混凝土橋架設

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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。

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拱架法　拱橋可在拱架上現澆或拼裝預製節段。早期的混凝土拱橋，在木拱架上灌築。40年代以後，逐步改用鋼拱架施工。法國普盧加斯泰勒(Plougastal)三孔淨跨171.7米公鐵兩用拱橋,在1930年用一套帶系桿的木拱架，兩端托在駁船上浮運到位，逐孔灌築拱肋。西班牙埃斯拉拱橋（1939年）淨跨192.4米,用懸吊在臨時纜索上的輕型鋼拱架，分8次灌築拱圈的截面,並將拱架築在混凝土內。每次灌築達到一定強度後，用千斤頂在拱頂預留的楔口上施加推力，使之承擔一部分恆載，故所用的拱架很輕。跨度 228米的蘇聯第聶伯河公鐵兩用上承式拱橋（1952年），在常備式鋼拱架上分層灌築拱肋，拱架桁高6米，共28片，用鋼量較大。跨度150米的中國豐（台）沙（城）鐵路永定河七號中承式拱橋(1966年)，也是在常備式鋼拱架上拼裝預製構件拱肋的。由於設計時考慮拱肋底板合龍後能和拱架共同受力，拱架的用鋼量減為700噸左右。澳大利亞格萊茲維爾拱橋 (1964年)，跨度304.8米，橋寬26.5米，橫向分為四條箱形拱肋,在鋼拱架上拼裝預製節段。拱架為折線支架，用一孔67米的鋼桁架跨越通航河段，兩端為多孔18.3米的鋼樑支承在鋼管排架上。拱架的寬度按一條拱肋設計，拼完一條後在樁基上橫移，拼裝下一條拱肋。由於樁基礎不能重複使用。工程造價仍較昂貴。
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。

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② 拱橋懸澆法。鋼筋混凝土拱橋的跨度,雖然在60年代已超過300米，但由於採用拱架施工,造價方面難與預應力混凝土梁橋相競爭。因此，60年代後期，拱橋開始尋求新的施工途徑，採用無支架的方法，從兩端懸臂澆築,在跨中合龍。由於拱肋截面的抗彎能力較弱,拱橋懸臂施工要有臨時支承協助承受懸臂的彎矩。臨時支承的方法：可在拱端設定塔索，吊住懸伸的拱肋；或設定拉桿與拱肋及拱上立柱構成懸臂的桁拱。1966年，南斯拉夫用塔索法懸臂灌築跨度 246.4米的希貝尼克公路拱橋。一年以後,又以同樣的施工方法建成跨度193.2米的帕格島公路拱橋。此後，其他國家也用懸澆法建成一些大跨度拱橋。例如:跨度154.4米的聯邦德國內卡河公路拱橋（1977年）,及跨度272米的南非布勞克朗斯公路拱橋（1983年）等，均採用塔索法懸臂灌築。日本赤谷川雙線鐵路橋（1979年）,為跨度126米的拱、梁組合結構，是用斜拉桿組成懸臂桁拱的方法懸澆施工。
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。

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② 拱橋懸拼法。大跨度拱橋懸臂施工,除懸臂澆築外，還可採用塔索或用拉桿和拱肋及立柱臨時構成懸臂桁拱的方法，進行懸臂拼裝。1979年,中國建成跨度150米的宜賓金沙江公路拱橋，就是用塔索協助懸臂拼成的。1980年,南斯拉夫建成以跨度390米聞名的克爾克橋（見彩圖），其拱肋為預製構件拼裝的單箱三室截面,先懸拼中間一室,並用滑模現澆拱上立柱，另在橋面位置及拱腹間設定水平拉桿及斜桿，和拱肋及立柱臨時構成懸臂的桁架拱，用兩台10噸纜索吊機吊裝構件，從兩端懸拼至跨中合龍，懸臂長度達195米(圖2)；最後，拼裝拱肋的兩側室，完成全拱截面，並在拱頂設千斤頂進行應力調整。中國浙江嵊縣清風橋 （1979年）2孔92米箱拱，也用類似的方法懸拼施工。

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頂推法　中等跨度的預應力混凝土連續梁，在橋頭路堤上分節段現澆或拼裝，用千斤頂頂推使其在滑道上縱移，懸臂架設就位。此法是在拖拉法（見鋼橋架設）的基礎上發展起來的，其特點為：不需要支架和大型機械設備，工程質量容易控制，邊澆制邊頂推占用場地少，冬季防寒簡便，施工不受季節影響，但僅能用於等高度的梁橋，橋上線路應為直線或等半徑的曲線。頂推的滑道用聚四氟乙烯板和鎳鉻鋼板組成，滑移面的摩擦係數為0.02～0.04。頂推的方法有兩種：①用豎直千斤頂將梁頂高5～10毫米左右，使之脫離支垛,啟動水平千斤頂推動豎直頂連同梁體在滑道上縱移(圖3a)。此法也可簡化為豎直千斤頂位置固定，僅作頂落梁之用，梁體支承在另一個滑座上,用水平千斤頂推動(也可用穿心式水平頂拉曳）滑座連同梁體在滑道上縱移（圖3b）。②用位置固定的穿心式水平千斤頂，通過拉桿及錨板直接拉曳梁體在滑道上縱移（圖3c）。頂推的反力集中作用在一處的稱為集中頂推；分散在各個墩台的稱為多點頂推。多點頂推的施工進度快,橋墩受到的水平力較小。為減小頂推的懸臂彎矩,可在梁端加設導梁，或設定塔索吊住懸臂端，或設定臨時墩。一般情況，頂推的懸臂長度（包括導梁）以40～50米為宜。在頂推的過程中，橋樑的每個截面都要交替承受梁跨的正負彎矩，故需增設預應力筋。

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1964年,委內瑞拉建成的卡羅尼河橋，為48+4×96+48米的連續梁，採用集中頂推施工。頂推時加設17米長的導梁，並在四個主跨中間各設定一個臨時墩。頂推速度平均每天19.2米。南非象河鐵路橋(1976年)，為11×45+45+11×45米的連續梁(中孔為簡支梁)，全長1035米。施工時，將全橋23孔臨時連成一整聯連續梁，並設18米長的導梁，從橋的一端集中頂推,施工進度每孔7～10天。中國包頭黃河公路橋（1983年），為3聯4×65米的連續梁,用20米長的導梁並在每跨間設一個臨時墩,採用分聯多點頂推（每聯重4600噸），頂推速度每小時2.7～4米。
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）。

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橫移法　混凝土橋亦可採用橫移法架設。聯邦德國科隆—多伊茨橋,全長437米,分跨為132.1+184.5+120.7米。1979年要在1948年所建的鋼樑一側預留的位置處，增設一橋，經採用和鋼樑同等跨度及高度的預應力混凝土連續梁，在鋼樑旁邊建成後,再整體橫移5.3米就位。
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.

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