浅谈拱桥施工方法及应用

张涛

摘 要：在我国现有的公路桥梁中，拱桥是使用最多的桥型之一，而且具有历史悠久、跨径大、耐久性高等特点，是一种具有较强竞争优势的桥梁类型。随着桥梁建筑技术的不断提高，分析手段的逐渐完善，拱桥的形式、材料以及施工工艺等越来越多样化，运用范围也是越来越广，而其造价却越趋于经济便宜，养护维修费用则是更低。本文简要介绍了目前常用的拱桥施工工艺以及其应用方向。

关键词：拱桥；施工方法；应用

1拱桥施工简介

拱桥施工方法因拱桥形式和材料的多样性，也是多种多样。总体来说可分为有支架法和无支架法两种，有支架法可再细分为就地浇筑、预制安装、就地砌筑三种；无支架法可再细分为悬臂法、缆索吊装法、转体施工法。除了上述常用施工方法，还有许多其他新型施工方法，如劲性骨架施工法、少支架施工法以及混合施工法（多种方法同时运用）等。工程中选用拱桥施工方法，是由具体地质地形情况和施工难度等多种因素共同决定，而具体修建一座桥的时候往往是多种方法共同运用。

2主要的拱桥施工方法

2.1有支架法

有支架法施工是指在拱桥拱圈下先用支架搭建好拱架，以拱架作为施工平台，再在拱架上进行拱圈以及上部结构的修筑的施工方法。有支架施工法中最重要结构是拱架，拱架的搭建决定了拱桥拱圈修建的精确程度，影响拱桥的承载性能。所以拱桥的施工中步骤中的拱圈放样和拱架制作与安装是有支架法的重要组成步骤，而拱架在整个施工期间主要起到确定拱桥拱圈线形以及支承全部或部分拱圈和拱上建筑重量的作用。拱架的形式多样，为了减少拱架的施工难度，提高有支架施工法的经济性能，出现了多种不同形式的拱架，有满布立杆式拱架、承架式拱架、拱式拱架、装配式拱架等。

2.2缆索吊装法

缆索吊装法主要由主索、主塔、锚固装置、起吊装置、扣索等构成，缆索吊装法的主要原理是利用在主索上可移动的起吊装置起吊预制拱圈节段至拱圈设计位置，然后再安装拱圈节段，用扣索固定已安装拱圈部分，最终使两边已安装的拱圈节段在跨中合龙。当拱圈施工完毕以后，就可依靠拱圈作为承重平台进行上部结构的施工。缆索吊装法在大跨径拱桥建设中，主塔的高度很高，拱圈分成的节段也比较多，随着扣索扣挂节段的数量增多，拱圈节段扣挂会越来越困难，施工稳定性也越来越难以控制。因此缆索吊装法的主要难点也就在于施工中如何控制已安装拱圈节段的稳定性。拱圈的线形受到上部荷载和施工程序等影响，在施工中会发生变化，所以在施工中，应随时观测拱圈线形的变化，以免线形变化过大，改变拱圈内的受力。

2.3转体施工法

转体施工法的主要施工原理是将拱圈分为左右两个半跨部分，两部分在施工现场浇筑制作或者预制拼装，当拱圈部分制作完成后通过拱脚的转动装置，使半跨拱圈转动至河道中心合龙成为完整的拱圈。转体施工方法根据其转动方位不同可分为，竖向转体、平面转体以及平竖结合转体。转体施工法也需要用扣索扣拉已完成的施工拱段，因为在旋转时，半跨拱圈处于悬臂状态，拱圈截面受力很大，尤其是在根部位置。因此转体施工法修建的拱桥跨径不易太大，而且地形要求比较高。

