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我省山岭重丘地形較为普遍，钢筋混凝土拱桥因其外形美观、经久耐用、造价低廉、跨越能力大等特点，已成为了悬索、钢构等桥型之外的一种重要补充形式。2007年建成通车的务彭公路通达大桥（主跨120m）、2009年建成通车的仁怀市东门河大桥（主跨120m），均采用了贝雷钢拱架作为桥梁主跨的现浇承重支架，取得了良好的施工效果和经济效益。本文以这两个大桥为例，主要就现浇工艺中贝雷钢拱架及其吊装系统的设计要点做一简述，供探讨。
1、拱架设计
两座大桥均为120米跨上承式等截面悬链线箱型拱桥，桥位左右侧均为开放性深谷，桥下净空均超过100米。通达大桥孔跨布置为：2×16m简支空心板+120m单箱三室无铰拱+1×16m简支空心板，拱圈矢跨比为1/5.5,拱轴线为m=1.756的悬链线,计算矢高为22m，主拱圈截面高2.1m，宽7.4m。东门河大桥孔跨布置为：2×16m简支空心板+120m单箱双室无铰拱+3×16m简支空心板，拱圈矢跨比为1/4.5,拱轴线为m=1.756的悬链线,计算矢高为27m，主拱圈截面高2.2m，宽7.2m。在进行现浇支架的比选时，由于桥下净空较高，无论采用钢管支架或者搭设临时墩等，均存在工程量大、工期长、费用高等缺点，分析后选用贝雷钢拱架作为拱圈的承重支架较为合适。
设计拱架前先确定荷载，包括拱架自重、调平钢管及施工荷载、分次浇筑的拱圈混凝土荷载等，所有荷载为垂直重力荷载，施加在结构上层的节点上，结构自重由程序按照截面积和比重自动计算。由于拱架的对称性，验算时可取拱架一半进行计算，但即使这样一般也有上万个梁单元，通常要借助大型有限元程序来完成，主要工作是建立模型并通过计算机计算并输出结果。为求模型简化，建模时一般可不考虑焊缝因素和局部应力集中，不考虑载荷安全系数及风载荷，螺栓连接按焊接处理，但应充分考虑施工步骤。根据建立的计算模型，计算机可以输出每个梁单元的应力，可以获取任意单元应力，也可以按照指定的应力范围给对应单元标注记号，或输出较大应力并显示较大应力杆件。输出应力包括：轴向拉应力、两个方向的弯曲应力、合力应力（一般出具的报告给出的是合力应力）。稳定性计算采用迭代方法，首先自动给出一个假定荷载，验算所有杆件、局部结构的稳定性整体结构的稳定性，然后不断调整荷载，逐步逼近极限荷载，输出结果为直接输出稳定性系数和精度（迭代精度为小于1E-5，迭代次数一般小于50次）。需要说明的是，为求简化，计算时一般没有考虑混凝土拱圈底板和腹板在后续施工阶段参与的受力作用，这就使得在进行刚度验算时后续阶段计算数据失真，在进行应力和稳定性验算时后续阶段安全储备较多。如何准确计算拱圈底板和腹板的共同受力，是一个有待进一步研究的课题。
通达大桥和东门河大桥均采用折线形单层贝雷钢拱架。拱架横向分为9组（每组2片）、纵向以模拟混凝土拱圈线型据实进行分段，折线转角通过连接定做的梯形钢桁架来实现，拱脚处设置钢铰以防止拱架安装中产生附加内力（同时也便于拼装拱架过程中进行高程的局部调整），起拱段为定做端桁架，贝雷片的上下弦均采用了加强弦杆，拱架上下表面采用了横向型钢连接支架及单槽钢、角钢等拉网式连接成整体，贝雷片竖向连接端部采用了标准支撑片和异形支撑片协同连接。通达大桥共用贝雷片684片，加强弦杆1368根，梯形钢桁架99个，连同其他材料全拱架自重455T。东门河大桥共用贝雷片720片，加强弦杆1440根，梯形钢桁架108个，连同其他材料全拱架自重490T。
2、吊装系统
吊装系统主要由塔架及索鞍、锚锭、主索、牵引索、起重索、天线跑车组（含定滑轮和动滑轮）、承重横担、缆风绳等组成。做吊装系统的设计时，首先要确定拱架的拼装方案，以确定最大起吊重量，在此基础上计算整个拼装过程中吊装系统各个部位的受力状态，并依据各个部位（塔架、锚锭、主索、牵引索、起重索、缆风绳等）最不利受力状态来选择材料规格并验算其安全系数直至满足相关要求。通过计算拱架在拼装和浇筑拱圈混凝土阶段的应变叠加以确定拱架的预拱度，通过计算整个拼装过程中各组扣索的应变大小以确定拱架各节段在拼装时的预抬高值。
