淺談拱架

田 源

(銅仁公路管理局)

1 木拱架

目前在拱橋建筑中,木拱架的應(yīng)用較廣。這是因?yàn)樗闹谱骱桶惭b工作較簡單,在工地上不需要復(fù)雜的工具和設(shè)備就可以把拱架建造好,投資也較少。木拱架的缺點(diǎn)就是需要大量木料。

(1)滿布式拱架

滿布式拱架是由拱架上部、拱架下部和卸架設(shè)備(木楔或砂筒)三部分組成。

拱架上部包括模板、橫梁、弓形木、斜撐、立柱和大梁等。并由弓形木、斜撐立柱和大梁組成拱形桁架,其型式有柱式、斜撐式和小扇形式等。

模板可順橋方向釘于橫梁上,模板厚 2.5～4cm,橫梁間距 60～80cm。也可橫向釘在弓形木上,不另設(shè)橫梁,模板厚 6～8cm。弓形木支承在立柱或斜撐上,長度一般為 1.5～2m。弓形木上曲率應(yīng)和拱軸線的曲率一致。立柱間距一般為 1.5～5m。為了加強(qiáng)穩(wěn)定,立柱之間和斜撐之間設(shè)有夾木。拱架橫向間距一般為 1～1.7m。由橫向夾木和設(shè)在大梁之間的水平風(fēng)撐連接。

拱架下部(或稱支架)一般由帽木、立柱、夾木和基礎(chǔ)組成。根據(jù)支架型式的不同滿布式拱架可分為排架式和斜撐式兩種。

(2)拱式拱架

拱式拱架常用的型式有夾合木拱架和三鉸桁式木拱架等。拱式拱架跨中一般不設(shè)支架,適用于墩高、水深、流急和在施工期間需要維持通航的河流。

①夾合木拱架

夾合木拱架是用多層木板疊合后用夾具夾緊制成,每塊木板的長度約 3～4m,厚度為 2～4cm。上下層拼接點(diǎn)要互相錯(cuò)開,使每一截面只有一層拼接。板面不要刨光。以增加木板間的摩擦力。夾具用兩塊角鐵(60mm×60mm× 6mm)和兩根螺栓(L＜10m用Φ12;L＞10m用Φ16)組成。

相鄰兩片拱架間距約為 1m,各片拱架用橫梁連接,橫梁上釘模板。在拱腹上另設(shè)幾根橫向牽枋。拱架兩端支于三角墊木上,三角墊木置于卸架設(shè)備上。

夾合木拱架的優(yōu)點(diǎn)是能用較小尺寸的板料拼接而不需大料,木板能重復(fù)使用。其缺點(diǎn)是制作、架設(shè)的技術(shù)要求較高,耗用大批鐵件,而且穩(wěn)定性較差,需加強(qiáng)拱肋間的橫向聯(lián)系。

②三鉸桁式木拱架

三鉸桁式木拱架是用兩片對(duì)稱弓形桁架在拱頂拼接而成,兩端直接支承在墩臺(tái)所挑出的牛腿上或緊貼墩臺(tái)的臨時(shí)排架上。結(jié)構(gòu)型式按腹桿的布置有Ⅳ式、y式和反向斜桿的交叉式等。

三鉸桁架式拱架的構(gòu)造與滿布式拱架上部相似,上弦相當(dāng)于滿布式的弓形木,在上弦之上設(shè)置弓形墊木、橫梁和模板。模板在拱頂(設(shè)鉸處)宜連續(xù)鋪設(shè),不必間斷。因模板較薄,不致影響鉸的作用,還可以起到加強(qiáng)兩半拱整體性和穩(wěn)定性的作用。為了加強(qiáng)各拱桁架的橫向聯(lián)系,各榀拱桁之間在各節(jié)間設(shè)剪力撐,并在上下弦平面內(nèi)設(shè)置上下風(fēng)構(gòu)。

三鉸桁式拱架的優(yōu)點(diǎn)是木料用量少,可重復(fù)使用。其缺點(diǎn)是對(duì)木料的質(zhì)量要求較高,制作、架設(shè)也比較困難。而且整體穩(wěn)定性較差,除在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)縱橫聯(lián)系外,還需設(shè)抗風(fēng)纜索。

2 鋼拱架

鋼拱架能節(jié)約大量木料,而且裝拆及運(yùn)輸都很方便。雖然用鋼量多,投資費(fèi)用大,但能多次使用,每次使用的折舊率低,因此,鋼拱架仍比木拱架經(jīng)濟(jì)得多。鋼拱架的主要缺點(diǎn)是彈性變形和由溫度引起的變形都比木拱架大,且鋼拱架和拱圈的線膨脹系數(shù)又不相等,如果拱圈分段的空縫位置設(shè)置得不恰當(dāng),當(dāng)溫度變化較大時(shí),容易使拱圈發(fā)生裂縫。

(1)梁式鋼拱架

梁式鋼拱架是用工字鋼做成,上墊弓形木。當(dāng)支架間的距離較大時(shí),可用桁架代替工字鋼。支架可做成塔架式結(jié)構(gòu)。

(2)拱式鋼拱架

拱式鋼鐵拱架是由幾根直線形的工字鋼連接而成的折線型拱架。接頭用鉚接、螺栓接或焊接。當(dāng)跨徑很大時(shí),可做成桁架式。

3 土牛拱胎

土牛拱胎是用填筑而成,頂面作成與拱圈腹面相適應(yīng)的曲面,并準(zhǔn)確埋入弓形木,使填土頂面與弓形木齊平。在有水的河流中應(yīng)在土牛底部設(shè)置臨時(shí)涵洞。

土牛頂面寬度應(yīng)較拱圈略寬 0.5～1.0m,以免邊緣松動(dòng)坍塌。在施工期間可能降雨時(shí),土牛頂面應(yīng)鋪一層油毛氈,邊坡用草覆蓋,防止雨水浸入。

土牛拱胎的優(yōu)點(diǎn)是施工方法簡單,可就地取材,節(jié)約木料。其缺點(diǎn)是耗費(fèi)勞力較多,施工期間妨礙泄洪。