劲性骨架施工法

王淑媛

(哈尔滨铁道职业技术学院)

劲性骨架法本是一种修建大跨度拱桥的老办法，建于1942年的西班牙埃斯拉(Esla)桥就是采用型钢劲性骨架法建造的。近年来，因采用高强、经济的钢管混凝土作为骨架材料，使这一方法得到了更广泛的使用。

重庆万县长江大桥为钢管混凝土劲性骨架钢筋混凝土拱桥，主孔净跨420 m，矢跨比1/5，桥面总宽为24 m;主拱圈为单箱三室的箱形截面，拱圈高7 m，宽16 m，顶、底板厚40 cm，顶、底、腹板在拱脚附近区域变厚，钢管劲性骨架成拱;拱上结构为14孔30 m的预应力简支T形梁;桥台为由拱座、水平撑和立柱三部分组成的纰台结构。

全桥的施工步骤:场地布置，主桥台施工，主、引桥墩施工，主拱圈钢管劲性骨架加工及运输，劲性骨架安装及控制，主拱圈混凝土施工，拱上立柱和T形梁施工，桥面系施工。

1 劲性骨架的制作

劲性骨架分为36个节段，由5个桁片组成，每节段长13.0 m，宽15.6 m，高6.45 m。劲性骨架桁段齿合加工顺序为:精确放样，绘制加工大样图;组焊桁片，检查验收;以5个桁段为一组，布置两个65 m长的半长线台座，由拱脚至拱顶分别齿合制作阿端劲性骨架;在台座上按顺序将各桁片法兰盘用螺栓连接，加横向联系杆件定位，依次组焊桁段;加工完成一个桁段，经验收合格后，将前4个桁段移出台座，将第5个桁段移至台座前端作为基准段;调整台座拱度，齿合制作相邻的另外4个桁段，如此循环加工，直至每个台座剩下拱顶3个桁段，组焊前2个桁段，最后一个桁段留至下一道工序;将每个台座的最后二个桁段移至一个台座上，安装拱顶合龙段“抱箍”(抱箍为消除温度变形及加工、安装尺寸误差而设的构造)，在台座上“预合龙”，组焊最后2个桁段。

2 劲性骨架的安装

本桥劲性骨架安装的实质是用缆索吊机悬拼一座由36个桁段组成的拱形斜拉桥。缆索吊机采用万能杆件拼装的单向铰支座双柱式门形索塔，劲性骨架的扣索、锚索统一采用365碳素钢丝辅以镦头锚，36个桁段以每悬拼3段为一单元，安装一组扣索。

劲性骨架的安装分为三个阶段:拱脚定位段，中间段和拱顶段。其中拱脚定位段和拱顶合龙段最关键，难度较大。

安装程序如下。

(1)按工厂加工好的第l段劲性骨架的各弦管几何尺寸精确测量放样，在主拱座预留孔内埋设起始段定位钢管座;

(2)起吊第l段骨架，将各弦管嵌人拱座定位钢管座，安装临时扣索;

(3)起吊第2段骨架，与第1段骨架精确对中，钢销定位，法兰盘螺栓连接，安装临时扣索，初调高程;

(4)第3段骨架吊装就位，安装第1组扣、锚索，拆除临时扣索，调整高程和轴线;

(5)悬臂安装第4段骨架，第5段骨架就位后安装临时扣索;

(6)吊装第6段骨架，安装第2组扣索，拆除临时扣索，调整高程和轴线，观测索力和骨架应力;

(7)同法安装每岸笫7～第l 8段骨架及第3～第6组扣索;

(8)精确丈量拱顶合龙间隙，据以加工合龙段嵌填钢板，安装拱顶台龙“抱箍”，实现劲性骨架合龙;

(9)拆除扣、锚索，劲性骨架安装完成。

3 主拱圈混凝土施工

对于大跨度拱桥的就地浇筑施工方案，一般都遵循分环、分段、均衡对称加载的总原则进行纵向加载设计。

对劲性骨架而言，主拱圈混凝土浇筑施工过程实际上是在拱形支架上进行加载的过程。为避免拱圈施工中早期成形的混凝土产生裂缝，保证先期形成的混凝士和劲性骨架共同承载，拱圈施工中可采取锚索加载法、水箱加载法和斜拉扣挂法等外力平衡法及多点平衡浇筑法的无外力平衡法控制劲性骨架的变形，以保证拱圈混凝土施工的顺利进行。

锚索加载法是在劲悱骨架反弯点以上部分设置拉索，拉索的另一端和地锚连接起来，中间设拉力张紧器，混凝土施工中通过对拉索施力达到对劲性骨架变形的控制。

水箱加载法是在浇筑拱圈混凝土时，在拱圈顶部布置水箱，随着拱圈混凝土浇筑面的推进，根据拱圈特征、断面变形的观测值，结合应力、应变监测情况，通过对水箱加、放水实现对拱轴线竖向变形的控制。

斜拉扣挂法是在拱圈适当位置选取扣点，用钢丝绳作为扣索与两岸临时塔架相连，在混凝土在混凝土浇筑过程中，根据各断面的应力情况进行扣索的张拉或放松，以减少各浇筑阶段混凝土所产生的弯矩，将应力控制在允许范围内，实现从拱脚到拱顶连续浇筑混凝土。

多点平衡浇筑法是将拱圈横向分块、径向分环、纵向分段，施工时，按加载设计所确定的方案进行多点均衡浇筑混凝土，使拱受力、变形及稳定状态在允许范围内。

在本桥的加载没计中，考虑了二、四、六工作面对称、同步浇筑顺序的多重方案，即考虑是从两拱脚向拱顶的混凝土浇筑，还是拱圈纵向分成四个或六个点同时向拱顶进行混凝土浇筑，结论是“二工作面”浇筑法会使劲性骨柴发生大幅度的起伏变形，弦杆内力绝对值大，压力超过了承载能力且有较长的拉力区段;“四、六工作面”浇筑方案中的弦杆内力都在压力区内，挠度曲线起伏也不大;经比较，“六工作面”的浇筑方案最为理想。

依据“六工作面”的混凝土浇筑方案，确定的主拱圈的混凝土浇筑程序为:①压注钢管混凝土;②浇筑中箱底板混凝土;③浇筑中箱下1/2腹板混凝土;④浇筑中箱上1/2腹板混凝土;⑤浇筑中箱顶板混凝土;⑥浇筑两侧边箱底板混凝土;⑦浇筑边箱下3/4腹板混凝土;⑧浇筑边箱上1/4腹板及顶板混凝土。混凝土的每次浇筑，沿全桥形成了一钢筋混凝土环，在一定龄期将参与骨架受力，承受下一环混凝土的重量和施工荷载。

主拱圈完成后即可进行拱上立桂、T粱和桥面系的施工。