鋼筋混凝土系桿拱橋的無支架施工
葉遇春
【江蘇省高速公路建設指揮部南京市210004】
摘要：本文結合蘇州平望運河大橋的施工實踐，簡要介紹了鋼筋混凝土系桿拱橋無支架施工的施工工藝及預應力張拉等。
關鍵詞：鋼筋混凝土系桿拱橋無支架施工
1工程概況
平望運河大橋位于蘇州吳江平望鎮(zhèn)西側，是318國道跨越京杭運河和省道205的一座橋梁。?
該橋全長332m；設計荷載為汽-20，掛-100；主跨為70m剛性拱柔性系桿下承式拱橋，全寬25.7m，四車道，分上下行兩幅；系桿拱拱肋矢跨比為1/5，拱軸系數m=1.0，工字形肋，高1.8m，寬0.9m；每根系桿由12束高強度低松馳鋼絞線束組成，置于體外；橋面系及所承受的活載通過中橫梁傳給吊桿，然后通過吊桿傳遞給拱肋和系桿。下部結構為柱式橋墩，基礎為1.5m鉆孔灌注樁。
2無支架施工
2.1總體構思
近幾年，我省各地建造了多座系桿拱橋，結構上多為剛性拱剛性系桿，一般采用滿堂支架施工方法。該方法技術上比較成熟，操作比較簡便，缺點是將在較長時間內妨礙航道的通行。而平望運河大橋橋置段航道交通量大，來往的多為大噸位船只或船隊，航道部門要求橋梁施工時必須保證不小于30.0m通航凈寬和7.0m的通航凈高，如采用滿堂支架施工將很難達到要求，因此決定采用無支架施工。?
為了能將橋梁施工時對航道的影響降低到最小，根據設計要求、橋置處的地形條件、設備的起吊能力，經過多方案反復比選，決定將拱肋分成五段，采用浮吊和纜索吊相結合的方法，由浮吊安裝拱肋，由纜索吊安裝風撐、中橫梁、橋面板等構件，同時利用纜索吊的塔扣索固定已安放到位的邊段拱肋。用此施工方案，在實際施工時累計斷航24h，對航道有影響的時間累計48h。
2.2纜索吊
根據工程要求，本次采用的纜索吊的索塔為人字形，由鋼管和角鋼分段焊接成三棱體后拼接而成；索塔高36.0m，塔架底腳鉸接在兩輛平板車上，兩輛平板車間用二根鋼管聯系支撐，塔架的基礎是利用主墩的承臺，各種纜索為不同規(guī)格的鋼絲繩，其規(guī)格通過計算確定。?
塔架設計計算內容包括塔架高度、桿件強度和整體穩(wěn)定性等。?
塔架的高度由下式計算：?
H=f+h1+h2
式中：f——主索的工作垂度；
h1——索塔底面與吊物需越過障礙物最高點之間的高差；
h2——主索荷載后的最低點距障礙物最高點之間的高度。?
塔架的受力特點是作用于塔架上的垂直荷載比水平荷載大，塔架以受壓為主；由于采用的塔架為下端鉸接的單排扣架，其水平荷載由塔架風纜承受，塔架本身按兩端鉸接的受壓構件計算。?
風纜是穩(wěn)定塔架的一種臨時措施，其受力特點是結構物穩(wěn)定不動時，幾根風纜的安裝張力互相平衡；當結構物在外荷載作用下發(fā)生位移時，引起風纜的張緊或松馳，從而產生張力差來平衡外荷；通過計算，采用了4根28mm主后風纜，錨錠距塔架110m，4根15.5mm副后風纜，錨鏡距塔架40m；安裝拱肋等構件時由主后風纜來保證塔架的穩(wěn)定，橫向移動塔架時，由副后風纜來保持穩(wěn)定。?
