浅析混凝土桥梁主拱圈的施工相关问题

　　摘要：混凝土施工方法直接影响到拱桥的安全问题，因此值得深入研究。本文介绍主拱圈的施工工艺，详细论述了主拱圈在浇筑过程中分段、分层的具体位置和在混凝土施工中遇到一些问题的解决方法以及混凝土养生和保养的方法，对于今后混凝土拱桥施工起到一定作用。
　　关键词：混凝土拱桥，主拱圈控制，施工工艺
　　1引言
　　在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其跨越能力大、承载能力高、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势，而成为历史最悠久、竞争力极强的桥梁形式之一。随着工程技术的发展及分析手段的完善，拱桥的形式、材料和施工方法越来越多样化，跨度和应用范围也越来越广。而混凝土拱桥在众多形式的拱桥中具有无与伦比的造价和养护维修优势，具有推广和发展价值[1,2]。拱桥施工技术是拱桥发展的基础之一，特别是对大跨度拱桥，其施工方法往往是影响其设计是否被采用，拱桥是否安全的关键因素。拱桥由于所用材料、结构型式以及跨径大小、所处位置等的不同，施工所采用的方法也各有不同。本文主要探讨了混凝土桥梁主拱圈的施工相关问题。
　　2施工工艺
　　2.1钢筋制作和模板安装
　　钢筋的级别、直径、根数和间距均应符合设计要求，表面应洁净，使用前应将表面油迹、漆皮、鳞锈等清除干净。绑扎或焊接的钢筋网和钢筋骨架不得有变形、松脱和开焊，钢筋位置的偏差不得超过规范的要求。
　　外模板采用标准化的组合钢板。安装之前，必须对模板和拱架的强度、刚度和稳定性进行检验，其各项指标都应满足规范的要求。模板与钢筋安装工作应同时配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。模板安装完毕后，对其位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查，监理工程师签认后方可浇筑混凝土。浇筑时，发现模板有超过允许偏差变形值时，应及时纠正。
　　2.2混凝土浇筑
　　桥梁的安全性和耐久性与混凝土的浇筑质量有很大的关系，所以在浇筑混凝土时应注意以下几个方面的问题。1)现浇拱箱模板必须可靠。模板应平整光洁，无变形，不漏浆。特别是侧模板加固至关重要，可采取“双保险加固法”、“预应力加固法”以防侧模与底模缝隙过大影响底棱角直顺与美观，模板拼装缝应规则有序，要考虑到连续段施工缝，滴水线的细部做法与模板缝的统一。2)正确选择脱模剂及垫块。脱模剂质量必须可靠，首次使用必须进行提前试用。选择垫块考虑与箱梁混凝土的颜色一致或采用“隐形垫块”。在以往的施工中许多梁底因为垫块使混凝土面成为“麻面”而影响美观。3)注意混凝土浇筑与振捣方法，拱箱底板混凝土浇筑应尽可能一次完成，腹板可分2次浇筑。分次浇筑时，先底板及腹板根部，其次腹板，最后顶板及翼板。分层浇筑，分层捣固时，通常采用第一层底板，第二层腹板，第三层顶板。4)顶面高程控制网点要准确。顶面浇筑前必须反复校核高程准确无误，既要防止钢筋保护层过大，又要防止局部过小。把高程差控制在允许范围之内；高程网点的设置不宣大于2m，这样便于找平操作，确保梁面平顺。
　　箱型混凝土主拱圈浇筑过程注意事项：1)在混凝土浇筑过程中，常会出现由于设备故障等原因使混凝土在运输车内停留时间较长，造成坍落度经时损失较大，满足不了泵送要求。此时，绝对不能向混凝土运输车内浇水，应按照外加剂说明，不超过所限最大剂量向混凝土运输车内加同种外加剂，如果补加外加剂仍满足不了施工需要，此车混凝土不准用于该项工程。2)如果因故出现浇筑过程中断时间大于初凝时间的情况，应在已浇筑的混凝土与待浇筑混凝士接触面，在混凝土重塑能力未丧之前，洒入适量的与混凝土水泥品种、等级、和水灰比相同的素水泥浆，再间断性的对接触面进行振捣，延长接触面的初凝时间和重塑时间。3)在腹板施工中振捣腹板混凝土时要格外注意，腹板混凝土振捣至从腹板底向外溢出时方为腹板充满混凝土。如果腹板因钢筋密集或混凝土较干，混凝土从腹板上方用插入式振动棒振捣没能使混凝土从腹板底部溢出，可将振动棒从腹板底部向上插入引动滞流在腹板内的混凝土下落。但此举动后必须用振动棒在腹板上方重新振捣，使被钢筋拖住的混凝土在经振捣重塑状态下，流入被从腹板下插入振动棒抽出的混凝土形成的空隙，再在腹板上表面新注入流动性较大的混凝土，重新振捣达到腹板混凝土密实的结果。
　　2.3混凝土养护
