混凝土橋架設
正文
將混凝土橋(包括素混凝土橋、鋼筋混凝土橋及預應力混凝土橋)的預製節段或構件拼裝成橋並架設就位的施工過程。以往,混凝土橋是在支架上現澆的,其施工方法和鋼橋架設方法區別較大。隨著預應力混凝土技術的發展,過去用於鋼橋的架設方法,也逐步套用到混凝土橋。就施工而言,現澆混凝土橋的方法,可以同預製件混凝土橋架設的方法,並在一起論述。混凝土橋架設施工方法,按橋樑主要承重結構在施工階段的受力狀態,可歸納為:支架施工,懸臂施工和整體架設三類(見橋樑施工、鋼橋架設)。支架施工 包括膺架法、拱架法、移動式支架法等。
膺架法 混凝土橋可在落地式膺架(也稱腳手架)上現澆或拼裝預製節段。由於混凝土橋的自重較大,膺架需按沉落量設定預加拱度,並安裝落梁裝置。如需跨越深溝或通航河流,可用整孔腳手鋼樑代替落地式膺架,或在膺架中設定一部分腳手鋼樑。有的混凝土橋承擔懸臂彎矩的能力很小,不能採用懸臂施工;若在橋位設定膺架現澆或拼裝,又受地形限制難以實現。遇此情況,只能在岸上澆制或拼裝後,沿膺架或腳手鋼樑頂面拖拉就位。中國蘭州新城黃河橋(1959年)跨度62.4米的拱、梁組合結構(見彩圖)就是這樣架設的。

移動式支架法 也稱逐孔施工法。中等跨度的混凝土梁橋,可用移動式模架逐孔現澆,或用移動支架逐孔拼裝。
① 移動式模架法。模架由可移動的鋼支架(桁架或箱梁)和制梁機組(包括模板、灌築棚、張錨設備及有關機具)組成,分上承和下承式兩種。長度約為橋跨的1.5~2.5倍。灌築時,模架的支腿支承在橋墩上;模架前移時,後支腿在製成的樑上移動,中間及前支腿交替支承在前方橋墩上。此法的機械化施工程度較高,澆制一孔30~60米的預應力混凝土梁,只要10~20天,但模架的體積龐大,設備投資較多,故僅適用於橋位較高,橋樑外形大致相同的連續多跨長橋或高架橋。聯邦德國的凱蒂格爾坡 (Kettiger Hang)橋(1955年)最早使用移動模架逐孔現澆施工。以後,其他國家亦相繼採用此法建成一些中等跨度的長橋,如1975年日本建成的北上川鐵路橋,為45孔30米、48孔32米及7孔47.71米的雙線簡支梁;1980年瑞士建成的貝肯里德高架橋為 40+55×55+50+35米的連續梁;中國公路橋樑公司1983年在伊拉克承建的摩蘇爾四號橋為44+10×56+44米的連續梁等。
② 移動支架法。支架用鋼桁架製成,分上承和下承兩種。上承式支架支承在橋墩上,長度大致等於橋樑的跨度。在支架上拼完一孔混凝土梁後,用起重機將支架吊出,架設到下一孔繼續拼裝。下承式支架較長,支承在前方橋墩及已完成的樑上,移動時可向前推進。此法的施工進度較快,並能控制拼裝的質量。美國的長礁(Long Key)橋全長3.7公里,用上承式支架逐孔拼裝跨度 36米(兩端孔為34.4米)的連續梁(8孔一聯),平均每周拼裝2.25孔。另一座用同法施工的7英里橋,全長10.6公里,用下承式支架逐孔拼裝跨度41米(兩端孔為25及43米)的連續梁(7孔一聯),最快一周可拼裝6孔。
懸臂施工 包括懸臂灌築法、懸臂拼裝法、頂推法等。懸臂的方式有:全懸臂、半懸臂、單懸臂、平衡懸臂等。
懸臂灌築法 簡稱懸澆法。
① 梁式橋懸澆法。混凝土梁橋可在懸臂端設定吊籃,在吊籃內灌築混凝土節段,並張錨預應力筋,然後將吊籃前移,逐段懸臂灌築。懸澆節段的長度一般為3~5米,施工周期 7天左右。此法的適用範圍較廣,大跨度預應力混凝土梁橋,宜用平衡懸臂法灌築,以減小懸臂的長度。中等跨度梁式橋,可以單懸臂灌築。早在30年代初,鋼筋混凝土梁橋就用過懸澆法施工(見橋樑工程發展史)。但是,直到50年代,這種施工方法和預應力混凝土技術相結合以後,才充分發揮它的優越性,為混凝土梁橋向大跨度發展創造條件。
1953年,聯邦德國用平衡懸臂法灌築主跨114.2米的沃爾姆斯T形剛構橋,它是第一座跨度超過100米的預應力混凝土橋。1964年,以同樣的施工方法建成本多夫T形剛構橋(見彩圖),主跨達208米。此後,其他國家用懸澆法又建造一些跨度超過200米的預應力混凝土橋,如日本在1972~1976年接連建成浦戶 (主跨230米)、彥島(236米)、濱名(240米)等三座T形剛構橋;1977年,在太平洋加羅林群島建成主跨240.8米的科羅爾—巴伯爾圖阿普有鉸連續梁橋;澳大利亞正在施工主跨260米的布里斯班的加特韋(Gateway)連續剛架橋等。中國柳州柳江公路橋 (1967年)主跨124米的T形剛構,成(都)昆(明)鐵路孫水河5號橋(1970年),32.3+64.6+32.3米鉸式連續梁,重慶長江公路橋(1980年,見彩圖)主跨174米的T形剛構及主跨111米的沙洋漢江公路橋(1985年,圖1),均採用懸澆法施工。