塔扣索是為了暫時固定分段拱肋，本橋施工時第一段拱肋即拱腳段采用支撐固定，第二段拱肋即邊段拱肋采用扣索固定；扣索中的拉力主要由邊段拱肋自重、邊段拱肋風纜拉力和擱置中段拱肋時產生的力組成的，通過計算采用了?17.5mm鋼絲繩組成的滑輪組，由慢速卷揚機松緊。
2.3拱肋段接頭的設計
設計圖拱肋采用分七段安裝、且每段拱肋間采用現澆混凝土聯接，這樣要使接頭混凝土達到強度要求，至少需要48h，此將對工程的安全可靠性和通航的要求產生影響，所以決定采用剛性接頭(見圖1)，使拱肋安裝到位即形成整體，短期內將四根拱肋安裝完畢，以便開放交通，恢復通航。
2.4拱肋的安裝
該橋構件預制場設于橋位東側約200m處的河邊，拱肋采用整體放樣、整體立模分段預制，分段尺寸如圖2所示。邊段拱肋重45t，中段拱肋重約80t，各拱肋段由浮吊出坑裝船，由載荷噸位為120t的運輸船運送到位。?
施工時首先安裝拱腳段和端橫梁，為了加強兩片拱肋間的橫向聯接剛度，同時避免由于拱肋的順橋向水平位移對端橫梁的影響，在拱腳和端橫梁安裝就位后，只將端橫梁接頭鋼筋與預埋在拱腳的鋼筋進行焊接，而暫不澆筑接頭混凝土。?
其次安裝拱肋邊段，由于邊段的重量為45t，故采用一艘起吊能力為50t的浮吊進行安裝；安裝時由船運送到位，浮吊吊起后，下端頭先對準拱腳上接頭落位，上端用上下游風纜使其中線位置大體符合，對好接頭安上接頭螺栓，然后將上端頭標高調整到比設計標高高出10cm后收緊扣索并卡緊；徐徐松完起重索但不取走吊鉤，再調整扣索至端頭標高比設計標高值高3cm，然后旋緊接頭螺栓，卡緊扣索，固定風纜，取走吊鉤。另一側工序同上。?
拱頂段重80t，由兩艘50t浮吊起吊，吊運就位后，徐徐放下，防止碰撞已安裝就位的拱肋邊段，保證兩個接頭同時合攏，安裝接頭螺栓，調整拱軸線，校正中線，用薄鋼板嵌塞拱肋接頭縫隙，焊接接頭鋼筋，固定風纜，張拉柔性系桿的預應力鋼絞線索(鋼絞線張拉的束數和噸位按張拉力比拱肋自重產生的水平推力略大一點控制)，全部松索成拱，澆筑拱肋接頭混凝土。?
以上前兩步均不需斷航，只要進行交通管理即可，拱頂段合攏時需臨時斷航。?
在兩片拱肋合攏成拱后，立即安裝風撐，然后逐步拆除橫向穩(wěn)定風纜。拱肋安裝完畢后，由纜索吊安裝中橫梁及橋面板等。
3預應力張拉
該橋的主要特點是剛性拱柔性系桿，整個橋梁的恒載及所承受的活載在每片拱肋上產生的水平推力，由置于體外的12束高強度低松馳鋼絞線(標準強度Rby=1860MPa)來承受。由于鋼絞線束較長，編束時應做到梳理順直，防止交叉扭結，每隔1.5m用鐵絲綁扎牢固。為了不影響航道的通行，需作一水平向索梯，以支撐鋼絞線，穿束采用卷揚機牽引。?
由于該橋系梁是柔性的，在橋面系未形成整體前，鋼絞線的張拉力直接作用于拱肋上，在系桿張拉力大于橋梁自重產生的水平推力時，拱肋將產生負彎矩；拱肋主要是承受壓力的，所以預應力張拉前一定要認真計算，使每一批鋼絞線張拉力控制在一定范圍(一般可略大于恒載產生的水平推力)，同時注意觀測，嚴格控制拱腳的位移；在橋面系形成整體后，張拉鋼絞線至設計噸位。?
