拱桥的施工方法简述

拱桥的施工方法简述

国内早期在拱桥无支架施工中主要采用缆索吊装法，但缆索吊装的吊装能力有限，一般在30～40t以下，最大的吊装能力在70t附近，且随缆索跨径的增大，吊装能力的提高越显困难。缆索作为施工设备，其设备费用也很大。有一种说法称拱桥施工是“建三座桥，拆两座桥，剩一座桥”，建三座桥指的是缆索吊装设备（相当于悬索桥）、通行便桥和要建的拱桥。为利用缆索设备实现拱桥跨度的增加，我国在70年代修建了大量的双曲拱桥。

双曲拱桥的主拱圈由拱肋、拱波、拱板组成，先架设拱肋，后放置拱波，再现浇拱板，截面的效率较高，在施工上采用了“化整为零，集零为整”的方法，是典型的自架设体系中的截面增大法。

双曲拱桥由于整体性较差，易于开裂，且费工费时，在80年代以后已基本上不建了。随后发展的轻型拱桥，如桁架桥、刚架桥，除结构本身属于墩支桥的原因外，其施工方法没有突破，使其跨越能力基本上局限于百米以下。

在70年代末期和80年代，我国修建的拱桥主要是箱拱桥。箱拱桥的主拱圈挖空率高、截面抗弯抗扭能力强，是大跨径拱桥的合适型式，但是由于吊装质量大，使跨径未能有大的突破。1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥，跨径为150m，采用缆索吊装施工，吊装质量达70t，这一吨位基本上是我国缆索吊装设备的最大吨位，因此，采用缆索吊装设备吊装对更大跨径的钢筋混凝土箱拱显得无能为力。1982年四川攀枝花宝鼎大桥建成，该桥采用的是支架法，跨径达170m。该桥施工采用钢拱架

上分环浇筑拱圈混凝土，下环与拱架共同作用承担后续浇筑的上层拱圈荷载，因此，其拱架属于半刚性拱架，其施工方法已体现了自架设方法的思想。1980年建成的四川涪陵乌江大桥，采用我国首创的平面转体施工工法，使跨径跃上200m大关。

平转法的应用无疑为拱桥无支架施工开辟了新的道路，为拱桥的发展注入新的活力。但转体施工法不属于自架设方法，当跨径增大以后，转体质量很大，转体施工工艺复杂，转盘圬工量大，因此也无法实现更大跨径的突破。

与此同时，国外钢筋混凝土拱桥的最大跨径已达390m，它是1980年南斯拉夫建成的KRK大桥。国外大跨度钢筋混凝土拱桥的施工方法主要采用悬臂施工方法，它是受预应力混凝土梁式桥的悬臂施工法影响而发展起来的，主要有悬臂浇筑法、悬臂拼装法、悬臂斜吊法等。比较典型的如：KRK大桥适用悬臂拼装法；日本的外津桥（跨径170m）采用悬臂浇筑法；南非的Bloukrans桥（跨径272m）采用县臂扣挂法等等。县臂施工法解决了大跨径拱桥无支架施工的问题，但由于成桥后拱的受力是受压为主的压弯结构，因此悬臂施工时只能将拱作为施工过程悬臂梁的下弦，需要有较多的临时设施（主要是受拉构件）作为悬臂梁的上弦，因而施工费用较高，在我国未能得到推广应用。

劲性骨架施工法是国外早期采用的无支架施工方法之一，是传统骨架法的演变和发展。劲性骨架具有较大的强度与刚度，又称为刚性骨架，在施工时起施工支架的作用，承担现浇混凝土的自重，但骨架埋设于混凝土之中，施工后不予拆除，国内又称为埋置拱架法，日本称其为米兰法。拱圈混凝土达到强度后，在后继的施工过程和成桥后的受力中，劲性骨架又作为结构的一部分，因此又称为型钢混凝土结构，或钢骨钢筋混凝土，或劲性钢筋混凝土，英文为Steel Reinforced Concrete,简称SRC。从施工过程的结构形成来看，它属于结构组分不断增加的自架设方

法，即截面增大法。1929年德国跨径130m的Echclsbach桥采用此法建成。用劲性骨架法建成的跨径最大的拱桥是西班牙的Esla桥，跨径达到210m。

然而，劲性骨架方法耗用钢材多，这些钢材主要是为了满足施工需要，在成桥受力中所起作用很小，因此，单纯采用劲性骨架方法修建钢筋混凝土拱桥，因其经济原因，在此后一段时间内较少采用。70年代，日本在一些拱桥施工中采用了拱脚段采用悬臂施工、拱顶段采用劲性骨架的组合施工方法，这样缩短了混凝土结构悬臂的长度，也减轻了悬臂的质量，然后悬拼或吊装中段的劲性骨架，很快形成拱结构，最后现浇中间段的混凝土，形成主拱圈，这样，劲性骨架的跨径不大，耗用钢材也不多。因此，这种组合施工方法具有较好的经济性，也使所施工的拱的跨径较大。1981年建成的日本佐宇川桥，跨径204m，采用了悬臂斜吊加劲性骨架的施工方法。1989年建成的日本别府明矾桥，跨径为235m，采用了悬臂拼装加劲性骨架的施工方法。第三章第二节所介绍的青叶大桥也是用悬臂斜吊加劲性骨架的方法施工的，其跨中段的劲性骨架采用了钢管骨架。

由于长期以来我国的钢产量偏低、单价相对较高，所以采用型钢的劲性骨架施工方法在我国不符合经济性原则，为些，我国探索应用半劲性骨架的施工方法。半劲性骨架施工法的钢骨架用钢量较少，骨架的刚度与强度不足以单独承担主拱圈的全部混凝土自重，因此施工过程中采用公环浇筑混凝土的方法，并采用竖琴式地锚施加假载，以使劲性骨架受均匀。1980年辽宁省建成了跨度60m的蚂蚁沙桥为首座采用半劲性骨架的施工方法。随后，这一方法得一了应用与发展，采用此法建成的拱桥有十余座，其中跨径较大的有辽宁丹东沙河口大桥和四川宜宾小南门金沙江大桥。

沙河口大桥为跨径156m的中承式箱肋拱，于1982年建成。四川宜宾南门金沙江大桥也是中承式肋拱，其跨径达到240m曾一度成为我国跨径最大钢筋混凝土拱桥。

尽管我国对半劲性骨架施工方法组织力量进行了攻关，基本解决了其设计与施工的关键技术问题，然而，由于其技术要求较高，推广应用难度较大，而且随跨径增大，其施工难度越显突出。采用钢管作为劲性骨架，由于钢管的刚度较之型钢有很大的提高，才使得这一方法得到真正的发展。

这里顺便提出，1971年我国在福建龙（龙岩）—坎（坎市）铁路线上曾建成一座钢筋混凝土管芯拱桥—永安桥。永安桥主孔净跨56m，净矢高16m，边孔净跨30m，全长132.9m，桥高43m。为解决无支架施工问题，主拱圈采用3根φ100×10cm的20号钢筋混凝土预制管芯，外包17号混凝土组成高1.45m、宽4.6m的空心矩形截面。管芯整根预制，分为12节吊装，每节重2~5t，用两台5t缆索设备悬臂吊装，合拢后挂模板分两层四段浇筑外包混凝土。该桥在运营中发现，拱顶底面沿管芯出现纵向裂纹，宽度在0.1mm以内，长度0.2~0.5m，少数长达1m。分析其原因主要是混凝土收缩及管芯下缘外包混凝土较薄，此外，拱项部分有一条贯通的工作缝裂开，形成铰的作用，改变了拱圈的受力状态。