中承式山区桥梁施工技术研究

2023-01-08范小明

交通世界 2022年15期

范小明

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北石家庄 050000）

1 工程概况

某桥梁总长约139m，设计宽度为25m。桥梁下部结构采用两墩两台，共三孔；上部结构采用大孔板梁与箱形系杆，均为钢筋混凝土结构，计算跨度为88m。桥梁横断面布置情况为：两侧为2m宽人行道和2.5m宽非机动车道，然后为1m 宽的拱肋和14m 宽的主车道。拱肋采用薄壁箱形肋，宽度相等，为1m，高度从拱顶的1.8m 渐变到拱脚的2.5m，主拱的预拱度按9cm 控制。吊索采用成品PE索和墩头锚。全桥共使用32根吊索、64 个墩头锚。上、下游分别有1 片拱肋，其中距为15m，1 片拱肋可以分成5 段，横向与端横梁相连，端横梁和拱座之间还设有剪刀撑。现以该山区中承式拱桥工程为研究对象，分析其施工技术。

2 施工方案

该桥从山区河流上跨越，河流河床的坡降相对较大，桥梁预制场位置为河流南岸。桥梁主要预制构件包括主拱肋共10片、中横梁共16片、剪刀撑共16片。箱形拱肋为立式预制构件，开工前应先按照原比例放出大样，然后按照大样的尺寸对模板进行加工。拱肋和横梁模板分别为木模和铁皮，且拱肋应做到一次成型，无法取出内模。

桥梁的预制构件吊装施工使用龙门吊进行，其最大起重量可达到1 000kN。由于河床以黄砂为主，因此龙门吊的轨道应布置在河床，并将轨道做成一个过水坝。在干旱季节，水流在枕木之间的空隙中流过，能确保施工顺利进行。而在洪水季节，水流直接漫过轨道，吊机应退回预制场，避免产生安全隐患[1]。

拱肋安装时，将万能杆膺架作为支承，膺架基础直接落于河床，但需将下部流砂挖除干净，并使用大块片石进行回填，以保证基础稳定性。在膺架的顶部采用型钢进行支承分配梁的可靠搭设，为拱肋提供可靠支承。在安装主拱的过程中，应严格遵循均匀和对称加载的基本原则。

主拱的安装按照以下顺序进行：先安装拱脚段的4节和拱中段的4节，然后对拱顶段2节进行合龙，再采用电焊对钢筋和钢板进行连接，并对湿接缝混凝土进行浇筑，接着浇筑端横梁，并将剪刀撑全部安装到位，之后进行穿吊索与中横梁的安装（与之同步完成拱背立柱及横梁的浇筑），最后对纵梁进行浇筑，并安装桥面板[2]。

3 场地布置

场地设置两条共计360m 的轨道，用于移动龙门吊机；配备一台起重量为1 000kN 的龙门吊机；搭设混凝土工厂，包括3 个台座，分别为拱肋和横梁；准备砂石料场。轨道顶面与河床保持相平，在南岸进行轨道槽的开挖，采用码袋护坡。剪刀撑、拱肋及中横梁等预制国建均在布置于南岸的0#台后进行预制。

4 构件预制

该桥梁的主要受力构件包括：拱脚段拱肋，共4节，单件起吊重量为1 000kN；拱中段拱肋，共4 节，单件起吊重量为682kN；拱顶段拱肋，共2 节，单件起吊重量为570kN；中横梁共16 件，单件起吊重量为380kN；剪刀撑，共16件。

按照设计要求将拱肋共分成10段，为拱顶、拱中与拱底分别搭设台座。由于龙门吊机的起重量可以达到1 000kN，吊钩设计难度较大，虽然能吊起构件，但无法进行旋转；对此，将南岸2 节拱中与拱底的拱肋预制完成后，调转底模台座的方向，然后再对拱中与拱底的拱肋进行预制[3]。

拱肋的宽度为1m，高度在1.8～2.5m 范围内，属于立式预制，具体的施工顺序为：①按照放样结果进行底模的加工制作；②跨台座进行脚手架的搭设，在提供作业平台的同时为钢筋笼绑扎提供可靠的支承；③箍筋安装并对弧形纵钢筋进行绑扎；④对钢筋笼的内外部主筋进行绑扎；⑤对节段中间内模进行安装；⑥对横隔墙钢筋进行绑扎；⑦对节段内模进行循环安装，并将横隔墙的钢筋安装到节段的端部；⑧对侧模与端模进行安装，并穿入拉杆；⑨混凝土现浇，并根据放样弧线对平面混凝土进行收光，使其达到平整；⑩混凝土养护与拆模。