由于該橋預應力束為體外束，且安裝橋面系需時較長，所以在每束鋼絞線張拉到設計噸位后，立即壓漿，以防錨具受力時間較長而產生滑絲，壓漿采用50#水泥漿摻適量膨脹劑和環(huán)氧樹脂。
葉遇春
【江蘇省高速公路建設指揮部南京市210004】
摘要：本文結合蘇州平望運河大橋的施工實踐，簡要介紹了鋼筋混凝土系桿拱橋無支架施工的施工工藝及預應力張拉等。
關鍵詞：鋼筋混凝土系桿拱橋無支架施工
1工程概況
平望運河大橋位于蘇州吳江平望鎮(zhèn)西側，是318國道跨越京杭運河和省道205的一座橋梁。?
該橋全長332m；設計荷載為汽-20，掛-100；主跨為70m剛性拱柔性系桿下承式拱橋，全寬25.7m，四車道，分上下行兩幅；系桿拱拱肋矢跨比為1/5，拱軸系數m=1.0，工字形肋，高1.8m，寬0.9m；每根系桿由12束高強度低松馳鋼絞線束組成，置于體外；橋面系及所承受的活載通過中橫梁傳給吊桿，然后通過吊桿傳遞給拱肋和系桿。下部結構為柱式橋墩，基礎為1.5m鉆孔灌注樁。
2無支架施工
2.1總體構思
近幾年，我省各地建造了多座系桿拱橋，結構上多為剛性拱剛性系桿，一般采用滿堂支架施工方法。該方法技術上比較成熟，操作比較簡便，缺點是將在較長時間內妨礙航道的通行。而平望運河大橋橋置段航道交通量大，來往的多為大噸位船只或船隊，航道部門要求橋梁施工時必須保證不小于30.0m通航凈寬和7.0m的通航凈高，如采用滿堂支架施工將很難達到要求，因此決定采用無支架施工。?
為了能將橋梁施工時對航道的影響降低到最小，根據設計要求、橋置處的地形條件、設備的起吊能力，經過多方案反復比選，決定將拱肋分成五段，采用浮吊和纜索吊相結合的方法，由浮吊安裝拱肋，由纜索吊安裝風撐、中橫梁、橋面板等構件，同時利用纜索吊的塔扣索固定已安放到位的邊段拱肋。用此施工方案，在實際施工時累計斷航24h，對航道有影響的時間累計48h。
2.2纜索吊
根據工程要求，本次采用的纜索吊的索塔為人字形，由鋼管和角鋼分段焊接成三棱體后拼接而成；索塔高36.0m，塔架底腳鉸接在兩輛平板車上，兩輛平板車間用二根鋼管聯系支撐，塔架的基礎是利用主墩的承臺，各種纜索為不同規(guī)格的鋼絲繩，其規(guī)格通過計算確定。?
塔架設計計算內容包括塔架高度、桿件強度和整體穩(wěn)定性等。?
塔架的高度由下式計算：?
H=f+h1+h2
式中：f——主索的工作垂度；
h1——索塔底面與吊物需越過障礙物最高點之間的高差；
h2——主索荷載后的最低點距障礙物最高點之間的高度。?
塔架的受力特點是作用于塔架上的垂直荷載比水平荷載大，塔架以受壓為主；由于采用的塔架為下端鉸接的單排扣架，其水平荷載由塔架風纜承受，塔架本身按兩端鉸接的受壓構件計算。?
風纜是穩(wěn)定塔架的一種臨時措施，其受力特點是結構物穩(wěn)定不動時，幾根風纜的安裝張力互相平衡；當結構物在外荷載作用下發(fā)生位移時，引起風纜的張緊或松馳，從而產生張力差來平衡外荷；通過計算，采用了4根28mm主后風纜，錨錠距塔架110m，4根15.5mm副后風纜，錨鏡距塔架40m；安裝拱肋等構件時由主后風纜來保證塔架的穩(wěn)定，橫向移動塔架時，由副后風纜來保持穩(wěn)定。?
