浅析钢管混凝土拱桥拱肋安装的施工技术

　　摘要：目前钢管混凝土在拱桥拱肋安装施工中应用较多，本文主要介绍钢管混凝土拱桥的施工方法：支架施工法、缆索吊装法和转体施工法。并重点介绍了缆索吊装法中的千斤顶斜拉扣挂法，指出目前的趋势是将塔架与扣架结构合二为一。
　　关键词：钢管混凝土，拱桥，拱肋安装，施工方法
　　
　　1引言
　　桥梁作为跨越障碍物的架空结构，其施工过程所用的时间比起成桥使用周期来说要短暂的多，但是施工过程中的结构行为并不比成桥后的简单。大跨度桥梁的施工技术是桥梁技术的重要组成部分，而且往往是大桥建设的关键技术。不同跨径、结构形式及施工设备、现场环境条件，可以选择不同的施工方法。目前常用的钢管混凝土拱桥的施工方法可分为如下几种。
　　2支架施工法
　　对于石拱桥，曾广泛采用木支架(类似木排架桥)。在我国铁路界，曾让支架采用常备式拱形的钢结构(对于跨度不大的拱桥，支架用工字钢形成；对于跨度大的拱桥，则用桁架拱式)。对于木支架，在安排支架顶面高程时，一则要考虑砌拱的要求(让支架顶面较高，借使其在承受砌石重量并发生弹性及塑性下沉后，能保持石拱在不受力时的高程)，再则要考虑落架要求(要让支架顶面能够降落的高度，大于石拱的弹性下沉、加支架的回弹升高)，并采取落架措施(例如，用沙箱作支承，并在落架时让沙从小孔中排出)，以保证石拱圈逐步地安全承受白重。
　　对于小跨径的钢管混凝土拱桥，支架法仍是可以考虑采用的一种施工方法，它操作简单，安全可靠，适合于规模较小的施工队伍。但对于大跨径的钢管混凝土拱桥，采用此法基本上是不现实的。但是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和理论源泉，缆索吊装法施工中必不可少的塔架、转体施工中的组拼支架和三大段吊装法中的赝架都可以说是支架施工法中的拱架在其应用过程中的转型和具体应用。因此对支架施工法加以分析研究，也是大跨度钢管混凝土拱桥主拱肋施工方法研究中一个不可欠缺的内容。随着支架材料在选择范围上的扩大、支架设计与施工经验的积累以及大跨径钢管混凝土拱桥在结构上的创新和变化，支架施工法本身固有的优越性和适用性特点也会在施工过程中的具体应用上得到进一步的体现。
　　3转体施工法
　　转体施工法应用于钢管混凝土拱桥的架设过程，促进了拱桥的发展，相应的也促进了自身在施工工艺、施工方法等方面的完善和突破。转体施工法是一种较新的施工方法，正越来越多地被桥梁工作者们所考虑并采用。转体施工法是将拱桥主拱圈大致分为两个对称的半跨在两岸制作，通过转体合龙的一种施工方法。大跨桥梁采用转体施工方法，可不搭设或少搭设费用较高的支架，减少安装架设程序，把复杂的、技术性强的高空作业和水上作业变为岸边的陆上作业，不但施工安全、质量可靠，有利于施工控制，而且在通航河道或跨线桥的施工中可不干扰或少干扰交通，具有良好的技术经济效益和社会效益。
　　4缆索吊装施工法
　　缆索吊装施工法是大跨度拱桥实现自架设施工的主要方法之一。在峡谷或水深流急的河段上，或在通航的河流上需要满足船只的顺利通行，缆索吊装由于具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工比较稳妥方便等优点，而在拱桥施工中被广泛采用。
　　虽然缆索吊装法施工工艺己经成熟，但主要适用于5段及以下的拱桥吊装中。由于缆索吊装的吊装能力有限，一般在30～40t，最大的吊装能力在70t左右，且随缆索跨径的增大，吊装能力的提高越显困难；另外，缆索作为施工设备，其设备费用也大；而钢管混凝土拱桥跨径都比较大，一般分段都在9段以上，常规的扣索变形量大，扣索力也很大，采用缆索吊装对拱肋拱曲线型控制难度大，控制目标难以实现。因此，目前大都结合斜拉扣挂法，缆索则兼作运输手段使用。
　　这种施工方法需在施工时对主缆受力和垂度进行精确控制，一般在施工控制计算时采用前进法确定主缆最终的受力状态，以及各段拱肋吊点位置的坐标；然后再用倒退分析法确定各段拱肋在吊装时的吊点抬高量，目的是使最后一段拱肋吊装到位时，其它各拱肋段均在设计坐标值的位置附近，以便使拱肋合龙时，调整各段坐标值的工作量最小，并使成桥后的拱轴线与设计拱轴线相吻合。
　　5千斤顶斜拉扣挂法施工
　　千斤顶斜拉扣挂法施工的一般顺序为：a、拼装塔架、设置主缆和地锚等，并在预制拼装现场进行主拱肋节段的预制拼装；b、将预制拼装构件转送至缆索吊装系统下方，由起重机行车系统起吊牵引至指定位置；为了使先吊装的基肋在合龙前保持在一定位置，每吊装一片拱肋，即由扣索临时固定；c、吊装应从一孔桥的两端向中间对称进行，在最后一节即合龙段吊装就位后，应对各段拱肋进行轴线调整，使各接头位置调整到设计标高以后，才能放松吊索并将各接头接整合龙：d、最后将所有的扣索撤除，并浇筑钢管内混凝土。
　　对于大跨度钢管混凝土拱桥，最好采用双基肋或多基肋合龙。基肋和基肋之间必须紧随拱肋的拼装及时进行焊接或临时连接定位。端段拱肋吊装就位后，除上端用扣索拉住外，还应在左右两侧设置对称风缆牵住，避免拱肋的左右摆动。中间段拱肋就位时，应当缓缓释放吊索，务必将各接头顶紧，避免简支搁置和冲击。
　　近年来，千斤顶斜拉扣挂理论进一步发展，过去钢管混凝土主拱肋施工中经常采用的松索后合龙。也渐渐改为合龙后松索，这种变化解决了多段合龙的安全问题，从而解决了增大跨径需同时增加缆索吊装系统吊装重量的问题。另外，广西邕宁邕江大桥的主索塔架和扣索塔架是分开布置的，此后大多数钢管混凝土拱桥的缆索吊装斜拉扣挂施工都沿用此法。但随着钢管拱桥的跨径增大，主拱的吊装重量与吊装高度也亦增加，分开布置两个塔架使缆索系统和扣索系统独立工作，无形中大大增加了设备的投入和工程量，使得施工费用大大增加，并延长了工期。由于缆索系统和扣索系统，两者功能、构造基本相同，目前的趋势是将塔架与扣架结构合二为一，进行整体结构设计，实现塔架、扣架一体化。
　　6结语
　　本文对钢管混凝土拱桥的主要施工方法进行了阐述和比较，主要介绍钢管混凝土拱桥的施工方法：支架施工法、缆索吊装法和转体施工法。并重点介绍了缆索吊装法中的千斤顶斜拉扣挂法，对于今后混凝土拱桥设计奠定相关基础。
　　
　　参考文献：
　　[1]谢功元,刘军,袁长春,等.支井河钢管混凝土拱桥施工关键技术[J].《桥梁建设》,2009年第5期:57-60.
　　[2]龚成立,刘静.钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注阶段扣索力计算[J].《重庆交通大学学报:自然科学版》，2009年第5期，830-833.
　　[3]李鹏.钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工技术[J].《山西建筑》，2009年第27期:308-410