下承式预应力系杆拱桥施工技术的研究和探讨

摘 要：下承式钢筋混凝土系杆拱桥以其造型美观的特点,在城市道路和公路桥梁工程中得到了广泛的应用。本文通过对下承式系杆拱桥施工工艺的分析和选择，采用“先梁后拱”工艺具用成本低、施工便捷等优点，对通航要求不高航道上系杆拱桥的施工具有一定的借鉴意义。

关键词：系杆拱先梁后拱施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况

新通扬河桥设计主桥采用52m跨径系杆拱方案，一跨跨越航道，刚性系杆刚性拱肋的系杆拱结构，系杆拱跨径为52m，计算跨径50m，矢高10m，矢跨比D＝1/5，采用二次抛物线线型，拱轴线方程为Y=4×10×(50-X)/502。吊杆采用φ299×10mm无缝钢管，钢管内穿48φ7高强钢丝，吊杆间距5m，全桥计4×9根吊杆。对应吊杆间设置内横梁，行车道板搁支在横梁上。主桥跨越新通扬运河五级航道，最高通航水位2.631米，通航净空45×5米。主桥采用柔性吊杆和预制装配式的桥面系结构。

二、施工工艺的选择

系杆拱桥常用施工方法有“先拱后梁”和“先梁后拱”，“先拱后梁”的施工方法也叫无支架施工方法，即先整孔吊装钢制拱肋，再利用钢拱肋吊挂吊杆和横梁，然后现浇桥面板连接段和桥面系结构。该施工工艺适用于航运繁忙地段，成本较高且施工复杂，某些情况下还需要采用临时拉索抵抗拱肋施工过程中的拱脚水平力。“先梁后拱”的施工方法则与其相反，是先施工系梁和桥面系结构，再在桥上搭设支架现场拼接拱肋，待拱肋达到强度后安装并张拉吊杆。该施工工艺经济且易于控制，在不影响航运的情况下，是比较合适的施工方案。

本桥选用先梁后拱的施工方案，该方案施工安全、设备简单、速度快且工业化程度高。

三、“先梁后拱”施工流程

1．主桥桥墩下部结构现浇施工，工厂预制钢制拱肋并进行预先拼装，工厂预制中横梁，张拉第一批预应力钢束；

2．在拱脚处搭设满堂支架，进行预压，待支架弹性变形和累计沉降稳定后（不小于 7d），架立模板，现场浇注钢拱肋拱脚段（预埋钢拱肋节段）和端横梁，张拉端横梁预应力钢束并进行压浆密实；

3．在满足通航净空的情况下，在水中打入临时钢管桩，架设临时支撑墩，安放贝雷梁，然后在贝雷梁上加设支架，同样进行预压、卸载，然后现场吊装预制中横梁，放置于支架上，并预留与现浇系梁焊接钢筋；

4．在支架上现浇系梁，分三段浇注，与预制横梁浇为整体，然后张拉系梁第一批预应力钢束和中横梁第二批预应力钢束；

5．现场绑扎桥面板钢筋，立模浇筑桥面板砼，通过横梁和系梁预埋钢筋与其形成整体；

6．现场吊装、拼接钢拱肋，拱肋荷载通过拱架传递给桥面，同时于拱架上调整拱轴线，使其与设计一致，预制钢拱肋与拱肋拱脚预埋节段工地接头采用套接焊接，钢管拱轴线长度误差累计到拱脚并切除多余量，以保证拱轴线拼装精度，然后安装拱间 K 型风撑；

7．钢制拱肋焊接成整体后，张拉系梁第二批预应力钢束；

8．通过四个拱脚向钢管拱内泵送微膨胀缓凝混凝土，泵送过程遵循缓慢、多次、少量的原则，确保拱肋受力均衡、安全；

9．拆除拱架，拆架顺序遵循从拱顶向两边的原则；

10．待钢制拱肋内微膨胀混凝土达到设计强度后安装吊杆，并于梁底第一次张拉吊杆力，边吊杆张拉控制力为650KN，其余吊杆张拉控制力为 530KN；

11．施工桥面系结构，第二次张拉吊杆，边吊杆张拉控制力为 720KN，其余吊杆张拉控制力为 700KN，并控制桥面结构线形达到竖曲线要求；

12．拆除主梁支架，施工桥面铺装，成桥。

四、施工中有关注意事项

1．支架预压

桥梁端横梁和系梁均在支架上整体现浇，支架的线形和稳定性直接影响系梁和拱脚段的走向和受力，因此对采用支架必须做静载试压，并充分考虑支架的扰度、压缩变形和基础的沉降，以检查支架的承载能力和稳定性。在架设支架前需先对地基进行处理，对支架静压最大加载按主梁自重的1.25 倍计。要分级加载，每级持荷时间不小于 30min，最后一级为 1h，然后稳定时间 48~72h，一般预压连续三天累计沉降不大于 3mm，分别测定各级荷载下支架和支架梁的变形值。根据测试结果，确定支架的施工预抛高值，以消除施工中因支架变形而造成的主梁线形和标高误差。支架预压总天数不小于 7d。

