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摘要：钢筋混凝土拱桥因其成本低、结构可靠、造型美观等特点在我国得到了广泛的应用。在钢筋混凝土拱桥的施工工艺中，悬臂浇注法因为造价低、施工工艺简单、能适应各种施工场地的优点，在工程中得到了越来越多的应用。悬臂浇注法常使用塔架、斜拉索等。而悬臂浇注法所使用的掛篮是其技术要点和难点，也是施工的组要设备。本文对悬臂浇注施工工艺作一介绍，探讨挂篮的的结构及设计要求，促进其在我国拱桥施工中的应用。
关键词：钢筋混凝土拱桥；悬臂浇注；挂篮
我国拱桥历史悠久，一千多年前建成的赵州桥早已蜚声世界。拱桥的结构形式丰富多样，即有实用性又有观赏性，多年来在技术和艺术上取得了巨大的成就。随着时代的发展，拱桥也经历了巨大的变化，以前的拱桥多为石拱桥，用巨大的石块堆砌而成，而现在的拱桥多用钢筋混凝土浇筑而成。钢筋混凝土因为施工工艺简单、工程成本低、适应各种工程条件而得到了广泛的应用，可以满足大部分拱桥的施工要求，并且对于一些大跨度的拱桥同样适用。在我国，钢筋混凝土拱桥的施工通常采用支架将预先做好的预制块拼装起来形成拱桥的主体结构。但是在一些条件严苛的峡谷或河流上却遇到困难，预制块重量大，转体困难，建立临时支架困难等。在国外，钢筋混凝土拱桥悬臂浇注法因其经济、施工简单等特点得到了广泛的应用，国内可以借鉴其先进的经验。
1 悬臂浇注法要点分析
1.1 施工方法
在施工过程中，由于拱桥的拱圈在未完工时无法承受悬臂产生的弯矩，因此在浇注过程中需要借助临时支架进行稳定。通常，在工程中采用桁架悬浇法和临时索塔悬浇法。桁架悬浇法采用立柱、临时拉索、桥面板、已浇注段来形成桁架，使拱肋保持稳定。临时索塔悬浇法采用临时索塔、临时拉索来保持悬臂的稳定。如图1所示。
但是当拱桥跨度很大时，拱肋长度也会变得很大，桁架悬浇法会出现连接困难的问题，并且会大幅增加成本和施工难度。所以采用临时索塔悬浇法更加适宜。
1.2 对挂篮的要求
钢筋混凝土拱桥的悬臂浇注法有一个难点就是拱圈在施工的时候使用的挂篮技术。其挂篮在施工的时候结构和受力情况都和普通的梁式桥梁大不相同。一般情况下，由于拱圈是圆弧形，挂篮在施工进程中在拱圈的各个位置上受力情况是不一样的，这就要求挂篮能在各种不同的角度上都能承受较大的应力变化。一般而言，大跨度的拱圈要求采用轻型的设计，由于截面积小，承受剪力和弯矩的能力要比普通梁式桥梁要小，这就要求在拱圈上移动的悬臂要有较小的自重，以免对拱圈造成破坏。并且轻型的拱圈设计容易产生变形，这就要求挂篮有较大的刚度，减小拱圈的变形，方便控制。
2 挂篮设计要点
首先，挂篮的设计要根据拱桥设计的情况来设计。按照拱桥的主拱圈的弧度和主拱圈的横截面形状来设计挂篮的结构，以便使挂篮能够在住拱圈上“行走”。
挂篮的设计要实现两个基本的目标：首先，挂篮最主要的用途就是载重，挂篮作为悬臂浇注法中最主要的设备要在施工过程中承受当前浇注的拱肋块的重量。其次，挂篮要实现在拱肋上行走的功能。随着工程的不断进行，挂篮要不断地在拱肋上从两边向中间“行走”，以实现拱肋的对接。挂篮在脚处时，拱圈与水平面夹角约为45°，此时挂篮的桁架倾斜角度最大。当拱圈在拱顶合龙处，拱圈与水平面保持平行，挂篮桁架的倾斜角度最小。在设计挂篮结构的时候，要考虑这两种极限情况。