拱肋三种不同规格的侧模使用同一套模板，均为木模板和铁皮，而底模需分别配备。吊杆上的预留孔可直接使用钢管成孔，将钢管的下端固定于底模预先留好的木桩，然后按照理论角度将钢管的上端和钢筋网架相连，骨架利用垫块和模板之间达到紧固，确保预埋钢管的位置达到准确无误[4]。

中横梁的尺寸为长×宽×高=25m×0.8m×1.4m，吊杆孔的中间距离为15m，采用变截面，悬臂段采用倒置的T 型，吊杆附近段采用I 型，中间段采用T型，每片横梁的用钢量约为4.05t，混凝土用量约为14.8m3，起吊重量为38.5t。其底模与侧模均为木模板和铁皮。钢筋骨架由5 片钢筋制成，采用人工抬到底模出形成一个整体骨架。按照设计要求的位置将吊杆孔安装好后，与骨架相连，形成一个整体，将孔位处的主筋截断之后使用厚度为30mm 的钢板和主筋之间焊接，以实现可靠传力。剪刀撑采用I型截面，其尺寸为长×宽×高=6.0m×0.8m×1.6m。

5 主拱肋安装

5.1 龙门吊机设计和拼装

龙门吊机的净跨与净高分别为30m、29.53m，底部宽度为10m，主桁的高度为4m。构件由万能杆件通过组拼而成，采用吊重可以达到1 000kN 的定型天车。鹰嘴的高度需要比横梁顶面高出至少4m，在横梁上对天车和卷扬机进行绑扎，与横梁一同起吊。对横梁的提升需分成两次进行，每次只提升1个尺寸为长×宽×高=26m×2m×4m 的横梁，其起吊自重在205kN 左右。定型天车采用[30 槽钢作为承重梁[5]。

5.2 膺架设计和拼装

膺架主要具有以下两方面作用：①为拱肋节段提供支点，可靠承受拱肋垂直和水平方向作用力，并利用倒链葫芦使拱肋不同节段均能稳固在膺架上；②为接头焊接或湿接缝浇筑提供可靠的作业平台。膺架采用万能杆件和型钢梁拼接而成，其中，万能杆件的用量为163.5t，型钢梁的用量为25t。

5.3 拱肋安装顺序

拱肋的安装借助单台龙门吊完成。将拱底和拱中两个节段的拱肋吊起之后，为实现对安装角度的有效控制，根据理论值通过计算确定钢丝绳的数量、长度与直径。在每个节段的拱肋上均设置2 个吊点，不采用夹具，利用钢丝绳将拱肋绑紧后，在每个吊点均采用卡环将绳头拴住。

6 其他部位施工

将主拱肋安装完成后，分别安装端横梁、剪刀撑、中横梁、拱背立柱与横梁及桥面板，以上部位的施工方法如下。

6.1 端横梁

端横梁的作用为对上、下游拱肋进行连接，其尺寸大小与中横梁完全相同，但端横梁会被拱肋分为三段，对拱底节段的拱肋进行预制加工时，需将端横梁的所有预埋钢筋埋设好。就地搭设脚手架，在脚手架的上部铺设底模，然后对端横梁的钢筋进行必要的绑扎或点焊，最后进行立模与混凝土浇筑。

6.2 剪刀撑

剪刀撑采用双向斜面结构，在安装过程中需在预制段的中间利用钢丝绳进行捆绑，单点放在剪刀撑的侧面，并起吊成倾斜的状态，在必要的情况下可通过加配重对两端高低予以调整，配重放在临时支承平台表面，与拱肋的预埋钢筋通过焊接相连，并对接头处的混凝土进行浇筑施工。

6.3 中横梁

在整个桥梁的拱肋均完全合龙后，对吊杆部位的上锚垫板进行检查，确认是否水平，若不水平，需在逐个测量完成后进行斜垫铁的加工，使垫板的上平面保持水平。穿索利用龙门吊机进行，穿索完成后安装锚具，并按照对称的原则对中横梁进行安装，具体的吊装顺序为对先对拱端部的中横梁进行吊装，然后对拱中部的中横梁进行吊装，最后对1/4 跨度处的中横梁进行吊装。