悬臂浇筑与劲性骨架组合法施工钢筋混凝土拱桥

杨昌龙 张万晓 邹阳 蒋智伟

摘要：本文主要介绍了悬臂浇筑与劲性骨架组合法施工大跨径拱圈，进一步与传统的拱桥施工方法进行了对比。该法在国内还未采用，本文在日本以该法修筑拱桥的基础上，提出將分环浇筑外包混凝土的施工方法运用在悬臂浇筑与劲性骨架组合施工法上。

关键词：钢筋混凝土拱圈；悬臂浇筑；劲性骨架；组合施工法；

中图分类号：U448.22+2 文献标识码：A

引言

混凝土拱桥以其独特优势在峡谷、山区等地形有很大的竞争力，其施工方式主要有拱架施工法、缆索吊装施工法、劲性骨架施工法、转体施工法、悬臂施工法等。对于修筑特大跨径混凝土拱桥各种方法都有自身的优缺点，而将一些传统方法组合起来施工可以克服单独使用的不足。本文所研究的悬臂浇筑与劲性骨架组合法，是指拱圈两头采用悬臂浇筑，而中间段架设劲性骨架，然后外包混凝土的施工方法。该组合施工法相比与全悬臂浇筑法缩短了结构悬臂的长度、减轻悬臂的重量，从而降低了索用量和施工中位移不易控制的风险，提前形成拱结构。而相比于全劲性骨架法可以减少劲性骨架的用钢量。

日本使用悬臂浇筑与劲性骨架组合施工法建造了12座主跨100m以上的混凝土拱桥[1]。其中最大跨径为260m的天翔大桥。在总结以往施工经验的基础上，日本土木学会结构工程委员会大跨径混凝土拱桥设计方法研究分会于1999年开始，开展跨径达600m的钢筋混凝土拱桥可行性研究，并在2003年出版了研究报告《600m级大跨径混凝土拱桥的设计与施工》。

然而，国内对于采用悬臂浇筑与劲性骨架组合施工大跨径拱圈至今尚未开展过的研究。该法在修筑拱桥有其自身的优势，但也存在一定的复杂性。首先拱圈在修筑过程中要经历不同的施工阶段：悬臂浇筑阶段，劲性骨架安装阶段,外包混凝土浇筑阶段。其中劲性骨架可采用分段悬臂拼装和一次性整体架设，外包混凝土浇筑阶段，在日本采用整箱连续浇筑至拱顶。我国在修筑全劲性骨架常采用多工作面,分环浇筑。本文提出该法引入到悬臂浇筑与劲性骨架组合施工法中。

施工过程介绍

本施工方法大致可分为三个阶段：

1）悬臂浇筑阶段

该阶段利用交界墩作为临时扣塔，对拱脚段的混凝土

进行悬臂浇筑。即利用挂篮浇筑一节，再张拉扣索进行扣挂。其示意如图1所示。

图1悬臂浇筑阶段

2）劲性骨架安装阶段

劲性骨架的安装可采用分段悬臂拼装和一次性整体架设。整体提升方案如图2所示，该方案要求水运条件好的地势，劲性骨架整段可以在工厂精细加工，节省扣索和临时扣塔，加快施工进度；而分段悬臂拼装方案如图3所示，其适应性好，不受水运条件的限制。劲性骨架安装阶段的施工方案的选择主要是因地制宜。

图2劲性骨架整体提升

图3劲性骨架分段悬拼

3）外包混凝土阶段

合拢劲性骨架后，浇筑外包混凝土的方案比较多，日本常常采用两工作面整箱连续（不分环）浇筑外包混凝土，如图4所示。该方案有整体性好，施工方便的优势，但对劲性骨架的刚度要求较大。

图4两工作面不分环连续浇筑

而在国内特大跨径全劲性骨架的拱圈往往采用分环分工作面的浇筑方法，如图5所示的六工作面分环浇筑法属分环分工作面的一种。该方案是将拱圈纵向分环，各环分段。施工时，按确定方案进行多点均衡浇注混凝土，使拱圈受力和变形及稳定保持在允许范围内，并分环合拢。每环混凝土间隔一定龄期，达到一定强度后参与拱架联合作用，共同承受后期浇筑混凝土的湿重。联合作用减轻劲性骨架负担，其稳定性有所保证，变形和应力变化较均匀、平顺。但它工序转换比较多，工期比较长，而且混凝土各环之间由于混凝土龄期的差异导致拱圈整体性有所降低，施工质量较难控制。

图5六工作面分环连续浇筑

总结

本文介绍了劲性骨架与悬臂浇筑的拱桥施工方法，该方法最大的优势在于可以提前合龙减小施工风险。更为未来超大跨径拱桥的施工提出了新的思路。国内劲性骨架拱桥在浇筑外包混凝土的方法更灵活多变，本文提出将多工作面分环的浇筑外包混凝土方案引入到悬臂浇筑与劲性骨架组合法中，利用分环合龙的联合作用减小对劲性骨架的要求，从而达到节省材料用量的目的。

参考文献

[1] 日本土木学会. 600m级大跨径混凝土拱桥的设计与施工.东京：日本土木学会，2003

[2] 张富贵，大跨劲性骨架拱桥外包混凝土浇注方案.重庆交通大学学报，2012. 8