一般工程中，挂篮设计有三角形和菱形两种结构。但考虑到三角形结构简单稳定、能承受更大的应力，刚度大等特点。本文考虑采用下承式三角形结构的挂篮。其主要由以下几部分系统构成。（1）承重结构，承担构件块和挂篮自身的重量。（2）锚固系统，用来固定挂篮，在施工的时候要求挂篮不能移动。（3）行走系统。（4）模板系统。（5）止推系统，能推动挂篮在拱圈上行走和停止。
3 挂篮的安装和测试
挂篮的各个结构和系统组装完成后，应该进行全面的质量和安全检查。并且要对挂篮做负载实验，用来测定挂篮各部分的形变量，尝试消除挂篮的永久形变量。在拱圈的拱脚部位完成第一部分浇注并得到设计的强度后就应该开展挂篮的安装工作，安装的时候要时刻注意挂篮及拱脚的安全，在周围应设防护网，确保施工顺利完成。
在安装完成后应对挂篮进行试压，这是为了检验挂篮在实际工作中的性能和安全性，消除挂篮结构中的非弹性形变。试压一般采用试验台加压法。试验台加压法即将新安装好的挂篮利用试验台测试桁架的承压性能。试验台可以是桥台或者承台。在测试过程中，要记录千斤顶逐步加压的变化情况，测出挂篮的弹性力学参数，作为控制悬臂浇注的依据。
4 钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工工序
4.1 一般施工工序
在拱脚的墩顶浇注最初的0号段，并设置临时固定设施，在0号段上安装挂篮，从拱圈的两侧依次对称地分段浇注拱圈主梁至合龙前段。在合龙段可以使用简支的挂篮托架浇注。直至将整个拱圈浇注完成。其他施工工序按设计要求进行。
4.2 浇注方法
挂篮的设计在保证挂篮强度的同时要能方便地进行施工工作。向前移动过程，在之前浇注的混凝土达到设计强度后，就可以开始进行挂篮的移动工作。将中横梁预应力吊杆和其与后横梁上扣在箱梁孔道内的止推装置解除，释放约束装置；依靠设置在箱梁轨道上的千斤顶推动挂篮滚轮在轨道上向前行进。在千斤顶回油时，使用轨道之间的斜撑止推，如此不断交替工作，可以顺利保证挂篮缓慢向前移动。当挂篮到达预定位置后，将抗剪装置固定在预留的孔道内，固定中横梁以及后横梁，使斜撑顶住顶横梁，做好锚固定位，使挂篮到达预定的工作位置，当一切都准备完毕后，就可以开始下一段悬臂的浇注了。
4.3 合龙段的施工
在合龙段处施工时和之前的施工有所不同，此时已经不再需要挂篮来协助施工。具体施工工艺如下。在合龙段，首先拆除其中的一个挂篮。将剩下的一个挂篮行走跨过合龙段到达另一边悬臂的横梁上。这样就形成了一个挂篮跨越两个悬臂的情况，形成合龙段的主要施工支架。为了保证合拢段施工的质量。合拢段的长度应该尽量缩短，一般在1.4m至2m。合龙在地温时进行，在合拢段混凝土中加入减水剂、早强剂使混凝土尽早倒到设计强度。合拢段需要采取临时加固措施，使用劲性钢在合拢段上下部做支撑，待合拢段混凝土达到设计强度后方可拆除。
结束语
钢筋混凝土拱桥有着经济、施工工艺简单、能适应多种工程地质环境等特点，得到越来越多的应用。而悬臂浇注施工法使用简单易操作的机械设备，避免大量的施工设备就可以完成各种跨越深谷、宽阔河流的大跨度桥梁的建造，在钢筋混凝土拱桥中得到了广泛的应用。
研究和探讨悬臂浇注法有利于这种简单易行、经济合理的桥梁施工方法在我国推广，挂篮的设计和测试是其中关键的部分。必须保证挂篮设计合理，符合桥梁拱圈的力学特性。这样才能在长期的施工过程中得到最好的效果。
参考文献：
[1]李晓斌，杨永清，蒲黔辉等.钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工模型试验研究[J].西南交通大学学报，2007，42（5）：526-530.
