簡介系桿拱橋施工技術(shù)

杜清帥中鐵建大橋工程局集團(tuán)第六工程有限公司

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簡介系桿拱橋施工技術(shù)

杜清帥
中鐵建大橋工程局集團(tuán)第六工程有限公司

摘要：系桿拱是一種無推力的拱式組合體系，通過將主要承受壓力的拱肋和主要承受拉力的系桿組合起來，共同承受荷載，這樣就充分發(fā)揮被組合的簡單體系的特點(diǎn)及組合作用，以達(dá)到節(jié)省材料和降低對(duì)地基的要求的目的。

關(guān)鍵詞：系桿拱橋；施工技術(shù)

1、系桿拱橋常用施工方法

系桿拱橋根據(jù)拱肋和系桿相對(duì)剛度不同，分為柔性系桿剛性拱（EI拱/EI系＝80～100）、剛性系桿柔性拱（EI拱/EI系<1/80）、剛性系桿剛性拱（EI拱/EI系＝1/80～80）。對(duì)于柔性系桿剛性拱橋，由于系桿只承受拉力，施工時(shí)抗彎能力較差，多采用就地現(xiàn)澆法施工；對(duì)于剛性系桿柔性拱，由于剛性系桿作為偏心受拉構(gòu)件，有抵抗拉力和彎矩的能力，可采用就地現(xiàn)澆法施工或預(yù)制裝配法施工；對(duì)于剛性系桿剛性拱橋，由于系桿和拱肋剛度大，均能承受軸力和彎矩，施工中可采用就地現(xiàn)澆法施工、整體拼裝施工或整體拖拉（頂推）施工。實(shí)際施工中，由于場地和其它條件限制，多種方法可交叉使用。

下面介紹常用的系桿拱橋施工方法：先梁后拱的施工方式，設(shè)臨時(shí)支墩，拖拉架設(shè)支架粱，在支架梁上立?，F(xiàn)澆系梁，張拉部分預(yù)應(yīng)力索，再在系梁上搭設(shè)支架安裝并焊接鋼管成鋼管拱，然后由拱腳向拱頂對(duì)稱泵送無收縮混凝土形成鋼管混凝土拱肋，安裝并張拉吊桿，拆除系梁支架，調(diào)整好吊桿力，施工二期恒載及橋面系，復(fù)測并調(diào)整吊桿索力至設(shè)計(jì)值，至此，系桿拱橋施工完成。

2、系桿及鋼管拱肋施工

2.1系桿鋼筋砼施工

下支架梁拖拉就位后，在上面即可進(jìn)行系桿現(xiàn)澆鋼筋砼施工。系桿一般為預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)，斷面為工字型。施工順序：立?！摻罱壴艥仓?。

2.2鋼管拱肋施工

2.2.1支架施工

根據(jù)拱肋分段，在每個(gè)接頭處設(shè)一支架墩，支架墩支在已澆筑成型的系梁上。支架墩采用萬能桿件拼裝。支架墩兩側(cè)向埋設(shè)專用地錨，將支墩頂部拉住，加強(qiáng)穩(wěn)定，縱向也以鋼絲繩拉住，以抵抗架拱時(shí)的縱向推力。

3、鋼管拱肋安裝

單元體運(yùn)至現(xiàn)場后，即可開始安裝，安裝采用纜索吊。纜索吊采用拉固在墩位的橫向拉索充當(dāng)臨時(shí)纜風(fēng)。扣索通過2×4米萬能桿件單懸臂臨時(shí)塔架（扣塔），錨固到纜吊主錨位置的預(yù)留索位上（即：通扣）。預(yù)留索與塔扣之間通過滑輪組連接，卷揚(yáng)機(jī)提供收纜動(dòng)力。

根據(jù)墩帽施工要求，先將拱腳段安裝，然后再安裝其他單元體，安裝順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→拱腳安裝→立柱柱腳→安裝橫撐→安裝第二單元體→安裝立柱柱腳→安裝橫撐→安裝第三單元體→安裝立柱柱腳→安裝橫撐→安裝第四單元體（合攏段）→安裝立柱柱腳→安裝橫撐→安裝斜撐→防腐油漆→工程驗(yàn)收。

4、拱肋砼灌注

鋼管拱全部合攏驗(yàn)收合格后，即可落架。落架前，將各拱肋的觀測數(shù)據(jù)做好，便于以后對(duì)比。拱管混凝土為C50無收縮砼，要求較高。為滿足設(shè)計(jì)要求，制定了施工工藝如下：復(fù)測→安裝注漿管、泵→兩邊同步壓注腹板砼（先壓水泥漿潤濕管壁，以下同）→兩邊同步壓注下管砼→兩邊同步壓注上管砼→再次復(fù)測→砼填充度檢查。

砼壓注時(shí)，為使砼壓注過程中排氣及上端離析砼的溢出，在每個(gè)壓注單元最高處開孔，以φ80mm鋼管接出。

腹板壓注砼時(shí)其上間隔1m加裝φ28拉桿，以抵抗混凝土的側(cè)壓力。

每個(gè)拱腳處布有三個(gè)壓漿孔，要盡量錯(cuò)開布置，不得位于同一橫截面上。壓漿管與拱管的夾角小于30°，泵管連接簡潔，盡量減少彎頭，以減小砼的壓注阻力。壓漿口的切割應(yīng)根據(jù)30°投影以樣板劃線切割，一次成型。壓漿管要伸入拱管內(nèi)10--20cm，焊接牢固，泵管的連接牢固緊密，不漏漿。

