中国拱桥 世界跨度（科技名家笔谈）(2)

　　混凝土拱桥拱圈，是在钢管混凝土劲性拱骨架上挂模板浇注混凝土形成的，钢管混凝土劲性拱骨架在拱圈施工过程中起拱架作用，因此强骨架是降低拱圈施工风险的首选。但强骨架必然增加拱骨架的施工难度，降低拱桥的经济性，因此选择恰当强劲度的劲性拱骨架至关重要。笔者提出，以骨架钢桁质量与外包混凝土质量之比来表征骨架强弱。8座已建成的劲性骨架混凝土拱桥的该比值均在合理区间。

　　天峨龙滩特大桥拱肋劲性拱骨架钢材重8150吨，外包混凝土2.81万立方米，二者质量之比为1/8.6，其比值较已成劲性骨架混凝土拱桥均大，骨架钢料多用3000吨。即使这样，在灌注管内混凝土及浇注底板混凝土阶段主拱跨中挠度增长值，占外包混凝土浇注完成后总挠度值的60%，在外包混凝土包裹上弦钢管时，相关指标接近容许值。由此可知，钢骨架强劲度的选择是恰当的。

　　克服浇注外包混凝土过程中

　　产生过大的时程应力

　　劲性骨架混凝土拱桥拱圈的形成是一个自架设过程。首先，架设钢管混凝土劲性拱骨架；然后，分环浇注外包混凝土，一环混凝土浇注完成获得强度后，与钢管混凝土劲性拱骨架拱桁形成钢-混组合结构，承载能力和刚度得到提高，逐次完成各环混凝土浇注，逐次提高承载能力和刚度，直至完成混凝土拱圈。但值得注意的是，外包混凝土质量达劲性骨架钢管拱桁质量的9—15倍，因此浇注外包混凝土是劲性骨架混凝土拱桥施工最危险的阶段，不但加载重量大，而且加载时间长、加载次数多，每次混凝土浇注一旦失败，就难于补救。采用分环、多工作面、多次浇注，劲性骨架及已获得强度的外包混凝土会产生随时间而变的时程应力，该力有时会超过材料强度，所以要靠合理分环、多工作面同时浇注来对其进行控制。外包混凝土浇注完成获得强度后成为受力主体，钢管混凝土劲性拱骨架拱桁埋在混凝土内，增加混凝土拱圈的承载能力和韧性。

　　天峨龙滩特大桥拱肋外包混凝土2.81万立方米，分3环8个工作面，每次4个工作面同时浇注，共36次完成拱桁外包混凝土浇注。每次浇注外包混凝土800立方米左右，需要7-10个小时，由8台泵同时向4个工作面输送混凝土，在此过程中，使时程压应力始终处于较低水平。这种控制浇注外包混凝土的时程应力方法由中国工程师发明，并在实践中不断完善、发展。

　　优化外包混凝土

　　配合比和施工工艺

　　劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土从浇注到硬化过程中受到劲性骨架的多方向强约束，易产生收缩裂缝。解决强约束产生收缩裂缝问题最好的途径是掺入膨胀材料以抵消收缩，但应考虑胶凝材料的水化进程，采用适用于外包混凝土的膨胀剂，实现前期补偿收缩，后期不发生体积变形。此外，在工作性能控制层面，应进行原材料均化，尽可能避免原材料差异导致的混凝土工作性能不稳定的问题；在泵送现场，实时调控混凝土工作性能，保障入模混凝土的稳定性、均匀性。

　　在施工过程中，应对混凝土内外温湿度进行控制，以减小温差应力、干缩应力，严格控制混凝土制备、运输、泵送、入模温度。在养护阶段采取外界覆膜保温措施，同步降低内外温差。此外，对外包混凝土表面进行持续性喷水、喷雾保湿养护，以减少混凝土表面的干缩。通过以上措施，实现了天峨龙滩特大桥所有外包混凝土的良好浇注质量及抗裂效果，表面光滑密实无裂缝。另外，对浇注外包混凝土的模板进行了精细化设计、工厂化加工，半机械化安装，实现了国内外包混凝土浇注最短周期记录，最大限度减少浇注混凝土块间龄期差。由此可见，天峨龙滩特大桥拱肋外包混凝土外掺剂选取及浇注经验有普遍借鉴意义。

　　根据相关研究和实践

　　大幅度减少拱肋纵向配筋