大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂浇筑施工关键技术汇编.doc

大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂浇筑施工要点技术汇编大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂浇筑施工要点技术尹洪明 郭军 肖霑（中交一公局四公司 广西南宁530000）大纲:钢筋混凝土拱桥悬臂施工法分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法两大类 悬臂浇筑法主要采用挂篮悬臂浇筑施工，依照国内外目前的工艺技术又能够分为采用塔架斜拉扣挂法和悬臂桁架浇筑法而悬臂浇筑法施工的拱桥在国内日前仅建成 3座，都采用塔架斜拉扣挂法施工，且由于施工情况又存在不一样，技术理论不够完满，整体还处在起步阶段， 为进一步完满悬臂浇筑拱桥的施工技术， 本文以在建的马蹄河特大桥为背景，议论大跨度塔架斜拉扣挂法悬臂浇筑拱桥的要点施工技术控制要点词:悬臂浇筑 斜拉扣挂 箱拱 挂篮 索力优化 施工技术0 前言拱桥是一种以受压为主的结构 ,受力合理, 外形雅观, 是我国公路上广泛采用的一种桥梁系统随着钢筋混凝土的出现，拱桥的施工技术获取提升，超越能力增大，大跨度混凝土箱拱造价廉价、施工方便、养护简单，在我国适合贵州、广西、云南等多山地区限制混凝土箱拱跨度的一个重要要素是施工方法，拱桥的施工方法一般有缆索吊装法、劲性骨架法、转体施工法、悬臂施工法、悬臂施工与劲性骨架组合法等。

小跨度箱拱能够采用支架施工或分多个节段吊装，随着跨度增大，山区沟谷多，环境条件限制，提出采用的悬臂施工法更能适应山区拱桥发展悬臂法分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法， 我国钢筋混凝土拱桥发展在 20世纪70年代获取提升，陪同无支架缆索吊装技术的成熟和设计方法进步， 才逐渐出现了大跨度的钢筋混凝土悬臂拼装拱桥 90年代后先后建筑了跨度最大的中承式钢筋混凝土——广西邕林邕江大桥（ 312m,1996年）和世界第一跨的钢管混凝土劲性骨架钢筋混凝土拱桥——重庆万州长江大桥（420m，1997年）可是，随着时间发展，国家对工程质量、技术要求更高，悬臂拼装法需要足够大的预制空间和吊装能力，且成拱后拱圈接头多，整体性不高，在进几年开始推广挂篮悬臂浇筑施工的钢筋混凝土拱桥， 由于主拱圈采用挂蓝浇筑一次成形、 无需分环、工艺简单、整体性好、施工中横向牢固和抗风性能好、 运营阶段养护花销低、 长久性好的特点而在外国，20世纪60年代就开始采用悬臂浇筑施工拱桥，目前施工技术已经比较成熟，最大跨径由德国2000年建筑的WildeGera桥，跨径252m，我国建成挂篮悬浇拱桥仅有三座，2007年净跨150m的白沙沟1#大桥、2009年净跨182m的新密地大桥，2010年净跨165m的/木蓬特大桥，以及在建净跨 180m的马蹄河特大桥，且都采用斜拉扣挂悬臂浇筑施工。

1工程简介马蹄河特大桥位于贵州省德江县境内， 是沿河至德江高速公路建设的要点工程， 该桥为上承式钢筋混凝土空腹箱型拱桥，桥跨部署为 2×30mT梁+180m主跨+2×30m预制T梁，主跨桥面板为 15×13m空心板，全桥长 327.595m，分左、右幅主桥为钢筋混凝土箱形拱桥，净跨径180m，净矢高 32m，净矢跨比 1/5.625，拱轴系数 1.756，为等高截面悬链线拱，拱圈截面为单箱双室，横向宽 7.5m,高3.3m，整个拱箱分 29个节段施工，其中两岸各设一个拱脚现浇段，采用“斜拉支架法”施工，拱顶设一个吊架浇筑合拢段， 拱圈2-14#节段采用挂篮进行浇筑，其中 2#节段长度最长，为 7.579m，3#节段重量最大，为 221.5t设计荷载公路I级，主桥抗震烈度按 7度设防,桥型立面部署图如图 1所示图1马蹄河特大桥桥型立面部署图（尺寸单位： cm）2 塔架斜拉扣挂悬臂浇筑法马蹄河特大桥主拱圈采用挂篮悬臂浇筑施工完成，依照拉索扣挂方式为塔架斜拉扣挂法，差异于悬臂桁架浇筑法塔架斜拉扣挂法是外国采用最早、 最多的大跨径钢筋混凝土拱桥无支架施工的方法 此法的施工要点是 : 在拱脚墩、台处安装临时的钢或钢筋混凝土塔架 , 用斜拉索一端拉住拱圈节段, 另一端绕向台后并锚固在岩盘上 , 这样逐节向河中悬臂施工 , 直至拱桥拱顶合龙，再进行拱上立柱、桥面板施工。