混凝土的壓注由拱腳向拱頂對(duì)稱均勻連續(xù)進(jìn)行壓注，兩邊的砼壓注量盡量保持一致，防止拱肋偏壓變形，壓注要一次完成。壓注砼前，先壓入一定量的水泥漿，以潤滑管壁，減少砼失水造成坍落度損失。壓注過程中，人工隨時(shí)敲打管壁，觀察壓漿速度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一方過快時(shí)，應(yīng)暫停，待另一側(cè)壓至同一位置時(shí)，再繼續(xù)壓注，另外，要密切注意泵壓，當(dāng)發(fā)現(xiàn)泵壓突然增大時(shí)應(yīng)立即停止壓漿處理。砼壓滿時(shí)，從排氣孔中溢出，此時(shí)應(yīng)繼續(xù)壓注，將離析漿液排出，待溢出均勻的時(shí)，即可認(rèn)為已壓滿。壓漿后，泵壓保持，以氣焊烘烤壓漿管，使管內(nèi)砼速凝干硬，待完全固化后，拆除泵管。

5、吊桿施工

吊桿采用預(yù)應(yīng)力混凝土吊桿，施工時(shí)在拱肋中預(yù)埋穿束管道，墩頭處設(shè)置錨墊板，錨墊板下設(shè)數(shù)層水平鋼筋網(wǎng)，以便將錨頭集中力迅速傳至混凝土截面中。對(duì)于拱肋頂板的預(yù)留孔洞，待全橋完成后，需要作便于檢修及調(diào)索的遮蓋。吊桿下端應(yīng)將鋼筋伸進(jìn)系桿混凝土內(nèi)，以保證受力效果。

吊桿施加預(yù)應(yīng)力是系桿拱進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵工序，一方面具有裸拱加載的特點(diǎn)，另一方面是橋面行車道系從彈性地基梁轉(zhuǎn)換成梁端彈性固結(jié)、吊點(diǎn)彈性支撐的彈性支撐連續(xù)梁，從而完成系桿拱的體系轉(zhuǎn)換及受力特點(diǎn)。為了保證拱肋縱向和橫向的穩(wěn)定性，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)特殊性和體系轉(zhuǎn)換時(shí)重量較大，因此吊桿預(yù)應(yīng)力的張拉工序遵循了慢、細(xì)、嚴(yán)的準(zhǔn)則。慢：吊桿預(yù)應(yīng)力總值并不大，但分為三期加載，使加載時(shí)間拉長，體系轉(zhuǎn)換緩慢進(jìn)行。第三期為復(fù)核張拉，使一期與二期預(yù)應(yīng)力總和乘以1.02～1.10的提高系數(shù)。細(xì)：每批張拉都仔細(xì)地做了四項(xiàng)工作：（1）雙控張拉；（2）加載分期加密，縮小步長；（3）測量縱梁的水平位移，觀察鋼絞線的變化。嚴(yán)：張拉一、二期預(yù)應(yīng)力時(shí)，吊桿分批加載，順序嚴(yán)格以拱頂分別向兩側(cè)推進(jìn)。吊桿一、二期預(yù)應(yīng)力每批張拉是先中片后邊片。第三期預(yù)應(yīng)力則順序相反，先邊片后中片，每片中吊桿張拉順序也與前兩期順序基本相反。第三期為復(fù)核張拉，以檢查和補(bǔ)足一、二期預(yù)應(yīng)力的總值，并調(diào)整縱梁下沉吊桿。第三期復(fù)核張拉結(jié)束后，拱肋與縱梁上的吊桿預(yù)留孔和吊桿套管內(nèi)，均用砂漿壓實(shí)并封錨，吊桿套管與拱肋、縱梁連接處焊牢。

6、施工注意事項(xiàng)

6.1在支架上安裝鋼管拱時(shí)，支架與拱的聯(lián)結(jié)不宜過強(qiáng)。支架的縱向剛度一般不會(huì)太大，拱的軸向剛度較大，因而縱向溫度力很大，如聯(lián)結(jié)過強(qiáng)，則導(dǎo)致支架前傾，不利于穩(wěn)定，所以聯(lián)結(jié)應(yīng)適度，使拱肋前端自由變形，掌握其規(guī)律，加以控制。架設(shè)單元體時(shí)，應(yīng)根據(jù)時(shí)間、溫度確定其溫度變形的方向，預(yù)設(shè)一反向預(yù)偏量，保證其方向在合攏溫度時(shí)正確，否則其調(diào)整相當(dāng)困難，另外在單元體安裝時(shí)，應(yīng)有意識(shí)地向橫向外側(cè)預(yù)留一預(yù)偏量，以抵消橫向聯(lián)結(jié)系焊接時(shí)向內(nèi)的收縮。

6.2關(guān)于拱管與腹板連接的焊接問題，應(yīng)以等強(qiáng)為原則。此處的焊縫受力狀態(tài)是不利的，焊縫過強(qiáng)其作用并不大，而且還損傷拱管，在壓漿時(shí)腹板上加拉桿以平衡砼的壓力，因此，焊縫高度以拱管厚度控制為宜。

6.3鋼管拱壓漿結(jié)束后，無論拱管內(nèi)的壓力有多大，砼凝固后在拱頂部位仍存在一定的空隙，這是由于砼的自然沉落密實(shí)等原因造成的，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)與摻膨脹劑的關(guān)系也不太大，為保證拱管內(nèi)的密實(shí)，應(yīng)鉆孔補(bǔ)漿。