懸臂拼裝法 簡稱懸拼法。
① 梁式橋懸拼法。預應力混凝土梁橋可預製成節段懸臂拼裝架設。和懸澆法相比,懸拼法除具有工廠預製節段的優點外(見混凝土橋製造),主要的特點是施工進度快,但需用吊裝能力較大的起重設備,懸拼接縫也需要較高的工藝。節段間的接縫,一般分為寬接縫和密接灌注接縫。寬接縫填充混凝土或乾硬性水泥砂漿,故也稱濕接縫。密接灌注接縫為用環氧樹脂,並可設剪力鍵傳遞剪力的接縫。節段的吊裝,可用常備的吊機(可設在懸臂端、或岸上、或船上),但更適用的是推進式支架。推進式支架有長短兩種。短支架的長度稍大於橋跨,採用平衡懸臂拼裝時,支架前端懸臂,中間支腿支承在墩頂的樑上,後支腿支承在拼好的樑上。長支架的長度約為橋跨的兩倍,懸拼時三個支腿均支承在橋墩上;支架前進時,後支腿在製成樑上移動,中間及前支腿交替支承在前方橋墩。由於推進式支架的成本隨跨度的加大而劇增,目前多在跨度不超過 100米的多跨橋中採用。荷蘭東斯海爾德橋(1965年,見彩圖)的55孔91.4米及法國奧萊龍橋(1966年)的26孔79米的T形剛構,均採用平衡懸臂拼裝架設。東斯海爾德橋的節段重190~275噸,用長支架吊裝懸拼,接縫填充混凝土,平均進度每孔1.5周。奧萊龍橋的節段較輕,僅重42~75噸,用短支架吊裝懸拼,節段間為密接灌注接縫,施工周期平均每孔8~10天。中國成(都)昆(明)鐵路舊庄河橋(1966年)24+48+24米有鉸連續梁及蘭州城關黃河公路橋(1979年)47+3×70+47米連續梁等,均為懸拼法施工。




整體架設 包括整體吊裝法、浮運法、轉體法、橫移法、架橋機架設法等。
整體吊裝法 整孔小跨度混凝土橋或混凝土橋的大型梁段,可用起重設備整體吊裝架設。美國兩座長38公里多的龐恰特雷恩湖堤橋(1956,1969年),分別為17.1米和25.6米的預應力混凝土簡支梁,就是縱向分片預製,用浮吊整體吊裝架設的,每天完成8~10孔。中國廣東容奇公路橋(1984年)為73.5+3×90+73.5米連續梁,使用浮吊整體吊裝500噸大型梁段。
浮運法 混凝土橋也可採用浮運架設。象牙海岸阿比讓公鐵兩用橋(1957年)為8孔46.5米簡支梁,每片重800噸,採用浮運法架設。蘇聯盧日尼克公路和捷運兩用橋(1959年)為45+108+45米三跨連續系桿拱,中跨為全拱,邊跨為半拱,在岸邊分片拼裝,經在中跨兩端設臨時塔架,塔頂用拉桿相連,且用斜桿吊住邊跨,組成全重約5500噸的無推力結構,置於浮駁上浮運架設就位,然後拆除臨時塔架及拉桿。
轉體法 混凝土斜張橋或拱橋,可分作兩個半跨,在兩岸利用地形及簡單支架灌築或拼裝後,以索塔或墩台為中心,在水平面內整體鏇轉就位合龍。轉體法的特點是:施工設備簡單,質量容易控制,並能節省支架用料。轉體的滑移裝置,可用聚四氟乙烯板和鎳鉻鋼板的環行滑道。奧地利多瑙運河56+119+56米的斜張橋 (1974年),分為兩半(各長111米,重3000噸)在岸邊澆築後,以索塔為中心各轉體45°就位合龍。 中國四川遂寧瓊江公路拱橋(1977年)跨度70米,分為兩個半拱(各重1200噸)在岸上澆築,用卷揚機牽引各轉體140°左右就位合龍(圖4)。

架橋機架設法 跨度不大的鐵路混凝土簡支梁,常使用鐵路架橋機架設。
參考書目
W.Podolny,Jr.,J.M.Muller,Construction and Desiɡn of Prestressed Concrete Seɡmental Bri-dɡes, John Wiley & Sons,New York,1982.