上承式体外索连拱桥施工技术研究

郭文峰

摘 要：上承式体外索连拱桥施工技术是一种较为新型的桥梁施工技术，其能在一定程度上提升桥梁建造的质量与效率，从而延长桥梁使用寿命。本文以郑州航空港区园博路跨梅河支流桥梁工程为实例，介绍上承式连拱拱桥的施工技术，以期为类似施工提供借鉴。

关键词：上承式;拱桥;施工技术

中图分类号：U445.4文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0078-03

Abstract： The construction technology of deck type external cable connected arch bridge is a relatively new bridge construction technology， which can improve the quality and efficiency of bridge construction to a certain extent， so as to extend the service life of the bridge. Taking Yuanbo road crossing Meihe tributary bridge project of Zhengzhou airport port area as an example， this paper introduced the construction technology of deck type multi arch arch arch bridge， so as to provide reference for similar construction.

Keywords： upper bearing type;arch bridge;construction technology

1 研究背景

郑州航空港区新建园博路跨梅河支流桥是一座集弧形路段斜交、上承式体外索、不完整连续拱等特点于一身的桥梁。其设计造型新颖、结构复杂、建造标准要求高，在周边的在建桥梁中，该桥结构形式独一无二。该桥上部采用19 m+30 m+19 m三跨上承式体外索拱桥结构，由钢筋混凝土拱板、拱上立柱、空心板结构、体外索系统组成。两边跨为半拱，拱板由直线和圆弧构成，边跨桥台处设端横梁;中跨为完整拱，圆弧拱板厚度为80 cm。

该桥的受力特点是荷载由桥面系传递给横梁及立柱，再由立柱传递给拱圈，拱圈自身承受压力，将上部荷载分解为水平推力及竖向力。竖向力由基础承担，水平推力由体外索平衡。

鉴于园博路跨梅河支流桥梁工程的结构特点，其拱圈线形控制是实现受力目的、保证结构安全的重要措施，其预应力体外索承担着对两边跨不完整拱水平推力的平衡作用，是该桥梁的关键技术。拱圈线性控制的重点是承重体系的施工精确度，而重中之重是确保斜拱段支架立杆的稳固性，使其垂直受力。该桥体外索的施工重点在于每条预应力索由边跨两端横梁为锚固端，而中间需要经过11道盖梁的预留穿索孔道，锚索经拱上盖梁的预留孔道穿过，但锚索在中途所经位置的结构上并不受力，要求每束锚索中途所经结构中预留的孔道必须确保在两受力点间的直线上，防止锚索在中间结构上产生侧向力。因此，在预埋管道安装阶段采取可靠措施确保其定位精度非常有必要。

2 施工管理重点

重视施工的重点工作，并按照要求进行施工，能够在极大程度上提升施工质量，使桥梁保质保量地完成，从而使其在应用的过程中发挥更大的作用[1]。

2.1 重视技术人员的专业素质

提升上承式体外索连拱桥施工技术人员专业素质需要从两个方面入手：第一，选取经验丰富的桥梁建造管理團队;第二，对参建的施工技术人员进行技能培训，全面提升技术水平。

2.2 重视施工过程中的监督管理

安排相应的监督管理人员对每一个环节技术人员的施工情况进行监督，确保技术人员能按照要求合理合规地进行施工，进而保证桥梁的建造质量。

2.3 重视安全问题

安全责任重于泰山，在进行桥梁建造过程中，必须重视安全问题[2]。第一，管理人员在桥梁建造的过程中要定期对安全设备进行检查;第二，承包单位在桥梁建造过程中要对施工人员进行安全教育。

3 施工准备要点

3.1 监测地理环境

地理环境在较大程度上决定桥梁的形态。在桥梁正式建造前，需要再次检查地理环境是否发生改变，若地理环境产生一定的变化，则需要对设计方案进行微调。

3.2 关注天气变化

在桥梁建造过程中需要根据天气变化对混凝土施工进度进行调整，从而在最大程度上降低天气变化对桥梁建造的影响，降低桥梁混凝土在使用过程中出现裂缝、断裂的可能性。

3.3 调查地下水条件

在进行桥梁建造的过程中，要对地下水的情况进行调查，从而对设计及建造方案进行改进与完善，在最大程度上降低因地下水变化给桥梁建造带来的影响。

3.4 做好施工布置工作

施工布置尤为重要。在施工之前，要合理安排施工用电、施工用水，并设置好仓库位置，确保其能辅助相关人员更好地进行施工工作。

4 施工工艺控制要点

4.1 支架施工

拱圈采用支架现浇工艺。拱圈底模板采用12 mm厚双面覆膜竹胶板拼接而成，模板次楞横桥向铺设，采用50 mm×100 mm方木;主楞顺桥向铺设，每道采用3根Φ48 mm×3.5 mm钢管，间距分别为600 mm和900 mm。

由于拱圈为圆弧状，导致斜拱段支架主楞与支架顶托出现点接触的现象，不能良好接触。为解决此问题，采取了三项加固措施：一是在立杆顶托与斜向主楞之间填充大小适宜的三角形木楔，并将顶托与主楞钢管采用铁丝绑牢，使立杆顶托、三角形木楔、斜向主楞三者之间密切接触;二是在斜拱区增加斜向立杆顶撑，顶撑方向与拱圈接触点切线垂直;三是在立杆顶端增加纵横向扣件式钢管，增强模板下部支架立杆的整体性。通过此三方面的加固，确保重力能够垂直传递，防止在重力作用下易使顶托产生错位滑移从而导致支架与底模产生体型变化的现象，保证了拱桥体型。

