大跨度桥梁施工技术

浅议大跨度桥梁施工技术
摘要：大跨度桥梁比中、小跨度桥梁施工更复杂、工期更长、造价更大，因而建造大跨度桥梁施工技术和要求也更高。

本文分析了大跨度桥梁的施工技术与控制方法，并结合大跨度拱桥、斜拉桥和悬索桥的施工特点对关键技术进行了阐述。

关键词：大跨度；拱桥；斜拉桥；悬索桥；施工技术
目前，一般将单跨跨径超过100m的桥梁称为大跨度桥梁。

大跨度桥梁是随着科技水平的提高、经济的发展、交通的需要而出现的，当今世界上已建成最大跨度的桥梁是日本明石海峡大桥（悬索桥，1998年通车），主跨度为1991m；挪威松恩大桥规划主跨度3700m，若建成将成为世界上跨度最大的桥。

此事在过去是无法想象的，因为照今天的标准200多年前世界上还没有大跨度桥梁。

大跨度桥梁主要采用梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥和组合体系桥（如拱梁组合体系等）桥型。

建造大跨度桥梁的施工方法有多种，并且不同桥型的施工方法也有差异，就大跨度桥梁来说，施工技术在桥梁建造中起着关键的作用，因此分析和总结先进的造桥施工技术，对于提高桥梁建造水平和质量是很有帮助的，因此本文结合大跨度拱桥、斜拉桥和悬索桥分析了施工技术与控制方法。

1 大跨度拱桥施工技术
1.1 拱桥类型
拱桥造型美观，而且有较大的跨越能力，在跨径100～600m范围内竞争力较强，它有3种结构形式[1]：上承式、中承式和下承式，
如图1（a）、（b）和（c）所示。

根据材料划分，拱桥可分为钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥、钢拱桥、石拱桥等。

目前，世界上跨度最大的拱桥是重庆朝天门长江大桥（中承式钢拱桥，2009年通车），跨度达到552m。

1.2 拱桥施工技术
拱桥施工方法有支架施工与无支架施工两类。

跨度不大的石拱桥、钢筋混凝土拱桥常采用支架施工法。

对于大跨度拱桥，为减少拱架变形及混凝土收缩而引起混凝土开裂，需采取分段或分环分段的方式浇筑。

无支架施工主要采用悬臂施工法、劲性骨架施工法、转体施工法几种。

悬臂施工法是由拱脚向拱顶方向逐段浇筑或拼装预制拱段，并于拱顶合龙，悬浇采用挂篮浇筑施工，悬拼主要利用缆索吊装预制拱段。

劲性骨架施工法是在钢管混凝土施工基础上发展而来，在钢管外包混凝土，先前的钢管及内灌混凝土作为劲性骨架。

转体施工法是预先在两岸预制或拼装好两个半拱，然后转体合龙。

按照转动方式分为平面转体法、竖向转体法和平竖结合转体法。

1.3 拱桥施工控制
拱桥形式多样，施工方法各异，因而控制方法也有差别。

一般主要在主拱圈形成和拱上结构形成两个阶段进行控制。

主拱圈形成阶段主要控制标高、拱圈受力及稳定性。

拱架施工的桥梁先要准确计算拱架的预拱度，浇筑过程中要监测拱架及已浇筑部分的变化和影响，及时对偏差进行分析并实时调整。

悬臂施工是分段施工的，前一段对后一段造成影响，并且已成型部分难以调整，所以每施工一
段都要监测并预测下一段的情况，偏差超出预期要及时调整。

劲性骨架施工控制较为复杂，因为施工中体系要进行多次转化，结构挠度和应力变化幅度非常大，所以要制定周密的监控计划。

控制方法主要有外力平衡法和多点均衡法，前者又包括锚索加载法、水箱加载法及斜拉扣挂法，都是通过外加荷载来控制和干预拱圈的变形和受力；后者不施加外力，而是通过分块、分环，达到均衡受力和变形的效果。

缆索吊装预制段拼装控制也较复杂，因为拱肋形成前结构为多铰状态，纵、横向稳定性都很差，主要控制措施是通过调整扣索张力控制接头标高，设置足够浪风索来增大横向稳定性，通过下拉索或多点下锚控制纵向稳定性。

转体施工控制重点在合龙时机、状态监测及采取其他适当措施。

2 斜拉桥施工技术
2.1 斜拉桥类型
斜拉桥与悬索桥都属索桥，通过或固定于索塔上的斜索的拉力承担桥梁与桥面的荷重，由于桥面受到拉索的作用而处于预应力状态，是仅次于悬索桥的大跨度桥型。