[2]李晓斌.大跨度钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工控制与模型试验研究[D].西南交通大学，2008.
关键词：钢筋混凝土拱桥；悬臂浇注；挂篮
我国拱桥历史悠久，一千多年前建成的赵州桥早已蜚声世界。拱桥的结构形式丰富多样，即有实用性又有观赏性，多年来在技术和艺术上取得了巨大的成就。随着时代的发展，拱桥也经历了巨大的变化，以前的拱桥多为石拱桥，用巨大的石块堆砌而成，而现在的拱桥多用钢筋混凝土浇筑而成。钢筋混凝土因为施工工艺简单、工程成本低、适应各种工程条件而得到了广泛的应用，可以满足大部分拱桥的施工要求，并且对于一些大跨度的拱桥同样适用。在我国，钢筋混凝土拱桥的施工通常采用支架将预先做好的预制块拼装起来形成拱桥的主体结构。但是在一些条件严苛的峡谷或河流上却遇到困难，预制块重量大，转体困难，建立临时支架困难等。在国外，钢筋混凝土拱桥悬臂浇注法因其经济、施工简单等特点得到了广泛的应用，国内可以借鉴其先进的经验。
1 悬臂浇注法要点分析
1.1 施工方法
在施工过程中，由于拱桥的拱圈在未完工时无法承受悬臂产生的弯矩，因此在浇注过程中需要借助临时支架进行稳定。通常，在工程中采用桁架悬浇法和临时索塔悬浇法。桁架悬浇法采用立柱、临时拉索、桥面板、已浇注段来形成桁架，使拱肋保持稳定。临时索塔悬浇法采用临时索塔、临时拉索来保持悬臂的稳定。如图1所示。
但是当拱桥跨度很大时，拱肋长度也会变得很大，桁架悬浇法会出现连接困难的问题，并且会大幅增加成本和施工难度。所以采用临时索塔悬浇法更加适宜。
1.2 对挂篮的要求
钢筋混凝土拱桥的悬臂浇注法有一个难点就是拱圈在施工的时候使用的挂篮技术。其挂篮在施工的时候结构和受力情况都和普通的梁式桥梁大不相同。一般情况下，由于拱圈是圆弧形，挂篮在施工进程中在拱圈的各个位置上受力情况是不一样的，这就要求挂篮能在各种不同的角度上都能承受较大的应力变化。一般而言，大跨度的拱圈要求采用轻型的设计，由于截面积小，承受剪力和弯矩的能力要比普通梁式桥梁要小，这就要求在拱圈上移动的悬臂要有较小的自重，以免对拱圈造成破坏。并且轻型的拱圈设计容易产生变形，这就要求挂篮有较大的刚度，减小拱圈的变形，方便控制。
2 挂篮设计要点
首先，挂篮的设计要根据拱桥设计的情况来设计。按照拱桥的主拱圈的弧度和主拱圈的横截面形状来设计挂篮的结构，以便使挂篮能够在住拱圈上“行走”。
挂篮的设计要实现两个基本的目标：首先，挂篮最主要的用途就是载重，挂篮作为悬臂浇注法中最主要的设备要在施工过程中承受当前浇注的拱肋块的重量。其次，挂篮要实现在拱肋上行走的功能。随着工程的不断进行，挂篮要不断地在拱肋上从两边向中间“行走”，以实现拱肋的对接。挂篮在脚处时，拱圈与水平面夹角约为45°，此时挂篮的桁架倾斜角度最大。当拱圈在拱顶合龙处，拱圈与水平面保持平行，挂篮桁架的倾斜角度最小。在设计挂篮结构的时候，要考虑这两种极限情况。
一般工程中，挂篮设计有三角形和菱形两种结构。但考虑到三角形结构简单稳定、能承受更大的应力，刚度大等特点。本文考虑采用下承式三角形结构的挂篮。其主要由以下几部分系统构成。（1）承重结构，承担构件块和挂篮自身的重量。（2）锚固系统，用来固定挂篮，在施工的时候要求挂篮不能移动。（3）行走系统。（4）模板系统。（5）止推系统，能推动挂篮在拱圈上行走和停止。
3 挂篮的安装和测试
