拱式桥梁无支架施工方法浅析

拱式桥梁无支架施工方法浅析

作者：陈允林

来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2011年第10期

摘要：桥梁是交通的重要设施之一，随着科学技术的进步，以及施工机具、设备和建筑材料的更新与发展，对于桥梁施工技术的要求也就越来越高。本文对当前拱式桥梁无支架施工的方法进行了阐述。

关键词：拱桥 悬臂浇筑法 缆索吊装法 转体施工法

桥梁结构形式众多，相应地对应着多种不同的施工方法、施工设备和施工技术，这些也就决定了桥梁施工技术相对复杂、控制难度相对加大。桥梁工程施工的特点主要体现为： ①施工生产的流动性和地区性； ②施工周期长、占用流动资金多； ③露天作业、水中作业及高空作业多； ④工程的单一性； ⑤施工生产组织的复杂性。

因此，对于桥梁结构而言，除了正确设计外，选择合适的桥梁施工技术，将施工方法与施工过程相结合，并贯穿于桥梁结构的设计中也尤为重要。目前，拱式桥梁无支架施工方法主要有：悬臂浇筑施工法、缆索吊装施工法、转体施工法。下面着重对拱式桥梁无支架施工的三种方法进行分析。 1 悬臂浇筑施工法

德国工程师最早采用悬臂施工法修建预应力混凝土连续梁桥，后来被推广用于T形刚构桥、预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、斜腿刚构桥、桁架桥以及拱桥等。拱桥悬臂施工法的出现，大大提高了施工速度。其主要工艺是将拱圈、立柱、临时斜拉杆等组成桁架，用缆索锚固于后台上，再向河中悬臂逐节地施工，最后在拱顶合龙。其主要方法有塔架斜拉索法和斜吊式悬臂浇筑法两种施工方法。

悬臂浇筑施工控制是桥梁施工中的一个难点，若控制不好，两端悬臂浇筑至合龙时，梁底高程误差会大大超出允许范围。这样对结构受力非常不利，另外，由于梁底曲线产生转折点会影响美观。国内一些单位对悬臂施工采用计算机程序逐段控制，已在大跨径桥梁施工中应用并取得令人满意的结果，达到了国际先进水平。

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悬臂浇筑大跨径桥梁施工过程中，由于受许多因素的影响，施工中的实际结构状态将偏离预定目标，这种偏差严重的将影响结构使用。为了使悬臂浇筑状态尽可能达到预定的目标，必须在施工过程中逐段进行跟踪控制和调整。采用计算机程序控制，可提高控制速度和精度。 应用计算机程序进行跟踪控制按以下步骤进行：

①将施工中实际结构状态信息如测量的高度、钢束张拉力、温度变化、截面应力，以及设计参数的实测值，加混凝土、钢材的容重和弹性模量，构件几何尺寸，施工荷载，混凝土的徐变系数等输入计算机程序。

②通过对各种量测信息的综合处理，得到结构的误差。

③对信息进行判断，决定是否要采取有效措施来纠正已偏离目标的结构状态。可采用调整浇筑段的高程，改变预应力束的张拉次序，改变张拉力等办法。通过上述每个节段反复循环的跟踪控制调整办法，使结构与预定目标始终控制在很小误差范围内，最后合龙时，便可达到理想目标。

2 缆索吊装施工法

缆索吊装施工是指采用缆索结构调运、安装桥梁构件的施工方法。在峡谷或水深流急的河段上，或在通航的河流上需要满足的顺利通行要求，缆索吊装由于具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工比较稳妥方便等优点，在拱桥施工中被广泛采用。 拱桥缆索吊装施工主要包括拱肋（箱）预制、移运和吊装，拱上结构构件预制与吊装，桥面系施工等主要工序。拱桥缆索吊装施工除缆索吊装设备及拱肋（箱）预制、移运和吊装等几道工序外，其余工序与有支架施工方法相近。缆索吊装施工的关键在于吊运系统（包括锚碇、塔架、天线）的可靠性以及吊装与扣挂的安全以及工段位置确定。这里主要介绍缆索吊装设备的特点。

缆索吊装系统主要包括主索、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。

主索采用纤维芯钢绳，亦称为承重索或运输天线，横跨桥墩，支承于两侧塔架的索鞍上，两端锚固于地锚。其直径、型号和根数可根据索塔距离、主索跨径、起吊重量、设计垂度（通常为L/15~L/20，L为主索跨径）计算出主索所能承受的拉力确定。