按照塔的数量，有双塔三跨、单塔双跨与多塔多跨等型式；根据横向索面布置方式分为单索面、双索面和三索面3种形式；以索立面布置分为放射形、竖琴形、扇形和星形4种，如图2（a）、（b）、（c）和（d）；按照造桥材料分为钢桥、混凝土桥及钢混结合桥等。

目前，已建成跨度最大斜拉桥是海参威的俄罗斯岛大桥（2012年通车），中央跨度为1104米。

2.2 斜拉桥施工技术
斜拉桥施工包括索塔施工、主梁施工、拉索施工和桥面系施工几部分，下面以混凝土索塔进行简要说明。

索塔施工方法包括搭架现浇、预制吊装、爬模法、滑模法和翻模法等，如采用爬模法需设立爬架系统、提升系统和模板系统。

由于大量拉索需要锚固在索塔上，所以锚固区的施工是重点之一，要保证位置精确。

另外，塔柱悬臂时为防止柱底混凝土开裂，需设置临时水平约束或支撑，待建成后再拆除[2]。

主梁施工方法可采用支架法、索缆法、顶推法、悬臂法和转体法等，一般多采用无支架施工方法。

大跨度斜拉桥拉索较长且重，需根据索长选用不同的施工方法，常见方法有吊点法（单吊点、多吊点）、吊机安装法、导索法和分步牵引法等。

2.3 斜拉桥施工控制
斜拉桥施工控制的主要目标是确保施工安全、顺利合龙、内力控制最优及线形符合设计要求。

在主梁悬臂施工时，首先要保证主梁线形和顺、正确，所以施工中以标高控制为主，索力控制为辅；二期恒载时则以索力控制为主。

另外，还要根据主梁特性进行选择，若主梁刚度较小，应以高程控制为主；主梁刚度较大，则以索力控制为主。

索力控制方法有一次到位法和分次到位法两种。

施工控制有开环控制、反馈控制和自适应控制三种，预应力混凝土斜拉桥以后面两种较为适合。

4 悬索桥施工技术
4.1 悬索桥构造
悬索桥是以吊挂的索缆承担桥面和梁的重量，与斜拉塔类似悬索
桥也有索塔，主索缆就是挂在索塔上，其两端锚固于锚碇或边跨加劲梁上（自锚式悬索桥）。

悬索桥可以适应各种跨径，尤其在跨度600m以上更有竞争力。

构造由索塔、主缆、加劲梁、锚碇、吊缆（杆）和桥面系等组成。

4.2 悬索桥施工技术
悬索桥的施工包括索塔施工、锚碇施工、猫道架设、索鞍安装、主缆架设、整形索夹安装、吊索安装、加劲梁施工和桥面系施工等。

悬索桥索塔有钢塔和钢筋混凝土塔之分，其施工方法与斜拉桥类似。

锚碇分重力式和隧道式两种，前者采用大体积混凝土浇筑，并在混凝土中设立钢锚固架；后者开凿岩石成洞，放置锚固架后灌注混凝土。

猫道是架设于主缆下用于主缆、吊缆作业的临时工作缆桥，为了便于左、右猫道互通，相隔一定距离设置横向通道。

索鞍用于支撑主缆，分别安装于索塔顶部和锚碇上。

主缆架设时先架设引导索，由引导索牵出牵引索，再牵引主缆索股，入鞍后紧缆、缠缆。

加劲梁的架设可采用浮吊、缆载起重机架设。

4.3 悬索桥施工控制
悬索桥施工控制以先期控制为主[3]，包括施工前构件无应力尺寸控制，如主缆、吊杆、索鞍、索夹等尺寸精确控制，施工中控制包括各阶段几何形状、内力计算、误差量测和调整等，通过辅助性试验和理想状态下的模拟计算校核设计数据。

控制工程是包括施工、观测、修正、预测和调整的循环过程。

5 结语
虽然大跨度桥梁的施工技术和要求比中、小跨径桥梁更复杂、严格，但施工的原则是一致的，需要精心准备、精心施工和严格监控。

随着大跨度桥梁的不断建设，施工技术理论和方法也必将得到不断的完善和提高。

参考文献：
[1]季文刚，王淑红. 大跨度拱桥类型及设计施工要点[j]. 电网技术，2012（06）：303-308.
[2]郭宾. 大跨度桥梁施工技术探究[j]. 山西建筑，2013，39（17）：186-188.
[3]郑平，胡奇. 悬索桥监控的方法和内容的几点探讨[j]. 商品与质量：学术观察，2012（04）：233.。