　　桥梁结构混凝土养护的目的，就是要保证混凝土在浇筑后的一定时间内保持适当的温度和湿度，尽可能减少由于混凝土硬化和收缩引起的裂缝或其它病害，顺利达到混凝土设计强度和耐久性指标等。所以养护过程就是对混凝土湿度、温度在一定时间内的控制。
　　该桥是在一般环境条件施工，其温度为8℃～20℃，湿度比较正常是桥梁结构施工较好的时间，保温、保湿养护工作比较容易做到。对已成型的桥梁结构物，用不同的材料进行覆盖，定时洒水保证覆盖材料、混凝土表面潮湿，为混凝土提供一个良好的温度、湿度环境。这要求在混凝土终凝后未拆模时，就应开始洒水保温养护，建立严格的洒水制度，保持混凝土湿润。至少应连续7天进行洒水保湿养护。
　　3主拱圈控制
　　3.1挠度的控制
　　主拱圈截面上只有轴向压力，而无弯矩和剪力作用，应力均匀，能充分利用材料的强度和抗压性能，这样的拱轴称为合理拱轴线。但实际上不可能获得这样的拱轴线，因为主拱受到恒载、活载、温度变化和材料收缩等作用，当恒载压力线与拱轴线吻合时，在活载作用下其压力线与拱轴线就不再吻合了，因为相应于活载的各种不同的布置，压力线也各不相同，所以合理拱轴线是相对的，但是施工水平的高低对拱轴线的影响相当大，所以加大力度把对主拱圈的线形的控制作为重要的控制指标。在预压过程中预压荷载对拱架拱顶处的影响最敏感，所以在主拱圈施工过程中把拱架拱顶作为控制的重点。
　　通过分析主拱圈施工中对拱架挠度的影响可以得到。除底板混凝土浇筑后测得拱顶下降偏大外，在浇筑腹板和顶板中变形相对较小。经分析产生得主要原因有：1)在浇筑底板混凝土时，拱架上部荷载=底板混凝土重量+腹板、底板钢筋重量+拱架上搭设的钢管支架重量，累计重量大于建模理论计算时考虑的荷载值，再和拱架预压时加载完毕后拱顶变化实测值53mm相比，是符合实际情况的。2)拱架虽然通过加载预压，但是实际预压施工时拱上加载水箱荷载在980吨，预压荷载偏小。3)当施工腹板时底板混凝土的强度已经接近设计强度，能共同和拱架一起承担外部荷载，大大提高了结构的稳定性和整体受力的性能。致使浇筑腹板和顶板时拱架变形减小。综合分析考虑，前期底板混凝土浇筑时拱顶下降偏大，随着施工继续进行后期拱架变形减少，符合结构工程特性，满足设计要求。
　　3.2应力的控制
　　1)拱架在主拱圈混凝土施工阶段的应力监测
　　主拱圈混凝土最理想的浇筑是一次性完成整个拱圈，但实际上是无法实现的，是分段分层循序渐进的一个过程，这样既缓减了拱架的应力突变，同时也节约了施工器具降低了工程造价。根据拱架预压情况的应力变化曲线分析出，在预压过程中应力变化最大出现在拱架拱脚部分杆件处，因此对断面上、下斜腹杆进行跟踪监测。通过对比分析，在混凝土浇筑过程中拱架拱脚上、下斜腹杆的应力变化值没有较大异常突变，拱架其它截面的应力也类似。从拱架拱脚应力变化的情况来看，在拱圈施工中只有底板浇筑前后应力变化偏大，其它各个阶段应力变化比较均匀，充分证明了当施工腹板和顶板时底板混凝土的强度已经接近设计强度，能共同和拱架一起承担外部荷载，大大提高了结构的稳定性和整体受力的性能。致使浇筑腹板和顶板时拱架应力变化偏小。
　　2)主拱圈混凝土应力监测
　　箱形主拱圈混凝土按底板、腹板和顶板分阶段浇筑，所以对各个阶段混凝土拱圈的受力情况的分析十分重要，为了了解主拱圈混凝土与拱架之间在主拱圈施工阶段共同受力的具体情况，因而在主拱圈底板控制截面混凝土上预埋了混凝土传感器。
　　经分析混撮土出现拉应力除了仪器飘零影响外主要原因有：1)由于主拱圈混凝土自重主要由拱架上搭设的钢管支架以及拱架来承受，混凝土的应力较分散，自重还没有能更多的对混凝土产生作用。2)外界环境对主拱圈前期混凝土应力影响较大。目前拱架还没有拆除，主拱圈的前期混凝上结构形成以后由于是无铰拱，主拱圈拱脚完全约束。相同的温度变化情况下型钢拱架上挠(或下挠)比混凝土拱圈敏感，己浇筑混凝土就成为型制拱架上挠变形的约束，产生附加内力，导致出现拉应力。但随着主拱圈后续阶段混凝土的浇筑，拱上重量增加。底板混凝土拉应力逐渐减小而恢复到正常压应力状态。
　　4结语
　　本文介绍主拱圈的施工工艺，详细论述了主拱圈在浇筑过程中分段、分层的具体位置和在混凝土施工中遇到一些问题的解决方法以及混凝土养生和保养的方法。重点分析了混凝土分层、分段浇筑时各关键截面变形和应力的变化情况，说明主拱圈在施工中注意事项，为更好达到了施工控制的目的奠定基础。
　　
　　参考文献：
　　[1]田景贵.悬拼贝雷梁拱架在120m跨净拱桥施工中的应用[J].广东科技,2009,4.
　　[2]刘中奇.大跨径钢箱提篮拱桥施工控制技术[J].公路工程,200934(3)