大跨度拱桥中有支架施工方法浅析

摘要：本文详细介绍了大跨度拱桥的有支架施工适用条件及特点、常用施工设备、施工工艺等。并结合某拱桥的满堂支架施工就其应用做了进一步说明。希望对同类桥型的施工可以提供可借鉴的参考价值。

关键词：拱桥；有支架施工；施工工艺；满堂支架

一、概述

支架施工法从一定程度上讲是缆索吊装法、转体施工法的实现基础，缆索吊装法施工中必不可少的塔架和转体施工中的组拼支架都可以是支架施工中的拱架在其应用过程中的变形和具体应用。有支架施工又叫拱架施工，在过去石拱桥的施工过程中多被采用，即在支架上实现拱肋结构的组拼安装。支架施工方法在中小跨径、不通航或通航要求不高、水深较浅、桥跨方向无结构障碍的桥梁建设中应用较多。

1.1支架施工适用条件及特点

有支架施工法通常在拱肋离地面不高、桥下无水或水位不深、施工条件较好的情况下采用。这种方法的优点是：拱肋分段长度不大，无需大型吊装设备；横斜撑容易安装；拱轴线形容易控制。不足之处是：拱肋接头较多，焊接工作量大，工期较长；对桥下地形、地基等条件要求较高。

支架基础必须稳固，承重后应能保持均匀沉降且下沉量不得超过设计范围。如施工期间可能被流水冲刷或为松软土质时，需采用桩基、框架结构或其他加固措施施工。 对采用有支架施工的大跨度拱桥，为确保施工过程中支架与结构的强度、刚度、稳定要求以及结构线形，有必要进行专门的施工。

1.2支架法施工设备

拱架种类很多，按其使用的材料可分为木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木混合拱架、钢木组合拱架、土牛胎拱架、扣件式钢管拱架及万能杆件拼装的拱架等形式。拱架按结构形式可分为排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式等。一般拱架、支架多用钢、木等材料制作。

二、施工工艺

拱桥有支架法的主要施工工序主要是拱架的制作安装、拱架预压、拱圈混凝土的浇筑及拱架的卸落。

2.1安装拱架

安装前应对全部杆件进行详细检查，对拱架立柱及支承面进行详细检查，调整拱架支承面和顶部标高，并复测跨度，确认无误后进行安装。在制作木拱架时，应尽量减少接头，两相邻立柱的连接接头应尽量设于不同的水平面上。拱架应安置在坚实的地基上，在特殊地基上架设拱架时，要先对支撑处附近地面进行适当处理，立柱底端应设置垫木来分布和传递压力，并保证浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量和位移。

拱架安装可采用悬臂法逐节拼装、半孔旋转法安装等方法。拱架应稳定牢固，能抵抗施工过程中可能发生的偶然冲撞和振动，并在安装中逐步加固拱架的纵、横向联系，以保证其平面与立面的稳妥。

2.2预压拱架

拱架搭设完并形成拱盔后，应对拱架进行预压，之后再进行拱圈现浇部分施工，以消除地基和支架的非弹性变形，获得荷载变形关系，为预留拱度提供依据。预压时先在底板上设立沉降观察点，用水准仪测高程，观察支架的总变形量。

施工预拱度是为保证结构竣工后尺寸准确，而在安装拱架时预留的施工拱度。在确定施工拱度值时，应考虑一些确定预拱度的因素，如拱架承受施工荷载产生的弹性变形；由结构自重引起拱圈的弹性挠度以及汽车荷载引起拱圈的弹性挠度；超静定结构由混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的挠度；承受推力的墩台产生的水平位移所引起的拱圈挠度；受载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形以及支架基础在受载后的非弹性变形等，这些都是确定预拱度所要考虑的因素。支架在受荷后将有变形和挠度，在安装前要进行计算，以便设置合理的预拱度，使结构的外形尺寸和标高符合设计要求。

2.3浇筑拱圈混凝土

拱桥采用有支架施工时，既可以采用拱架上砌筑圬工拱桥，也可以采用支架就地浇筑钢筋混凝土拱桥。在拱架上砌筑拱圈时，拱架将随荷载的增加而不断变形，有可能使已砌筑分布产生裂缝，为了保证在整个砌筑过程中拱架的受力均匀，变形最小，使拱圈的质量符合设计要求，必须选择适当的砌筑方法和顺序。一般根据跨径的大小，分别采用不同程序的砌筑方法。

2.4卸落拱架

用支架法修建大跨度拱桥的一个重要问题是支架的卸落。我国古代采用的拱顶尖顶和国外采用的在拱顶处用千斤顶顶拱脱架的办法，是常用的脱架方法，它通过使主拱产生反向挠度，将拱与拱架分离开，并可降低拆架过程中可能会产生的令拱难以承受的弯矩。

