基于大跨度鋼管混凝土拱橋施工關(guān)鍵技術(shù)探究

許曉飛

摘要：鋼管混凝土拱橋具有承載能力高、跨越能力大和施工快捷、經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點。但鋼管混凝土拱橋的施工過程比較復(fù)雜，所以鋼管混凝土拱橋關(guān)鍵施工技術(shù)的研究變得十分重要?；诖?，本文重點闡述了三種大跨度鋼管混凝土拱橋施工關(guān)鍵技術(shù)，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：大跨度;鋼管混凝土;拱橋施工

一、鋼管混凝土拱橋的優(yōu)點

跨越能力大、適應(yīng)能力強(qiáng)：與鋼筋混凝土拱肋相比，鋼管混凝土拱肋的跨越能力更大。試驗數(shù)據(jù)表明，鋼管混凝土拱橋具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，特別是在跨度為100m～400m的拱橋中競爭性更強(qiáng)。承載能力大，施工周期短：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，當(dāng)混凝土處在塑性破壞階段時，鋼管對此時的混凝土具有一個“套箍”的作用，這時的混凝土處在一個三軸受力的狀態(tài)，其強(qiáng)度得到很大的提升。同時，鋼管內(nèi)部的混凝土又增加鋼管的穩(wěn)定性，使其抗彎能力得到提升。鋼管和混凝土的共同作用使結(jié)構(gòu)的承載力，抗拉強(qiáng)度和抗變形能力都得到增長。鋼管混凝土拱橋樣式多樣，故拱橋可根據(jù)所建設(shè)地形的不同進(jìn)行設(shè)計成有推力式拱橋和無推力式拱橋。對于鋼管混凝土拱橋的施工，我國現(xiàn)在己有很多的施工方法，比如支架施工的滿堂支架，無支架施工的纜索吊裝以及無支架中的轉(zhuǎn)體施工。這些施工技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，已經(jīng)在拱橋的施工得到充分的應(yīng)用。

二、大跨度鋼管混凝土拱橋施工關(guān)鍵技術(shù)

（一）支架施工法

支架施工方法是采用鋼和其它構(gòu)件形成拱形框架，然后澆筑拱架上部的主拱圈，或者是根據(jù)設(shè)計方案對拱架的上半部分進(jìn)行建造，然后落架并完成其他部分的施工。當(dāng)構(gòu)造支架時，拱形框架需要支撐拱形環(huán)或其他建筑物上部的全部或部分重量，以確保拱環(huán)滿足設(shè)計要求。當(dāng)支架用于施工時，支架的基礎(chǔ)沉降，彈性和非彈性變形預(yù)先計算并包括在預(yù)拱度中。支架頂部設(shè)有微調(diào)裝置，如千斤頂和導(dǎo)螺桿，以調(diào)節(jié)拱肋的平面和高度，支架施工主要包括以下三種。

（I）先梁后拱法：這種方法指的是使用少量的支架跨越河流，然后在支架上組裝或現(xiàn)澆加固梁，最后在豎向搭設(shè)鋼管拱肋和澆筑拱肋混凝土。

（2）先拱后梁法：首先架設(shè)少量的支架，在支架上組裝拱肋和風(fēng)撐，然后將支架拆除，使用拱肋作為勁性骨架，承受荷載，再進(jìn)行澆筑或是組裝加強(qiáng)梁。

（3）滿堂支架法：架設(shè)一個完整的支架，并在支架上澆筑梁和混凝土，等混凝土強(qiáng)度滿足要求后，將鋼管拱肋安裝在支架上，再安裝風(fēng)撐，澆筑拱肋鋼管內(nèi)部的混凝土，其次安裝吊桿，根據(jù)設(shè)計的初始應(yīng)力對吊桿進(jìn)行張拉。最后拆除整個支架，進(jìn)行橋面系的工作。

