王淑媛

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

勁性骨架法本是一種修建大跨度拱橋的老辦法，建于1942年的西班牙埃斯拉(Esla)橋就是采用型鋼勁性骨架法建造的。近年來(lái)，因采用高強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)的鋼管混凝土作為骨架材料，使這一方法得到了更廣泛的使用。

重慶萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋?yàn)殇摴芑炷羷判怨羌茕摻罨炷凉皹?，主孔凈?20 m，矢跨比1/5，橋面總寬為24 m;主拱圈為單箱三室的箱形截面，拱圈高7 m，寬16 m，頂、底板厚40 cm，頂、底、腹板在拱腳附近區(qū)域變厚，鋼管勁性骨架成拱;拱上結(jié)構(gòu)為14孔30 m的預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T形梁;橋臺(tái)為由拱座、水平撐和立柱三部分組成的紕臺(tái)結(jié)構(gòu)。

全橋的施工步驟:場(chǎng)地布置，主橋臺(tái)施工，主、引橋墩施工，主拱圈鋼管勁性骨架加工及運(yùn)輸，勁性骨架安裝及控制，主拱圈混凝土施工，拱上立柱和T形梁施工，橋面系施工。

1 勁性骨架的制作

勁性骨架分為36個(gè)節(jié)段，由5個(gè)桁片組成，每節(jié)段長(zhǎng)13.0 m，寬15.6 m，高6.45 m。勁性骨架桁段齒合加工順序?yàn)?精確放樣，繪制加工大樣圖;組焊桁片，檢查驗(yàn)收;以5個(gè)桁段為一組，布置兩個(gè)65 m長(zhǎng)的半長(zhǎng)線臺(tái)座，由拱腳至拱頂分別齒合制作阿端勁性骨架;在臺(tái)座上按順序?qū)⒏麒炱ㄌm盤用螺栓連接，加橫向聯(lián)系桿件定位，依次組焊桁段;加工完成一個(gè)桁段，經(jīng)驗(yàn)收合格后，將前4個(gè)桁段移出臺(tái)座，將第5個(gè)桁段移至臺(tái)座前端作為基準(zhǔn)段;調(diào)整臺(tái)座拱度，齒合制作相鄰的另外4個(gè)桁段，如此循環(huán)加工，直至每個(gè)臺(tái)座剩下拱頂3個(gè)桁段，組焊前2個(gè)桁段，最后一個(gè)桁段留至下一道工序;將每個(gè)臺(tái)座的最后二個(gè)桁段移至一個(gè)臺(tái)座上，安裝拱頂合龍段“抱箍”(抱箍為消除溫度變形及加工、安裝尺寸誤差而設(shè)的構(gòu)造)，在臺(tái)座上“預(yù)合龍”，組焊最后2個(gè)桁段。

2 勁性骨架的安裝

本橋勁性骨架安裝的實(shí)質(zhì)是用纜索吊機(jī)懸拼一座由36個(gè)桁段組成的拱形斜拉橋。纜索吊機(jī)采用萬(wàn)能桿件拼裝的單向鉸支座雙柱式門形索塔，勁性骨架的扣索、錨索統(tǒng)一采用365碳素鋼絲輔以鐓頭錨，36個(gè)桁段以每懸拼3段為一單元，安裝一組扣索。

勁性骨架的安裝分為三個(gè)階段:拱腳定位段，中間段和拱頂段。其中拱腳定位段和拱頂合龍段最關(guān)鍵，難度較大。

安裝程序如下。

(1)按工廠加工好的第l段勁性骨架的各弦管幾何尺寸精確測(cè)量放樣，在主拱座預(yù)留孔內(nèi)埋設(shè)起始段定位鋼管座;

(2)起吊第l段骨架，將各弦管嵌人拱座定位鋼管座，安裝臨時(shí)扣索;

(3)起吊第2段骨架，與第1段骨架精確對(duì)中，鋼銷定位，法蘭盤螺栓連接，安裝臨時(shí)扣索，初調(diào)高程;

(4)第3段骨架吊裝就位，安裝第1組扣、錨索，拆除臨時(shí)扣索，調(diào)整高程和軸線;

(5)懸臂安裝第4段骨架，第5段骨架就位后安裝臨時(shí)扣索;

(6)吊裝第6段骨架，安裝第2組扣索，拆除臨時(shí)扣索，調(diào)整高程和軸線，觀測(cè)索力和骨架應(yīng)力;

