毛華祥 劉璇

摘要：鋼筋混凝土拱橋因其成本低、結(jié)構(gòu)可靠、造型美觀等特點在我國得到了廣泛的應(yīng)用。在鋼筋混凝土拱橋的施工工藝中，懸臂澆注法因為造價低、施工工藝簡單、能適應(yīng)各種施工場地的優(yōu)點，在工程中得到了越來越多的應(yīng)用。懸臂澆注法常使用塔架、斜拉索等。而懸臂澆注法所使用的掛籃是其技術(shù)要點和難點，也是施工的組要設(shè)備。本文對懸臂澆注施工工藝作一介紹，探討掛籃的的結(jié)構(gòu)及設(shè)計要求，促進其在我國拱橋施工中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土拱橋；懸臂澆注；掛籃

我國拱橋歷史悠久，一千多年前建成的趙州橋早已蜚聲世界。拱橋的結(jié)構(gòu)形式豐富多樣，即有實用性又有觀賞性，多年來在技術(shù)和藝術(shù)上取得了巨大的成就。隨著時代的發(fā)展，拱橋也經(jīng)歷了巨大的變化，以前的拱橋多為石拱橋，用巨大的石塊堆砌而成，而現(xiàn)在的拱橋多用鋼筋混凝土澆筑而成。鋼筋混凝土因為施工工藝簡單、工程成本低、適應(yīng)各種工程條件而得到了廣泛的應(yīng)用，可以滿足大部分拱橋的施工要求，并且對于一些大跨度的拱橋同樣適用。在我國，鋼筋混凝土拱橋的施工通常采用支架將預先做好的預制塊拼裝起來形成拱橋的主體結(jié)構(gòu)。但是在一些條件嚴苛的峽谷或河流上卻遇到困難，預制塊重量大，轉(zhuǎn)體困難，建立臨時支架困難等。在國外，鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注法因其經(jīng)濟、施工簡單等特點得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)可以借鑒其先進的經(jīng)驗。

1 懸臂澆注法要點分析

1.1 施工方法

在施工過程中，由于拱橋的拱圈在未完工時無法承受懸臂產(chǎn)生的彎矩，因此在澆注過程中需要借助臨時支架進行穩(wěn)定。通常，在工程中采用桁架懸澆法和臨時索塔懸澆法。桁架懸澆法采用立柱、臨時拉索、橋面板、已澆注段來形成桁架，使拱肋保持穩(wěn)定。臨時索塔懸澆法采用臨時索塔、臨時拉索來保持懸臂的穩(wěn)定。如圖1所示。

但是當拱橋跨度很大時，拱肋長度也會變得很大，桁架懸澆法會出現(xiàn)連接困難的問題，并且會大幅增加成本和施工難度。所以采用臨時索塔懸澆法更加適宜。

1.2 對掛籃的要求

鋼筋混凝土拱橋的懸臂澆注法有一個難點就是拱圈在施工的時候使用的掛籃技術(shù)。其掛籃在施工的時候結(jié)構(gòu)和受力情況都和普通的梁式橋梁大不相同。一般情況下，由于拱圈是圓弧形，掛籃在施工進程中在拱圈的各個位置上受力情況是不一樣的，這就要求掛籃能在各種不同的角度上都能承受較大的應(yīng)力變化。一般而言，大跨度的拱圈要求采用輕型的設(shè)計，由于截面積小，承受剪力和彎矩的能力要比普通梁式橋梁要小，這就要求在拱圈上移動的懸臂要有較小的自重，以免對拱圈造成破壞。并且輕型的拱圈設(shè)計容易產(chǎn)生變形，這就要求掛籃有較大的剛度，減小拱圈的變形，方便控制。

2 掛籃設(shè)計要點

首先，掛籃的設(shè)計要根據(jù)拱橋設(shè)計的情況來設(shè)計。按照拱橋的主拱圈的弧度和主拱圈的橫截面形狀來設(shè)計掛籃的結(jié)構(gòu)，以便使掛籃能夠在住拱圈上“行走”。

掛籃的設(shè)計要實現(xiàn)兩個基本的目標：首先，掛籃最主要的用途就是載重，掛籃作為懸臂澆注法中最主要的設(shè)備要在施工過程中承受當前澆注的拱肋塊的重量。其次，掛籃要實現(xiàn)在拱肋上行走的功能。隨著工程的不斷進行，掛籃要不斷地在拱肋上從兩邊向中間“行走”，以實現(xiàn)拱肋的對接。掛籃在腳處時，拱圈與水平面夾角約為45°，此時掛籃的桁架傾斜角度最大。當拱圈在拱頂合龍?zhí)?，拱圈與水平面保持平行，掛籃桁架的傾斜角度最小。在設(shè)計掛籃結(jié)構(gòu)的時候，要考慮這兩種極限情況。