挂篮的各个结构和系统组装完成后，应该进行全面的质量和安全检查。并且要对挂篮做负载实验，用来测定挂篮各部分的形变量，尝试消除挂篮的永久形变量。在拱圈的拱脚部位完成第一部分浇注并得到设计的强度后就应该开展挂篮的安装工作，安装的时候要时刻注意挂篮及拱脚的安全，在周围应设防护网，确保施工顺利完成。
在安装完成后应对挂篮进行试压，这是为了检验挂篮在实际工作中的性能和安全性，消除挂篮结构中的非弹性形变。试压一般采用试验台加压法。试验台加压法即将新安装好的挂篮利用试验台测试桁架的承压性能。试验台可以是桥台或者承台。在测试过程中，要记录千斤顶逐步加压的变化情况，测出挂篮的弹性力学参数，作为控制悬臂浇注的依据。
4 钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工工序
4.1 一般施工工序
在拱脚的墩顶浇注最初的0号段，并设置临时固定设施，在0号段上安装挂篮，从拱圈的两侧依次对称地分段浇注拱圈主梁至合龙前段。在合龙段可以使用简支的挂篮托架浇注。直至将整个拱圈浇注完成。其他施工工序按设计要求进行。
4.2 浇注方法
挂篮的设计在保证挂篮强度的同时要能方便地进行施工工作。向前移动过程，在之前浇注的混凝土达到设计强度后，就可以开始进行挂篮的移动工作。将中横梁预应力吊杆和其与后横梁上扣在箱梁孔道内的止推装置解除，释放约束装置；依靠设置在箱梁轨道上的千斤顶推动挂篮滚轮在轨道上向前行进。在千斤顶回油时，使用轨道之间的斜撑止推，如此不断交替工作，可以顺利保证挂篮缓慢向前移动。当挂篮到达预定位置后，将抗剪装置固定在预留的孔道内，固定中横梁以及后横梁，使斜撑顶住顶横梁，做好锚固定位，使挂篮到达预定的工作位置，当一切都准备完毕后，就可以开始下一段悬臂的浇注了。
4.3 合龙段的施工
在合龙段处施工时和之前的施工有所不同，此时已经不再需要挂篮来协助施工。具体施工工艺如下。在合龙段，首先拆除其中的一个挂篮。将剩下的一个挂篮行走跨过合龙段到达另一边悬臂的横梁上。这样就形成了一个挂篮跨越两个悬臂的情况，形成合龙段的主要施工支架。为了保证合拢段施工的质量。合拢段的长度应该尽量缩短，一般在1.4m至2m。合龙在地温时进行，在合拢段混凝土中加入减水剂、早强剂使混凝土尽早倒到设计强度。合拢段需要采取临时加固措施，使用劲性钢在合拢段上下部做支撑，待合拢段混凝土达到设计强度后方可拆除。
结束语
钢筋混凝土拱桥有着经济、施工工艺简单、能适应多种工程地质环境等特点，得到越来越多的应用。而悬臂浇注施工法使用简单易操作的机械设备，避免大量的施工设备就可以完成各种跨越深谷、宽阔河流的大跨度桥梁的建造，在钢筋混凝土拱桥中得到了广泛的应用。
研究和探讨悬臂浇注法有利于这种简单易行、经济合理的桥梁施工方法在我国推广，挂篮的设计和测试是其中关键的部分。必须保证挂篮设计合理，符合桥梁拱圈的力学特性。这样才能在长期的施工过程中得到最好的效果。
参考文献：
[1]李晓斌，杨永清，蒲黔辉等.钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工模型试验研究[J].西南交通大学学报，2007，42（5）：526-530.
[2]李晓斌.大跨度钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工控制与模型试验研究[D].西南交通大学，2008.