2.4悬臂施工法与劲性骨架法

悬臂施工法主要用于桁式拱桥，而且拱桥跨径不能太大，跨径太大，在悬臂施工阶段拱圈根部就处于不利的受力状态，容易出现开裂破坏。悬臂施工法具体可分为塔架斜拉法、斜吊式悬臂法、斜压式悬拼法、悬臂拼装法。其中塔架斜拉法的跨径相比其他三种方法稍微更大，应用范围更广。劲性骨架法是指用劲性钢材作为混凝土拱圈的配筋，在施工过程中先完成劲性骨架拱的施工后，再以劲性骨架作为拱圈混凝土的施工拱架，进行外包混凝土的浇筑施工，最终将劲性钢骨架埋入拱圈混凝土中形成钢筋混凝土拱圈的方法。劲性骨架施工法其实是一种混合施工方法，是缆索吊装法与有支架法的混合运用。劲性骨架拱的形成采用的是缆索吊装法或者转体施工法，而拱架形成后，劲性骨架就作为施工拱架进行外包混凝土和上部结构的施工，这个过程其实就等效于有支架法施工。劲性骨架施工是现在大跨径桥梁主要采用的施工方法。

3主要施工方法的应用

3.1有支架法

有支架法由于施工需要提前安装施工拱架，所以施工周期比较长，施工过程麻烦，而且对地形要求比较严格，一般不能用于通航、峡谷、深水类地形。多用于旧式拱桥（小跨径的石拱桥、混凝土预制块拱桥和现浇钢筋混凝土拱桥），其他类型的桥梁如果地形条件、经济因素、结构受力合理的情况下也可以优先选用有支架法，因为有支架法，安全、施工方法简单。

3.2缆索吊装法

缆索吊装法由于是利用吊装设备在主索道上的移动将预制好的拱圈节段在施工现场进行拼接的施工工艺。它具有在水平和竖直方向运输灵活，适应性强，施工稳妥等优点，解决了有支架法不能应用于深水、山谷等地形的问题，而且缆索吊装法在大跨径拱桥施工中要比支架法等要经济，施工周期要短，而缆索吊装法用于小跨径中其施工造价就会比较高，相比施工技术难度更大。所以缆索吊装法一般运用于深水或山谷地形以及大跨径桥梁的施工中，当然桥梁的跨径也不能过大，要能在缆索施工法的吊装能力和扣挂能力范围内，现缆索吊装法单跨跨径修建已经超过500m。

3.3转体施工法

转体施工法也是属于无支架施工法的一种，避免了有支架施工的阻碍通航，无法用于山谷和深水地形的情况。转体施工法，除了上述优点还具有减少了高空作业，提高了施工工程的安全系数以及施工速度快、费用低等优点。但是转体施工也具有一些显著的缺点，比如施工跨径不能太长，太长了则半跨拱圈转动过程不易控制，施工难度增大而且经济性能下降，所以其跨径应用要小于缆索吊装法的施工跨径；最后就是转体施工法对地形要求比较严格，兩岸地形要开阔适合半跨拱圈的浇筑和旋转。

3.4劲性骨架法

劲性骨架法修建的拱桥具有跨径大，结构强度、刚度高、动稳定性好等优点，被广泛地应用于大跨径拱桥以及铁路桥的修建。由于之前我国钢材缺少，质量较低，这种方法起初在我国没有得到推广应用，随着我国近些年的经济发展和钢材制造工艺的提升，劲性骨架法逐渐增多，现已有运用劲性骨架法施工的拱桥有，万州长江大桥、广西邕江邕宁大桥等。

4结论

综上所述，拱桥的施工方法多种多样，每种方法都其用武之地，有支架法主要运用于用于不通航、非峡谷、非深水类地形，小跨径拱桥施工；缆索吊装法主要运用于大跨径桥梁、峡谷、深水等地形，平坦地形也可应用，应用范围比较广泛；转体施工法主要运用于中小跨径桥梁施工，地形比较空旷开阔适合拱圈施工和旋转；劲性骨架法主要运用于大跨径拱桥施工以及铁路桥施工，要求钢材比较充裕。随着拱桥的发展，拱桥的施工方法越来越多，施工技术也在不断提高，拱桥建设受地形、施工条件等约束条件的影响也越来越小，许多施工问题不断被克服解决，作者相信以后拱桥的应用会越来越广泛。

参考文献：

[1]顾安邦，向中富. 桥梁工程（下）[M]. 北京：人民交通出版社， 2017.

[2] 乔立新. 浅谈拱桥施工方法[J].黑龙江交通科技， 2016，12.