一般工程中，掛籃設(shè)計有三角形和菱形兩種結(jié)構(gòu)。但考慮到三角形結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、能承受更大的應(yīng)力，剛度大等特點。本文考慮采用下承式三角形結(jié)構(gòu)的掛籃。其主要由以下幾部分系統(tǒng)構(gòu)成。（1）承重結(jié)構(gòu)，承擔構(gòu)件塊和掛籃自身的重量。（2）錨固系統(tǒng)，用來固定掛籃，在施工的時候要求掛籃不能移動。（3）行走系統(tǒng)。（4）模板系統(tǒng)。（5）止推系統(tǒng)，能推動掛籃在拱圈上行走和停止。

3 掛籃的安裝和測試

掛籃的各個結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組裝完成后，應(yīng)該進行全面的質(zhì)量和安全檢查。并且要對掛籃做負載實驗，用來測定掛籃各部分的形變量，嘗試消除掛籃的永久形變量。在拱圈的拱腳部位完成第一部分澆注并得到設(shè)計的強度后就應(yīng)該開展掛籃的安裝工作，安裝的時候要時刻注意掛籃及拱腳的安全，在周圍應(yīng)設(shè)防護網(wǎng)，確保施工順利完成。

在安裝完成后應(yīng)對掛籃進行試壓，這是為了檢驗掛籃在實際工作中的性能和安全性，消除掛籃結(jié)構(gòu)中的非彈性形變。試壓一般采用試驗臺加壓法。試驗臺加壓法即將新安裝好的掛籃利用試驗臺測試桁架的承壓性能。試驗臺可以是橋臺或者承臺。在測試過程中，要記錄千斤頂逐步加壓的變化情況，測出掛籃的彈性力學參數(shù)，作為控制懸臂澆注的依據(jù)。

4 鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工工序

4.1 一般施工工序

在拱腳的墩頂澆注最初的0號段，并設(shè)置臨時固定設(shè)施，在0號段上安裝掛籃，從拱圈的兩側(cè)依次對稱地分段澆注拱圈主梁至合龍前段。在合龍段可以使用簡支的掛籃托架澆注。直至將整個拱圈澆注完成。其他施工工序按設(shè)計要求進行。

4.2 澆注方法

掛籃的設(shè)計在保證掛籃強度的同時要能方便地進行施工工作。向前移動過程，在之前澆注的混凝土達到設(shè)計強度后，就可以開始進行掛籃的移動工作。將中橫梁預應(yīng)力吊桿和其與后橫梁上扣在箱梁孔道內(nèi)的止推裝置解除，釋放約束裝置；依靠設(shè)置在箱梁軌道上的千斤頂推動掛籃滾輪在軌道上向前行進。在千斤頂回油時，使用軌道之間的斜撐止推，如此不斷交替工作，可以順利保證掛籃緩慢向前移動。當掛籃到達預定位置后，將抗剪裝置固定在預留的孔道內(nèi)，固定中橫梁以及后橫梁，使斜撐頂住頂橫梁，做好錨固定位，使掛籃到達預定的工作位置，當一切都準備完畢后，就可以開始下一段懸臂的澆注了。

4.3 合龍段的施工

在合龍段處施工時和之前的施工有所不同，此時已經(jīng)不再需要掛籃來協(xié)助施工。具體施工工藝如下。在合龍段，首先拆除其中的一個掛籃。將剩下的一個掛籃行走跨過合龍段到達另一邊懸臂的橫梁上。這樣就形成了一個掛籃跨越兩個懸臂的情況，形成合龍段的主要施工支架。為了保證合攏段施工的質(zhì)量。合攏段的長度應(yīng)該盡量縮短，一般在1.4m至2m。合龍在地溫時進行，在合攏段混凝土中加入減水劑、早強劑使混凝土盡早倒到設(shè)計強度。合攏段需要采取臨時加固措施，使用勁性鋼在合攏段上下部做支撐，待合攏段混凝土達到設(shè)計強度后方可拆除。

結(jié)束語

鋼筋混凝土拱橋有著經(jīng)濟、施工工藝簡單、能適應(yīng)多種工程地質(zhì)環(huán)境等特點，得到越來越多的應(yīng)用。而懸臂澆注施工法使用簡單易操作的機械設(shè)備，避免大量的施工設(shè)備就可以完成各種跨越深谷、寬闊河流的大跨度橋梁的建造，在鋼筋混凝土拱橋中得到了廣泛的應(yīng)用。

研究和探討懸臂澆注法有利于這種簡單易行、經(jīng)濟合理的橋梁施工方法在我國推廣，掛籃的設(shè)計和測試是其中關(guān)鍵的部分。必須保證掛籃設(shè)計合理，符合橋梁拱圈的力學特性。這樣才能在長期的施工過程中得到最好的效果。

參考文獻：

[1]李曉斌，楊永清，蒲黔輝等.鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工模型試驗研究[J].西南交通大學學報，2007，42（5）：526-530.

[2]李曉斌.大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工控制與模型試驗研究[D].西南交通大學，2008.