（二）纜索吊裝施工法

纜索吊裝施工方法是拱橋無支架施工的一種，也是拱橋靠自身架設(shè)施工的主要方法之一。它的優(yōu)點是其跨越能力強(qiáng)，在水平和豎向的運輸相對靈活，施工更加方便;缺點是在拱肋對接的過程中拱肋的線形和拱軸類型的控制較為困難，并且吊裝時分段越多，控制的質(zhì)量和持續(xù)的時間的難度就越大。因此該方法施工時關(guān)鍵就在于確定扣索的索力和各個工段以及梁的標(biāo)高位置。纜索吊裝方法是根據(jù)纜索吊機(jī)的提升能力，將拱肋分段吊裝，首先對拱腳位置的拱肋進(jìn)行吊裝，采用扣索將其固定，然后再吊裝其他部分直至完成拱肋吊裝，但需注意的是后吊裝段要與先吊裝段進(jìn)行對接。纜索吊裝在施工過程中需要精確的對纜索的受力進(jìn)行控制。一般情況下，先采用正裝分析方法計算出主纜的最終的受力狀態(tài)以及各個拱段最終的吊裝位置，然后再采用倒退分析法計算出各個拱段的吊高位置和其抬高值，這是為了保證拱肋在吊裝完成后各個拱段在規(guī)定的設(shè)計值附近，減少拱肋在合龍時的調(diào)整工作量，使拱肋的成橋線性和設(shè)計線性相一致。纜索吊裝的吊裝順序為：①安裝塔架，設(shè)置主纜等，并在預(yù)制裝配現(xiàn)場預(yù)制主拱肋段;②將預(yù)制裝配好的侯建轉(zhuǎn)移到纜索機(jī)的底部，用起重機(jī)提升到指定位置。為了保證吊裝拱肋段在正確的標(biāo)高位置，每一段拱肋吊裝后都要用扣索進(jìn)行固定;③吊裝順序要從拱橋兩端同步進(jìn)行。在所有拱肋段吊裝完成后要對拱肋軸線進(jìn)行調(diào)整，確保其在設(shè)計的合理位置后松開吊索;④取下所有的吊索，然后進(jìn)行拱肋鋼管中混凝土的灌注。

（三）轉(zhuǎn)體施工法

轉(zhuǎn)體施工法是將拱圈或整個上部結(jié)構(gòu)分為兩個半拱，在河道的兩側(cè)分別采用地形或簡單支架構(gòu)造或預(yù)制半拱，然后采用動力裝置將兩個半拱轉(zhuǎn)向拱橋的軸線位置上的施工方法。轉(zhuǎn)體施工主要有兩種施工方法，即平面旋轉(zhuǎn)施工和豎向旋轉(zhuǎn)施工。

平面旋轉(zhuǎn)施工是將拱橋分成兩部分，再利用地形在兩側(cè)進(jìn)行簡單的支架架設(shè)，然后將預(yù)制好的半跨結(jié)構(gòu)放置于其上，等到混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求后進(jìn)行脫架，利用牽引系統(tǒng)的牽引力對拱橋的拱肋段進(jìn)行合龍，最后再進(jìn)行混凝土的灌注施工。平面旋轉(zhuǎn)施工主要分為有平衡重和無平衡重兩種方法。有平衡重平面轉(zhuǎn)體主要步驟：①制作底盤;②制作上轉(zhuǎn)盤;③試轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)盤到預(yù)制軸線位置;④澆筑背墻;⑤澆筑主拱圈上部結(jié)構(gòu);⑥張拉拉桿;⑦牽引系統(tǒng)啟動，使兩個半拱在空間轉(zhuǎn)動至設(shè)計標(biāo)高位置，完成合龍。無衡重轉(zhuǎn)體施工的主要步驟：①轉(zhuǎn)動體系施工;②錨碇系統(tǒng)施工;③轉(zhuǎn)體施工;④合龍與卸扣施工。有衡重方法中的平衡重的大小取決于轉(zhuǎn)體的重量，當(dāng)轉(zhuǎn)體的重量過大時，施工困難，經(jīng)濟(jì)性低，所以有平衡重施工主要在跨度為100m以內(nèi)的拱橋中應(yīng)用廣泛。無衡重施工是用錨碇的重量來平衡半跨拱體對扣索產(chǎn)生的拉力，無衡重施工不受轉(zhuǎn)體重量的影響，其施工簡便，大多數(shù)應(yīng)用與大跨度的拱橋施工。

三、總結(jié)

鋼管混凝土拱橋外形優(yōu)美并且具備強(qiáng)度高、剛度大、耐疲勞、抗沖擊等優(yōu)點，同時也具有經(jīng)濟(jì)、施工方便、建造速度快等優(yōu)秀的施工性能，因此在國內(nèi)發(fā)展迅速得到了十分廣泛的應(yīng)用。

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