图2斜拉扣挂悬臂浇筑施工表示图悬臂桁架法, 也称斜吊式悬浇法 , 此施工原理是:在施工过程中，主拱圈、拱上立柱和桥面板等同时向跨中施工 , 并与临时斜拉索组成变高度的悬臂桁架， 此种方法每个循环工序都需要完成拱圈、立柱、 桥面板施工，工序之间连结亲密，且桥面板的设计因保证拥有抗拉强度高的特点，如采用钢梁对设计和施工都提出较高的水平，在我国还没有施工先例图3悬臂桁架法现浇拱桥施工表示图3 施工控制归纳桥梁施工控制特点是在施工过程中采用有效的技术措施保证结构的安全和特点状态符合设计要求，满足最后成桥状态 过程中采用动向控制法， 主要鉴识方式是经过监控量测进行解析、修正，以此达到料想要求4 悬臂浇筑法拱桥要点技术控制马蹄河特大桥采用的是悬臂浇筑施工中的斜拉扣挂法， 施工控制的要点结构为挂篮、 扣挂系统、索力，主要涵概结构体的设计解析、运行监测控制图4马蹄河特大桥挂篮悬浇施工简图4.11#节段斜拉支架法拱圈第一节段拱圈长10.284m，宽7.5m，高3.3m，单箱双室结构，采用C50混凝土，方量为155.9m3，重量为405.4t依照现场测量的实质情况，2#拱座边缘凑近绝壁边线，3#拱座左幅边缘离基座边缘最小距离为 0.5m，最大距离为 5.9m，不能够满足现浇段 8m宽度的要求，故不能够采用老例的落地支架施工。

分别从施工成本、施工工期、施工速度及难易程度等进行了比较，介绍采用斜拉支架（墩柱作为斜拉塔柱），即第四种方案，支架比选方案见下表：表1现浇段支架比选方案序号支架种类优点缺点结论落地支架工艺成熟，施工简单；支架施对地基承载力要求较高，受地（钢管支架或满堂工速度块；安全性高；支架成形条件限制，无法搭设落地支1不能用支架）本较低；支架沉降可控；可与架；墩柱同时开始施工，节约工期悬臂支架结构简单，支架施工速度快；型钢刚度要求高，钢材用量多；（在拱座上预埋型可与墩柱同时开始施工，节约变形较大；安全性较低；2不能用钢支架，靠支架本工期；身刚度作为支撑）斜拉支架可与墩柱同时开始施工，节约钢管混凝土塔柱不能回收，拆（在拱座上安装钢工期；钢管混凝土塔柱工艺成除困难；成本高；塔柱上锚固管，在钢管中灌注熟，施工简单，施工速度快；点设置复杂，且变形较大，安混凝土，形成塔柱，全性不高；3可用采用钢绞线作为斜拉索将支架锚固于钢管上，形成斜拉支架）斜拉支架充分利用了现有结构物作为墩柱内预埋件多，且预埋精度（利用墩柱作为斜斜拉支架的塔柱（墩柱）和后要求高；需要墩柱施工完成后，拉支架的塔柱，扣锚（承台）；墩柱作为塔柱，方可进行斜拉索的穿索，不能够4索采用精扎螺纹钢刚度大，变形小，安全性高；节约工期；介绍采用筋，反拉锚索采用支架变形小，拱圈线性较好；钢绞线锚固于承台上）4.1.1支架的设计现浇段支架采用交界墩墩柱作塔柱，精轧螺纹钢筋和钢绞线作拉索，形成简单“斜拉桥”的方式进行悬浇，为保证墩柱的受力平衡，对墩柱进行反拉，支架的设计施工必定考虑以下几个方面：①、“斜拉支架”由拱脚处的三角托架和斜拉扣锚索组成，斜拉支架必定承受1#节段拱圈砼自重和施工荷载，以保证拱圈和拱座交接面不出现裂缝。

②、“斜拉支架”的斜拉索锚固于交界墩上，会对交界墩产生局部应力集中，同时扣索与锚索受力的不平衡会引起墩顶偏位，因此，该支架方案要求墩顶偏位不大于 10mm，墩底拉应力不大于 1.83MPa③、1#节段混凝土浇筑过程中， 斜拉支架的斜拉索会逐渐伸长， 加之三角托架的非弹性变形，可能以致拱脚顶面出现裂缝④、对斜拉扣锚索的初拉力的确定， 以及混凝土浇筑过程中可否进行实时调整索力的问题，这是控制托架标高和墩顶偏位的要点要素针对以上问题，在设计上采用了以下措施：①、采用三角托架 +斜拉扣锚索形式组成“斜拉支架”，三角支架采用双拼“ H”型钢，并组合成三角形，增加其刚度和牢固性，斜拉扣索采用伸长率较小的高强度精扎螺纹钢筋，减小非弹性变形；同时，在 1#节段拱圈混凝土浇筑完成后，对拱脚处进行二次振捣，除掉支架非弹性引起的表面裂缝②、对斜拉扣锚索在墩柱上的锚固点地址，埋设钢板，设置应力分其他楔形垫块， 同时监控墩顶偏位和墩底应力③、对于斜拉扣锚索初拉力的确定原则是保证三角托架承受索力不变形， 且墩柱承受水平力尽量平衡的原则， 采用有限元解析进行确定， 详见下一节支架验算； 若是在混凝土浇筑过程中进行索力调整， 则施工特别繁琐且很难做到实时调整， 更简单引起斜拉索受力不均导致结构受力的不明确，故采用一次张拉到位，混凝土浇筑过程中不调索的方式。

斜拉支架以以下图所示图5斜拉支架立面图 图6斜拉支架平面图图7斜拉支架扣锚索安装照片4.1.2支架验算采用有限元软件Midas/Civil建立拱圈现浇段斜拉支架模型三角支架、横纵向分配梁和交界墩用梁单元模拟，模板用板单模拟， 扣锚索用只受拉桁架单元模拟主要检查支架的变形和应力，墩柱的拉应力和偏位，扣锚索索力可否满足规范要求如表2所示的各计算工况进行解析，计算结果以下图8支架计算模型图及结果。