塔架设计时主要考虑吊装高度、锚锭位置、前后受力角度等，塔架支座采用铰支和固支均可（通达大桥采用的是铰支，东门河大桥采用的是固支），但从塔架受力明确、避免塔身及支座产生附加内力的角度考虑，本人认为塔架支座选用铰支更好一些。值得一提的是，塔架的中线、锚锭与桥轴线应尽可能一致，以使拱架拼装能准确进行，同时避免塔架产生不利的横向水平分力（有时受地形条件的限制，锚锭可能会不得不偏离桥轴线，例如通达大桥的锚锭就偏离了桥轴线2米左右，这时就需要增强塔架的水平缆风绳以平衡塔架不利的水平分力）。
锚锭与塔顶的角度大小对塔架的压力、塔架缆风绳的拉力以及锚锭的上拔力均有较大影响，因此，锚锭距离塔架的远近和相对高程应结合实际地形进行合理选择。
在进行桥台、锚锭、墩柱基础等结构物的砼浇筑时，根据需要预埋了一定数量和大小的千斤头，用来固定缆风绳及用作起重索、牵引索的导向是很有必要的。
根据受力计算，两座大桥选用的一些材料参数为：主索为2Φ52（6×37+1）的钢丝绳），牵引索、起重索、扣索、缆风绳均为Φ21.5（6×37+1）的钢丝绳，跑车组为四线，横担采用4根[32b槽钢焊接成整体钢箱。
临时拱座作为拱架拼装阶段和主拱圈混凝土浇筑阶段的主要受力构件，在设计时应给予相当的重视。临时拱座一般设置在主拱座前沿正下方并紧贴主拱座，采用与主拱座同标号的砼浇筑，在浇筑前按坐标放样预埋好锚固钢筋、限位钢板、钢铰，并在端桁架脚接与临时拱座连接位置预埋钢板，在混凝土受压区布置钢筋网以扩散局部压应力以及提高砼抗压性能。
3、结束语
采用贝雷梁作为大跨径拱桥的承重支架是我省近年来推出的一种施工工艺，通达大桥和东门河大桥的建成，为此类施工方法的应用及推广积累了一定的理论基础和实践经验。然而，贝雷钢拱架因其自重大、结构的整体刚度不足等缺陷，目前的应用还局限于跨径小于130m的拱桥，但相信随着大量新材料、新工艺的不断涌现和应用，采用现浇施工的拱桥跨越能力还会有进一步的提高，这有待于大家的共同努力。
1、拱架设计
两座大桥均为120米跨上承式等截面悬链线箱型拱桥，桥位左右侧均为开放性深谷，桥下净空均超过100米。通达大桥孔跨布置为：2×16m简支空心板+120m单箱三室无铰拱+1×16m简支空心板，拱圈矢跨比为1/5.5,拱轴线为m=1.756的悬链线,计算矢高为22m，主拱圈截面高2.1m，宽7.4m。东门河大桥孔跨布置为：2×16m简支空心板+120m单箱双室无铰拱+3×16m简支空心板，拱圈矢跨比为1/4.5,拱轴线为m=1.756的悬链线,计算矢高为27m，主拱圈截面高2.2m，宽7.2m。在进行现浇支架的比选时，由于桥下净空较高，无论采用钢管支架或者搭设临时墩等，均存在工程量大、工期长、费用高等缺点，分析后选用贝雷钢拱架作为拱圈的承重支架较为合适。
设计拱架前先确定荷载，包括拱架自重、调平钢管及施工荷载、分次浇筑的拱圈混凝土荷载等，所有荷载为垂直重力荷载，施加在结构上层的节点上，结构自重由程序按照截面积和比重自动计算。由于拱架的对称性，验算时可取拱架一半进行计算，但即使这样一般也有上万个梁单元，通常要借助大型有限元程序来完成，主要工作是建立模型并通过计算机计算并输出结果。为求模型简化，建模时一般可不考虑焊缝因素和局部应力集中，不考虑载荷安全系数及风载荷，螺栓连接按焊接处理，但应充分考虑施工步骤。根据建立的计算模型，计算机可以输出每个梁单元的应力，可以获取任意单元应力，也可以按照指定的应力范围给对应单元标注记号，或输出较大应力并显示较大应力杆件。输出应力包括：轴向拉应力、两个方向的弯曲应力、合力应力（一般出具的报告给出的是合力应力）。稳定性计算采用迭代方法，首先自动给出一个假定荷载，验算所有杆件、局部结构的稳定性整体结构的稳定性，然后不断调整荷载，逐步逼近极限荷载，输出结果为直接输出稳定性系数和精度（迭代精度为小于1E-5，迭代次数一般小于50次）。需要说明的是，为求简化，计算时一般没有考虑混凝土拱圈底板和腹板在后续施工阶段参与的受力作用，这就使得在进行刚度验算时后续阶段计算数据失真，在进行应力和稳定性验算时后续阶段安全储备较多。如何准确计算拱圈底板和腹板的共同受力，是一个有待进一步研究的课题。