起重索套绕于天线滑车组，主要用于控制吊物的升降（即垂直运输）。起重索承受吊重拉力，宜选用柔软耐磨的钢丝绳。

牵引索用于拉动行车沿桥跨方向在主索上移动（即水平运输），所以需设一对牵引索分别连在两台卷扬机上，也可合栓在一台双滚筒卷扬机上。

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当拱肋（箱）分段吊装时，需用扣索悬挂端段拱肋（箱）及中段拱肋（箱），并利用扣索调整端、中段拱肋（箱）接头处标高。扣索分墩扣（扣固在墩台上）、塔扣（通过墩台顶上的塔架扣固在地锚上）、天扣（扣固在主缆上）等几种形式。

缆风索亦称风缆、浪风索。用来保证塔架的纵横向稳定及拱肋安装就位后的横向稳定。缆风索所采用的钢丝绳类型与牵引索、扣索相同。

若缆索吊装系统只设一道主缆，则预制构件需要通过横移缆来实现横向移动就位。横移方向尽可能与预制构件轴线相垂直。横移缆所采用的钢丝绳类型与缆风索相同。

塔架由塔身、塔顶、塔底和索鞍等几个主要部分组成。塔身常用型钢或万能杆件组拼而成，也可用装配式公路钢桁节片等构件拼装而成，小跨径也可采用木塔架。

锚碇为固定主索、起重索、扣索、绞车、缆风索、各式扒杆等不可缺少的设备。重要的锚碇应进行计算，并在正式使用前进行试拉。锚碇的种类按构造形式分为地垄、钢筋锚环、水中锚碇等。

电动卷扬机及手摇绞车为牵引、起吊的动力装置。电动卷扬机速度快，但不宜控制，一般多用于起重索和牵引索。对于要求精细调整钢索的部位，多采用手摇绞车。

采用缆索吊机吊装拱肋时，为使在起重索的偏角不超过15度的限度内减少主索横向移动次数，可采用两组主索或加高主索塔架高度的方法施工。一般中、小跨径拱桥，为降低主索塔架高度，可采用增加主索横移次数、减少横移距离的方法。主索在纵向的布置，应尽可能采取一次跨越的方法；桥址条件许可时，也可采取分次逐段架设、逐段安装的方法；跨径或起重力较大的拱桥，可采取将主索分成两跨、用双跨缆索进行吊装的方法，采用这一方法时，当一跨吊装完成后，只将跑车牵入中间塔架并将跑车轮与起重索的连接轴拆开，跑车即可转入另一跨工作。

拱上构件的吊装，一般应利用拱肋的吊装设备进行。吊装时，可采用一组主索吊装、两组主索吊装或双跨主索单跑车吊运等方法，并宜用横扁担吊装构件，以避免构件横移。 预制的拱肋（箱），一般均有起吊、安装等过程，因此必须对吊装、搁置、悬挂、安装等状态下的拱肋进行强度的验算，以保证施工安全。拱肋（箱）一般采用两个吊点。当拱肋（箱）较长或曲率较大时可采用四个吊点，使拱肋受力更为均匀。由于拱肋是曲线形构件，为保证吊装中的稳定性，需使两个吊点的连线在该段拱肋弯曲平面重心轴以上。

在采用缆索吊装的拱桥上，为了充分发挥缆索的作用，拱上建筑也可以采用预制装配施工。缆索吊装对于加快桥梁施工速度，降低桥梁造价等方面起到很大作用。 3 拱桥的转体施工法

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转体施工法是将桥梁结构本身作为施工设施，利用摩擦系数很小的滑道及合理的转盘结构，以简单的设备，将两岸预制拼装的桥梁结构，绕着转盘做整体旋转就位合龙的方法。 转体施工法一般适用于单孔或三孔拱桥的施工。其基本原理是：将拱圈或整个上部结构分为两个半跨，分别在河流两岸现浇或预制装配半拱，然后利用机具设备和动力装置将两半跨桥体转动到桥线位置（或设计标高）合拢成拱。采用转体法施工的拱桥具有：结构合理，受力明确，节省施工用材，减少安装架设工序，变复杂的、技术性强的水上高空作业为岸边陆上作业，施工进度快，不但施工安全、质量可靠，而且在通航河道或车辆频繁的跨线立交桥的施工中可不干拢交通、不影响通航、减少对环境的损害、减少施工费用和机具设备等特点，是具有良好的技术经济效益和社会效益的桥梁施工方法之一。

转体施工的方法可以采用平面转体、竖向转体或平竖结合转体，目前已应用在拱桥、桁架拱、T形刚构、斜拉桥、斜腿刚构等不同桥型上部结构的施工中。 参考文献：

[1]（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. [2]徐伟.《桥梁施工》[M].北京：人民交通出版社.2008.7.