2．系梁现浇

系梁采用整体支架现浇，一次落架。施工时，由于系梁较长，采用分段浇筑施工。全桥等分为三段浇筑，各段之间的浇筑时间不宜过长，各接缝断面严格按要求进行凿毛处理和冲洗，以免影响浇筑混凝土衔接质量，确保混凝土连接的可靠性和良好的整体性。

混凝土浇筑过程中，应特别注意对预应力锚下混凝土的振捣，防止出现蜂窝等空洞。同时施加预应力必须采用张拉吨位和钢束引申量双控。当预应力钢束达到设计吨位时，实际引申量与理论引申量的误差不应大于±6%，否则应进行检查，分析原因，采取相应措施后方可继续张拉。

3．拱肋预制

本桥钢拱肋预制材料采用 Q345qD 钢板，钢板进行加工前，需对其质量进行严格检测和挑选，钢板表面不应有裂纹、气泡、结疤、折叠、夹杂，钢材不应有分层。如有上述表面缺陷需进行处理，处理深度从实际尺寸算起，不应大于钢材厚度公差之半，并应保证最小厚度，经处理之处应平滑无棱角。

钢拱肋制作加工在工厂按实际比例根据拱轴线要求放置实样，钢管卷制成型方向与钢板压延方向一致，钢板对接焊缝完全采用熔透坡口焊缝，焊缝质量为Ⅰ级，且宜在室内进行，湿度不高于 80%，焊接环境温度不低于 5℃。在结构表面潮湿或遇到大风、降雨天气又无保护措施情况下，不得进行焊接。主要杆件应在组装后 24h 内焊接，如因气候或其它原因不能及时焊接时，应在焊接前重新进行清理。焊接完毕，所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和超出规定的缺陷。焊缝应在焊接 24h 后进行无损检测，对接焊缝类别及超声波探伤范围按相应技术规程要求进行。

钢管大段焊接后采用煨弯工艺技术将钢管符合至拱轴线的要求，并在实样台上由拱顶向拱脚逐节预拼装成整体，考虑放样温度与拼装温度的修正，确定拱轴线和吊杆位置，安装锚环垫板，确保锚垫板与吊杆轴线垂直，经验收合格后运至施工现场。

钢拱肋的防腐与涂装应采用性能可靠、附着力强、耐侯性好、防腐蚀性好、成熟可靠的涂料涂装，其使用期保证在50 年以上。本桥原则上采用热喷纯铝（纯度大于 99.5%）和聚胺脂族（可复涂）并能相容匹配的油漆品种，拱肋内部不涂装。

4．拱脚现浇

拱脚现浇段是全桥受力的关键，其浇注质量直接关系到桥梁结构的安全，因此，在施工中高度重视拱脚处混凝土振捣质量，且在浇注时严格按照拱轴线的走向，与工厂预制拱肋拱轴线一致，确保桥梁结构受力安全可靠。

5．钢拱现场安装

钢管拱分段运至现场后，通过拱架进行整体拼装、焊接。拱肋拼装焊接应注意拱架位置的准确，并按拱肋各阶段所受荷载情况设置预拱度。

6．微膨胀混凝土的灌注

微膨胀混凝土灌注前先设计混凝土的配合比，使其和易性、膨胀系数及泌水等满足设计要求，并清洗钢管内污物，湿润管壁，然后按照缓慢、多次、少量的原则向钢管拱内灌注。灌注过程一次性完成，直到钢管拱顶端排气孔排出合格的混凝土时停止。灌注过程还需防止灌注力度过大，导致现浇混凝土拱脚段开裂。灌注完毕后及时关闭倒流截止阀，同时对混凝土灌注质量进行检测，确保混凝土密实、均匀。

五、结论

“先梁后拱”的施工工艺较”先拱后梁”成本低、施工便捷且易于控制，对通航要求不高或者施工过程中没有通航要求的桥梁有一定的借鉴作用。

参考文献

[1] 金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁——设计研究与实践[J].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[J].北京：人民交通出版社，1999.