4.2 横梁、板墩施工阶段穿束孔道的预埋安装

预应力锚索两锚固端之间需要经过2道端横梁和11道拱上盖梁，每道盖梁宽度为80 cm，盖梁钢筋最大间距为15 cm，需要安裝预留管道为Φ110 mm×5 mm的钢管，锚索共12道，共需安装预留孔道钢管156处。预埋管道工作量相对较大，安装精度要求高，安装环境复杂，定位难度大。

作为该桥的关键技术，预应力锚索的安装质量控制尤为重要，而决定锚索安装顺直度的关键就在于横梁（盖梁）施工阶段对预埋管道安装定位和线性控制的精度。在预埋管道安装阶段，采取可靠措施确保其定位精度非常有必要。

第一，根据作业工况，选择光学技术即激光仪器辅助孔道定位。在孔道一端横梁箱室内架设激光指向仪，调整激光束位置，使其经过两端横梁锚固点的中心位置，复核达标后，激光束所经过每道横梁的投影位置即为待安装预埋孔道钢管的位置。

第二，采用普通A4纸制作圆心靶标用于接收激光投影点，将其贴于管道的一端，由远到近逐个调整孔道对中位置，并对管道做临时固定。

第三，每条锚索所有预留孔道钢管调整、复检达标后，再做定位焊接和模板定位，固定时注意避免扰动管道位置，防止偏移、错位，必要时重新复核对中效果。

第四，作业工况所处场地环境复杂，要提前搭设作业平台，确保定位安装、焊接固定等高空作业的安全。

实践证明，此定位方法可有效规避横梁钢筋对对中线路的干扰，也避免了辅助线的下垂影响，能确保定位的准确度，作业效率也较传统拉线辅助定位方式有明显提高，可使预埋钢管孔道同心顺直度更有保障，提高了定位安装精度和施工效率。管道预埋激光定位如图1所示。

4.3 体外索产品定制与穿束安装

4.3.1 预应力体系产品定制。本工程图纸设计仅说明了预应力束和锚固体系的技术指标，未提供详细的产品设计图。根据设计意图、技术指标和功能要求，委托专业厂家做了详细的深化设计，包括环氧喷涂无粘结钢绞线成品索、体外索锚具、保护罩等产品。

4.3.2 体外索穿束安装。预应力体外索采用环氧喷涂钢绞线成品索，成品索两端各焊接一个拉环。体外索张拉前，在体外索操作孔正上方预留一个1 m的方孔;拱圈浇筑前，在事先预埋的张拉机械定位筋处固卷扬机，对预埋钢管进行防护处理。同时，采用土工布和胶带对外露管道口周边进行包裹，采用卷扬机自桥梁东侧第10个盖梁向西侧张拉槽穿束，再从第10个盖梁往东侧横梁张拉槽穿束。预应力体外索穿索如图2所示。

4.4 预应力体外索张拉

钢索穿束完成后，将钢绞线两端HDPE护套按给定的长度剥除。剥除后，把两端钢绞线端头打散，并采用清洗剂把油脂清洗干净，安装好工作锚具。穿出端安装好工作锚具，然后用YDC2500型千斤顶进行张拉。张拉顺序为第一次张拉N2、N3钢束，第二次张拉N1、N4钢束，要求体外索的每根钢绞线受力基本均匀。每束钢绞线的张拉程序为0→10%→50%→100%。

第一次张拉时机为拱圈、立柱及盖梁浇筑完成后;第二次张拉时机为空心梁板吊装完成后。预应力张拉示意图如图3所示。

5 质量控制

第一，预应力钢绞线质量应符合相应的现行国家标准。预应力筋是预应力分项工程中最重要的原材料，进场时应根据进场批次和产品的抽样检验方案确定检验批次，进行复验。

第二，按设计规定采用锚具、夹具和连接器，其性能和应用应符合国家现行标准。

第三，对无粘结预应力筋，若出现护套破损的现象，不仅会影响密封性，而且会增加预应力摩擦损失，故应根据不同情况进行处理。

第四，当锚具、夹具及连接器进场入库时间较长时，使用前应重新对其外观进行检查。

第五，由于预应力筋断裂或滑脱对结构构件的受力性能影响极大，故施加预应力过程中，应采取措施加以避免。预应力结构构件中，预应力筋断裂或滑脱的数量不应超过规范要求。

第六，预应力筋张拉后处于高应力状态，对腐蚀非常敏感，故张拉后24～48 h内必须完成密封，并做好防腐蚀措施。

6 结语

郑州航空港区园博路跨梅河支流桥梁工程已经顺利完成并通车运营。在施工过程中，工作人员请教相关专家、积极探索、勇于创新、经验积累，对上承式连拱拱桥的施工技术形成了一套完整的施工体系，能为以后类似的拱桥施工起到借鉴的作用。

参考文献：

[1]魏俊，曹景伟，包鸿铨，等.南浦溪钢管混凝土上承式拱桥拱肋施工技术[J].科技创新与应用，2019（7）：153-154.

[2]王瀚.关于某上承式钢筋混凝土拱桥施工工艺可行性的探讨[J].建筑工程技术与设计，2018（3）：2066.