(7)同法安裝每岸笫7～第l 8段骨架及第3～第6組扣索;

(8)精確丈量拱頂合龍間隙，據(jù)以加工合龍段嵌填鋼板，安裝拱頂臺(tái)龍“抱箍”，實(shí)現(xiàn)勁性骨架合龍;

(9)拆除扣、錨索，勁性骨架安裝完成。

3 主拱圈混凝土施工

對(duì)于大跨度拱橋的就地澆筑施工方案，一般都遵循分環(huán)、分段、均衡對(duì)稱加載的總原則進(jìn)行縱向加載設(shè)計(jì)。

對(duì)勁性骨架而言，主拱圈混凝土澆筑施工過(guò)程實(shí)際上是在拱形支架上進(jìn)行加載的過(guò)程。為避免拱圈施工中早期成形的混凝土產(chǎn)生裂縫，保證先期形成的混凝士和勁性骨架共同承載，拱圈施工中可采取錨索加載法、水箱加載法和斜拉扣掛法等外力平衡法及多點(diǎn)平衡澆筑法的無(wú)外力平衡法控制勁性骨架的變形，以保證拱圈混凝土施工的順利進(jìn)行。

錨索加載法是在勁悱骨架反彎點(diǎn)以上部分設(shè)置拉索，拉索的另一端和地錨連接起來(lái)，中間設(shè)拉力張緊器，混凝土施工中通過(guò)對(duì)拉索施力達(dá)到對(duì)勁性骨架變形的控制。

水箱加載法是在澆筑拱圈混凝土?xí)r，在拱圈頂部布置水箱，隨著拱圈混凝土澆筑面的推進(jìn)，根據(jù)拱圈特征、斷面變形的觀測(cè)值，結(jié)合應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)情況，通過(guò)對(duì)水箱加、放水實(shí)現(xiàn)對(duì)拱軸線豎向變形的控制。

斜拉扣掛法是在拱圈適當(dāng)位置選取扣點(diǎn)，用鋼絲繩作為扣索與兩岸臨時(shí)塔架相連，在混凝土在混凝土澆筑過(guò)程中，根據(jù)各斷面的應(yīng)力情況進(jìn)行扣索的張拉或放松，以減少各澆筑階段混凝土所產(chǎn)生的彎矩，將應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)從拱腳到拱頂連續(xù)澆筑混凝土。

多點(diǎn)平衡澆筑法是將拱圈橫向分塊、徑向分環(huán)、縱向分段，施工時(shí)，按加載設(shè)計(jì)所確定的方案進(jìn)行多點(diǎn)均衡澆筑混凝土，使拱受力、變形及穩(wěn)定狀態(tài)在允許范圍內(nèi)。

在本橋的加載沒(méi)計(jì)中，考慮了二、四、六工作面對(duì)稱、同步澆筑順序的多重方案，即考慮是從兩拱腳向拱頂?shù)幕炷翝仓?，還是拱圈縱向分成四個(gè)或六個(gè)點(diǎn)同時(shí)向拱頂進(jìn)行混凝土澆筑，結(jié)論是“二工作面”澆筑法會(huì)使勁性骨柴發(fā)生大幅度的起伏變形，弦桿內(nèi)力絕對(duì)值大，壓力超過(guò)了承載能力且有較長(zhǎng)的拉力區(qū)段;“四、六工作面”澆筑方案中的弦桿內(nèi)力都在壓力區(qū)內(nèi)，撓度曲線起伏也不大;經(jīng)比較，“六工作面”的澆筑方案最為理想。

依據(jù)“六工作面”的混凝土澆筑方案，確定的主拱圈的混凝土澆筑程序?yàn)?①壓注鋼管混凝土;②澆筑中箱底板混凝土;③澆筑中箱下1/2腹板混凝土;④澆筑中箱上1/2腹板混凝土;⑤澆筑中箱頂板混凝土;⑥澆筑兩側(cè)邊箱底板混凝土;⑦澆筑邊箱下3/4腹板混凝土;⑧澆筑邊箱上1/4腹板及頂板混凝土。混凝土的每次澆筑，沿全橋形成了一鋼筋混凝土環(huán)，在一定齡期將參與骨架受力，承受下一環(huán)混凝土的重量和施工荷載。

主拱圈完成后即可進(jìn)行拱上立桂、T粱和橋面系的施工。