为保证拱架能按设计要求均匀下落，必须采用专门的卸架设备。为便于支架和拱架的拆卸，应根据结构形式、承受的荷载大小及需要的卸落量，在支架和拱架适当位置设置相应的木楔、木马、砂筒或千斤顶等落模设备。对于大跨径拱桥的卸架设备常用的有砂筒和千斤顶。

三、施工要点

大跨度拱桥采用有支架施工方法时，施工中应注意以下几方面：

(1)对于有支架施工大跨径钢筋混凝土拱桥来讲，施工的关键是支架，选用合理的支架形式以及进行可靠的安全设计，不仅关系到施工的成败，而且直接关系到拱桥施工的经济合理性。

(2)在设计和安装拱架时，应结合桥位处地形、地基等实际条件进行多方面的技术经济比较。拱架的强度、刚度和稳定性是施工顺利进行的主要保证，拱架结构合理、计算正确是很关键的。

(3)支架的基础必须稳固，承重后应能保持均匀沉降且下沉量不得超过设计范围，高拱架要特别注意横向稳定性。拱架全部安装完成后，应全面检查，确保结构牢固可靠。

(4)为保证拱架能按设计要求均匀下落，必须设置专门的卸架设备。

(5)对采用有支架施工的大跨度拱桥，为确保施工过程中支架与结构的强度、刚度、稳定要求以及结构线形，有必要进行专门的施工控制。

四、应用实例

本文结合白岩沟大桥的工程实例，具体阐述有支架施工法的施工工艺，主要对拱架安装、预压等关键技术进行详细阐述和分析。

4.1工程概况

白岩沟大桥位于湖北省巴东县新县城的中环路，全长165.24m。主孔为两片悬链线钢筋混凝土拱圈，净跨110m，矢高17.78m。主拱圈结构为单箱双室，截面高度l.9 m，宽度4.56 m，采用式铁路军用梁拼成双层式无支撑拱架，预制构件在支架上组拼和现浇混凝土成拱。

4.2 主要施工工序

(1)拱架安装

为避免中墩承受过大的水平推力，每孔先行安装中间两片拱架，中间两片拱架合龙后，用型钢将中间两片拱架连结成整体，然后再依次拼装完其余拱片，待所有横向联接件安装完成后调整缆风绳、拆除扣索、安装调整索。

(2)拱架预压

因拱架是由军用梁各杆件和销钉组拼而成的，拱架在主拱圈荷载作用下要产生变形，拱架的变形分为弹性变形和非弹性变形两部分。非弹性变形是因销钉与销孔之间的空隙被压缩产生的，拱架杆件的压缩变形为弹性变形。拱架安装完后预压消除拱架非弹性变形和测定拱架的弹性变形，试压方法是模拟主拱圈的施工过程，荷载与主拱圈施工时等载。

(3)拱架变形控制措施

拱架的非弹性变形通过预压消除，其弹性变形由等载配重预压求得最大弹性变形值，通过设置预拱度的方法进行补偿，预拱度设置从拱顶到拱脚按二次抛物线设置。由温度变化引起的拱架变形也为弹性变形，通过设置拱架控制点系，并以其高程控制拱肋底板高程，这样便可以消除温度变形对施工的影响。

(4) 拱架拆除

拱架拆除的第一种方法是大桥竣工以后，整体移出桥外，用缆索吊拆除，顺序与安装时相反，即先拆成哑铃状，然后加扣索并将拱架从拱顶断开，形成两个塔尖状结构以后，各自向拱脚方向拆除。这一方法不影响主桥工期，但投入较大，需增加一次索吊安拆，并增加两组扣索及锚固系统，同时需加长滑道。

拱架拆除的第二种方法是在行车道梁架设一部分后，将其移至两主拱圈之间，用“逐层剥皮”的方法拆除，汽车吊及轨道平车配合。在只剩下最后两片时，用吊索将其吊在主桥拱圈上的立柱根部，然后从拱顶断开，向两拱脚方向拆除。采用这一方法安全快捷，但会延长主桥工期(约l0d)；需要对行车道梁进行检算，并报请设计、监理审批后方可实施。本桥施工按第二种方法实施。

五、小结

本文主要对拱桥的支架施工法的施工适用条件、特点及拱架的形式与制作进行了介绍和总结，特别是对支架法的主要施工工序，即拱架的安装、预压、卸落及钢筋混凝土拱圈的浇注与钢管混凝土的灌注进行了详细地阐述，总结了在支架法的施工过程中应注意的问题，并结合工程实例详细阐述有支架施工主要施工工序。针对有支架施工所存在的问题提出了建议及相应的施工措施，对工程实际有一定的参考意义。