塔扣索是為了暫時固定分段拱肋，本橋施工時第一段拱肋即拱腳段采用支撐固定，第二段拱肋即邊段拱肋采用扣索固定；扣索中的拉力主要由邊段拱肋自重、邊段拱肋風纜拉力和擱置中段拱肋時產生的力組成的，通過計算采用了?17.5mm鋼絲繩組成的滑輪組，由慢速卷揚機松緊。
2.3拱肋段接頭的設計
設計圖拱肋采用分七段安裝、且每段拱肋間采用現澆混凝土聯接，這樣要使接頭混凝土達到強度要求，至少需要48h，此將對工程的安全可靠性和通航的要求產生影響，所以決定采用剛性接頭(見圖1)，使拱肋安裝到位即形成整體，短期內將四根拱肋安裝完畢，以便開放交通，恢復通航。
2.4拱肋的安裝
該橋構件預制場設于橋位東側約200m處的河邊，拱肋采用整體放樣、整體立模分段預制，分段尺寸如圖2所示。邊段拱肋重45t，中段拱肋重約80t，各拱肋段由浮吊出坑裝船，由載荷噸位為120t的運輸船運送到位。?
施工時首先安裝拱腳段和端橫梁，為了加強兩片拱肋間的橫向聯接剛度，同時避免由于拱肋的順橋向水平位移對端橫梁的影響，在拱腳和端橫梁安裝就位后，只將端橫梁接頭鋼筋與預埋在拱腳的鋼筋進行焊接，而暫不澆筑接頭混凝土。?
其次安裝拱肋邊段，由于邊段的重量為45t，故采用一艘起吊能力為50t的浮吊進行安裝；安裝時由船運送到位，浮吊吊起后，下端頭先對準拱腳上接頭落位，上端用上下游風纜使其中線位置大體符合，對好接頭安上接頭螺栓，然后將上端頭標高調整到比設計標高高出10cm后收緊扣索并卡緊；徐徐松完起重索但不取走吊鉤，再調整扣索至端頭標高比設計標高值高3cm，然后旋緊接頭螺栓，卡緊扣索，固定風纜，取走吊鉤。另一側工序同上。?
拱頂段重80t，由兩艘50t浮吊起吊，吊運就位后，徐徐放下，防止碰撞已安裝就位的拱肋邊段，保證兩個接頭同時合攏，安裝接頭螺栓，調整拱軸線，校正中線，用薄鋼板嵌塞拱肋接頭縫隙，焊接接頭鋼筋，固定風纜，張拉柔性系桿的預應力鋼絞線索(鋼絞線張拉的束數和噸位按張拉力比拱肋自重產生的水平推力略大一點控制)，全部松索成拱，澆筑拱肋接頭混凝土。?
以上前兩步均不需斷航，只要進行交通管理即可，拱頂段合攏時需臨時斷航。?
在兩片拱肋合攏成拱后，立即安裝風撐，然后逐步拆除橫向穩(wěn)定風纜。拱肋安裝完畢后，由纜索吊安裝中橫梁及橋面板等。
3預應力張拉
該橋的主要特點是剛性拱柔性系桿，整個橋梁的恒載及所承受的活載在每片拱肋上產生的水平推力，由置于體外的12束高強度低松馳鋼絞線(標準強度Rby=1860MPa)來承受。由于鋼絞線束較長，編束時應做到梳理順直，防止交叉扭結，每隔1.5m用鐵絲綁扎牢固。為了不影響航道的通行，需作一水平向索梯，以支撐鋼絞線，穿束采用卷揚機牽引。?
由于該橋系梁是柔性的，在橋面系未形成整體前，鋼絞線的張拉力直接作用于拱肋上，在系桿張拉力大于橋梁自重產生的水平推力時，拱肋將產生負彎矩；拱肋主要是承受壓力的，所以預應力張拉前一定要認真計算，使每一批鋼絞線張拉力控制在一定范圍(一般可略大于恒載產生的水平推力)，同時注意觀測，嚴格控制拱腳的位移；在橋面系形成整體后，張拉鋼絞線至設計噸位。?
由于該橋預應力束為體外束，且安裝橋面系需時較長，所以在每束鋼絞線張拉到設計噸位后，立即壓漿，以防錨具受力時間較長而產生滑絲，壓漿采用50#水泥漿摻適量膨脹劑和環(huán)氧樹脂。
