钢筋混凝土系杆拱桥的无支架施工
叶遇春
【江苏省高速公路建设指挥部南京市210004】
摘要：本文结合苏州平望运河大桥的施工实践，简要介绍了钢筋混凝土系杆拱桥无支架施工的施工工艺及预应力张拉等。
关键词：钢筋混凝土系杆拱桥无支架施工
1工程概况
平望运河大桥位于苏州吴江平望镇西侧，是318国道跨越京杭运河和省道205的一座桥梁。?
该桥全长332m；设计荷载为汽-20，挂-100；主跨为70m刚性拱柔性系杆下承式拱桥，全宽25.7m，四车道，分上下行两幅；系杆拱拱肋矢跨比为1/5，拱轴系数m=1.0，工字形肋，高1.8m，宽0.9m；每根系杆由12束高强度低松驰钢绞线束组成，置于体外；桥面系及所承受的活载通过中横梁传给吊杆，然后通过吊杆传递给拱肋和系杆。下部结构为柱式桥墩，基础为1.5m钻孔灌注桩。
2无支架施工
2.1总体构思
近几年，我省各地建造了多座系杆拱桥，结构上多为刚性拱刚性系杆，一般采用满堂支架施工方法。该方法技术上比较成熟，操作比较简便，缺点是将在较长时间内妨碍航道的通行。而平望运河大桥桥置段航道交通量大，来往的多为大吨位船只或船队，航道部门要求桥梁施工时必须保证不小于30.0m通航净宽和7.0m的通航净高，如采用满堂支架施工将很难达到要求，因此决定采用无支架施工。?
为了能将桥梁施工时对航道的影响降低到最小，根据设计要求、桥置处的地形条件、设备的起吊能力，经过多方案反复比选，决定将拱肋分成五段，采用浮吊和缆索吊相结合的方法，由浮吊安装拱肋，由缆索吊安装风撑、中横梁、桥面板等构件，同时利用缆索吊的塔扣索固定已安放到位的边段拱肋。用此施工方案，在实际施工时累计断航24h，对航道有影响的时间累计48h。
2.2缆索吊
根据工程要求，本次采用的缆索吊的索塔为人字形，由钢管和角钢分段焊接成三棱体后拼接而成；索塔高36.0m，塔架底脚铰接在两辆平板车上，两辆平板车间用二根钢管联系支撑，塔架的基础是利用主墩的承台，各种缆索为不同规格的钢丝绳，其规格通过计算确定。?
塔架设计计算内容包括塔架高度、杆件强度和整体稳定性等。?
塔架的高度由下式计算：?
H=f+h1+h2
式中：f——主索的工作垂度；
h1——索塔底面与吊物需越过障碍物最高点之间的高差；
h2——主索荷载后的最低点距障碍物最高点之间的高度。?
塔架的受力特点是作用于塔架上的垂直荷载比水平荷载大，塔架以受压为主；由于采用的塔架为下端铰接的单排扣架，其水平荷载由塔架风缆承受，塔架本身按两端铰接的受压构件计算。?
风缆是稳定塔架的一种临时措施，其受力特点是结构物稳定不动时，几根风缆的安装张力互相平衡；当结构物在外荷载作用下发生位移时，引起风缆的张紧或松驰，从而产生张力差来平衡外荷；通过计算，采用了4根28mm主后风缆，锚锭距塔架110m，4根15.5mm副后风缆，锚镜距塔架40m；安装拱肋等构件时由主后风缆来保证塔架的稳定，横向移动塔架时，由副后风缆来保持稳定。?
塔扣索是为了暂时固定分段拱肋，本桥施工时第一段拱肋即拱脚段采用支撑固定，第二段拱肋即边段拱肋采用扣索固定；扣索中的拉力主要由边段拱肋自重、边段拱肋风缆拉力和搁置中段拱肋时产生的力组成的，通过计算采用了?17.5mm钢丝绳组成的滑轮组，由慢速卷扬机松紧。
2.3拱肋段接头的设计
设计图拱肋采用分七段安装、且每段拱肋间采用现浇混凝土联接，这样要使接头混凝土达到强度要求，至少需要48h，此将对工程的安全可靠性和通航的要求产生影响，所以决定采用刚性接头(见图1)，使拱肋安装到位即形成整体，短期内将四根拱肋安装完毕，以便开放交通，恢复通航。
2.4拱肋的安装
该桥构件预制场设于桥位东侧约200m处的河边，拱肋采用整体放样、整体立模分段预制，分段尺寸如图2所示。边段拱肋重45t，中段拱肋重约80t，各拱肋段由浮吊出坑装船，由载荷吨位为120t的运输船运送到位。?
施工时首先安装拱脚段和端横梁，为了加强两片拱肋间的横向联接刚度，同时避免由于拱肋的顺桥向水平位移对端横梁的影响，在拱脚和端横梁安装就位后，只将端横梁接头钢筋与预埋在拱脚的钢筋进行焊接，而暂不浇筑接头混凝土。?
其次安装拱肋边段，由于边段的重量为45t，故采用一艘起吊能力为50t的浮吊进行安装；安装时由船运送到位，浮吊吊起后，下端头先对准拱脚上接头落位，上端用上下游风缆使其中线位置大体符合，对好接头安上接头螺栓，然后将上端头标高调整到比设计标高高出10cm后收紧扣索并卡紧；徐徐松完起重索但不取走吊钩，再调整扣索至端头标高比设计标高值高3cm，然后旋紧接头螺栓，卡紧扣索，固定风缆，取走吊钩。另一侧工序同上。?
拱顶段重80t，由两艘50t浮吊起吊，吊运就位后，徐徐放下，防止碰撞已安装就位的拱肋边段，保证两个接头同时合拢，安装接头螺栓，调整拱轴线，校正中线，用薄钢板嵌塞拱肋接头缝隙，焊接接头钢筋，固定风缆，张拉柔性系杆的预应力钢绞线索(钢绞线张拉的束数和吨位按张拉力比拱肋自重产生的水平推力略大一点控制)，全部松索成拱，浇筑拱肋接头混凝土。?
以上前两步均不需断航，只要进行交通管理即可，拱顶段合拢时需临时断航。?
在两片拱肋合拢成拱后，立即安装风撑，然后逐步拆除横向稳定风缆。拱肋安装完毕后，由缆索吊安装中横梁及桥面板等。
3预应力张拉
该桥的主要特点是刚性拱柔性系杆，整个桥梁的恒载及所承受的活载在每片拱肋上产生的水平推力，由置于体外的12束高强度低松驰钢绞线(标准强度Rby=1860MPa)来承受。由于钢绞线束较长，编束时应做到梳理顺直，防止交叉扭结，每隔1.5m用铁丝绑扎牢固。为了不影响航道的通行，需作一水平向索梯，以支撑钢绞线，穿束采用卷扬机牵引。?
由于该桥系梁是柔性的，在桥面系未形成整体前，钢绞线的张拉力直接作用于拱肋上，在系杆张拉力大于桥梁自重产生的水平推力时，拱肋将产生负弯矩；拱肋主要是承受压力的，所以预应力张拉前一定要认真计算，使每一批钢绞线张拉力控制在一定范围(一般可略大于恒载产生的水平推力)，同时注意观测，严格控制拱脚的位移；在桥面系形成整体后，张拉钢绞线至设计吨位。?
由于该桥预应力束为体外束，且安装桥面系需时较长，所以在每束钢绞线张拉到设计吨位后，立即压浆，以防锚具受力时间较长而产生滑丝，压浆采用50#水泥浆掺适量膨胀剂和环氧树脂。
