂筒泄砂高度20cm，无缝钢管中粗砂高度24.5cm。

(二)钢拱架整体横移技术

野三关大桥拱圈施工完毕后，拱架由千斤顶横向拉移拆除。在拱架支承墩上设置了水平滑道和侧面滑道，滑道由不锈钢板和聚四氟乙烯板组成。为防止滑板掉落或跑位，滑板两侧设置钢板挡块。沙筒顶部、底部布置双拼H型钢，双拼H型钢一端焊接一块端钢板，将其连成整体，另一侧预留3m拆除拱架工作空间，千斤顶左侧设有C30混凝土挡块。在两拱脚各设两台150t油压千斤顶，沿滑道安装φ15.2钢绞线，锚固在端钢板上，千斤顶通过钢绞线作用在端钢板上，对整个拱架施加拉力，使拱架缓缓横移。施工过程中须保证两拱脚平移的同步性，为保证施工精度及安全，采取短位移的拉移方式，每次拉移量为15cm。

五、结语

经计算及施工的验证军用梁钢拱架的安装、横移拆除及砂筒的设计安全可靠，经济性高，主要有以下结论：(1)在悬臂拼装拱架时，根据悬臂长度，随时拉好扣索和缆风索，以确保拱架稳定，拼装安全。扣索必须扣在拱架的大节点处，决不可扣在小节点处。(2)拼装过程中以防拱架横向失稳。在中间三十二榀拱架拼装完后，调整中线，与设计中线的偏差不得大于5cm。(3)钢拱架卸架在其顶板合龙段混凝土强度达到设计强度的90%即45MPa时进行。