通达大桥和东门河大桥均采用折线形单层贝雷钢拱架。拱架横向分为9组（每组2片）、纵向以模拟混凝土拱圈线型据实进行分段，折线转角通过连接定做的梯形钢桁架来实现，拱脚处设置钢铰以防止拱架安装中产生附加内力（同时也便于拼装拱架过程中进行高程的局部调整），起拱段为定做端桁架，贝雷片的上下弦均采用了加强弦杆，拱架上下表面采用了横向型钢连接支架及单槽钢、角钢等拉网式连接成整体，贝雷片竖向连接端部采用了标准支撑片和异形支撑片协同连接。通达大桥共用贝雷片684片，加强弦杆1368根，梯形钢桁架99个，连同其他材料全拱架自重455T。东门河大桥共用贝雷片720片，加强弦杆1440根，梯形钢桁架108个，连同其他材料全拱架自重490T。
2、吊装系统
吊装系统主要由塔架及索鞍、锚锭、主索、牵引索、起重索、天线跑车组（含定滑轮和动滑轮）、承重横担、缆风绳等组成。做吊装系统的设计时，首先要确定拱架的拼装方案，以确定最大起吊重量，在此基础上计算整个拼装过程中吊装系统各个部位的受力状态，并依据各个部位（塔架、锚锭、主索、牵引索、起重索、缆风绳等）最不利受力状态来选择材料规格并验算其安全系数直至满足相关要求。通过计算拱架在拼装和浇筑拱圈混凝土阶段的应变叠加以确定拱架的预拱度，通过计算整个拼装过程中各组扣索的应变大小以确定拱架各节段在拼装时的预抬高值。
塔架设计时主要考虑吊装高度、锚锭位置、前后受力角度等，塔架支座采用铰支和固支均可（通达大桥采用的是铰支，东门河大桥采用的是固支），但从塔架受力明确、避免塔身及支座产生附加内力的角度考虑，本人认为塔架支座选用铰支更好一些。值得一提的是，塔架的中线、锚锭与桥轴线应尽可能一致，以使拱架拼装能准确进行，同时避免塔架产生不利的横向水平分力（有时受地形条件的限制，锚锭可能会不得不偏离桥轴线，例如通达大桥的锚锭就偏离了桥轴线2米左右，这时就需要增强塔架的水平缆风绳以平衡塔架不利的水平分力）。
锚锭与塔顶的角度大小对塔架的压力、塔架缆风绳的拉力以及锚锭的上拔力均有较大影响，因此，锚锭距离塔架的远近和相对高程应结合实际地形进行合理选择。
在进行桥台、锚锭、墩柱基础等结构物的砼浇筑时，根据需要预埋了一定数量和大小的千斤头，用来固定缆风绳及用作起重索、牵引索的导向是很有必要的。
根据受力计算，两座大桥选用的一些材料参数为：主索为2Φ52（6×37+1）的钢丝绳），牵引索、起重索、扣索、缆风绳均为Φ21.5（6×37+1）的钢丝绳，跑车组为四线，横担采用4根[32b槽钢焊接成整体钢箱。
临时拱座作为拱架拼装阶段和主拱圈混凝土浇筑阶段的主要受力构件，在设计时应给予相当的重视。临时拱座一般设置在主拱座前沿正下方并紧贴主拱座，采用与主拱座同标号的砼浇筑，在浇筑前按坐标放样预埋好锚固钢筋、限位钢板、钢铰，并在端桁架脚接与临时拱座连接位置预埋钢板，在混凝土受压区布置钢筋网以扩散局部压应力以及提高砼抗压性能。
3、结束语
采用贝雷梁作为大跨径拱桥的承重支架是我省近年来推出的一种施工工艺，通达大桥和东门河大桥的建成，为此类施工方法的应用及推广积累了一定的理论基础和实践经验。然而，贝雷钢拱架因其自重大、结构的整体刚度不足等缺陷，目前的应用还局限于跨径小于130m的拱桥，但相信随着大量新材料、新工艺的不断涌现和应用，采用现浇施工的拱桥跨越能力还会有进一步的提高，这有待于大家的共同努力。