钢结构蝴蝶拱桥系杆拱拱肋压浆质量控制

摘要：本文以安徽省合肥境内的蝴蝶拱桥为例，分析了拱肋压浆质量控制的重要性。蝴蝶拱桥采用系杆拱施工，整个工程施工工序中，拱肋压浆为最重要工序之一。拱肋压浆的施工质量直接影响着整个系杆拱的施工质量。系杆拱拱肋压浆技术要求高，质量控制难，尤其是压浆过程中的施工质量控制，是影响钢构桥质量验收的关键因素。

关键词：钢结构；蝴蝶拱桥；拱肋压浆；质量控制

中图分类号：TU291 文献标识码：A

一、工程概况

（一）设计概况

本蝴蝶拱桥位于安徽省合肥市肥西县小庙镇小店村境内，上跨合肥新桥国际机场高速公路。

蝴蝶拱两桥台间距63.720ｍ，全宽10ｍ，桥面双向1.5%斜坡，拱肋由Φ1000×20 mm和Φ1000×16mm圆钢管组成。拱肋轴线在同一平面内，其与铅锤面呈45度夹角外张，拱肋轴线在其平面内为二次抛物线，拱肋柱脚内灌C50微膨胀混凝土，横撑、斜撑分别为Φ600 mm、Φ400 mm圆钢管。在台帽、拱肋横撑处分别设置板式橡胶支座，顺向桥间距均为6米；吊索与纵梁呈45度布置，采用标准强度为1670Mpa 的37Φ7mm高强度镀锌钢丝成品索，共11对。钢桥面系为纵梁、横梁、小纵梁与混凝土桥面板共同形成的钢—混凝土组合梁。顺桥向每隔4m间距设置一道横梁，横桥向设置一道通长小纵梁，以保证桥面系整体稳定和局部稳定。纵梁、横梁单元构件为箱形构件，纵梁钢板厚度均为16mm，小纵梁为工·字型钢构件。拱肋、拱肋加劲环、横撑、斜撑材质为Q345D级钢。

蝴蝶拱桥立面图

蝴蝶拱桥断面图

蝴蝶拱桥面系断面图

（二）拱肋压浆质量控制的重要性

1、蝴蝶拱桥采用系杆拱施工，整个工程施工工序中，拱肋压浆为最重要工序之一。拱肋压浆的施工质量直接影响着整个系杆拱的施工质量。

2、系杆拱拱肋压浆技术要求高，质量控制难，尤其是压浆过程中的施工质量控制，是影响钢构桥质量验收的关键因素。

二、方案选择

方案一：在拱顶设置隔舱，从一侧拱脚泵送砼，采用在拱肋混凝土的泵送顶升压注浇筑方法，灌注时由输送泵将混凝土连续不断地自下而上压入钢管拱内，且不需振捣，直至管顶冒出混凝土使管内混凝土密实为止。然后从另一拱脚按此方法重复。砼采用C50微膨胀易流动性砼。

此方案优点：操作较为简单。缺点：拱肋受力不均衡。

方案二：以拱顶为对称中线组织拱肋混凝土的灌注施工。为保证拱肋混凝土的密实性，采用在拱肋两端泵送浇筑钢管拱肋混凝土的泵送顶升压注浇筑方法，同时在管壁设置一台附着式振捣器以辅助砼流动，灌注时由输送泵将混凝土连续不断地自下而上压入钢管拱内，且不需振捣，直至管顶冒出混凝土使管内混凝土密实为止。砼采用C50微膨胀易流动性。

此方案优点：快速、安全、经济而且能较好控制质量。

从安全、质量等方面考虑决定采用方案二。三、施工工艺：

拱肋压浆流程图见下图：

根据现场“系杆拱拱肋压浆”施工，总结出影响“系杆拱拱肋压浆”施工质量的三道关键工序：

1、砼的拌制，混凝土水灰比过大、水泥用量过多、微膨胀量不足会造成一定的收缩缝，砼搅拌不均匀、砼和易性差会造成砼离析。

2、泵压控制：泵压不足会导致砼松散不密实，泵压过大会导致钢管内应力过大，甚至导致爆管，影响整个压浆过程质量安全。

3、排气孔设置：灌注过程中排气不良会导致管内空腔现象，影响整个拱肋的使用寿命。

四、关键工序的控制措施

五、 具体控制措施的实施

5.1实施一：砼拌制：

5.1.1C50微膨胀混凝土配制：

为保证混凝土能充满钢管，密实，混凝土必须具有无收缩补偿的性能，即微膨胀性。钢管拱混凝土特殊的施工工艺，要求混凝土在不加振捣的情况下自密实成型，并具有低气泡、高流动性、坍落度要求18～22cm，粗骨料在顶升过程中不能因自身重力而下落，否则会造成顶升压力过大而失败。在设计混凝土配合比过程中碎石应稍微呈悬浮状态，不能下沉，而且还要防止离析，1小时坍落度损失

5.1.2混凝土的技术要求：

(1)坍落度18～22cm，扩散度420～620mm

(2)坍落度损失1h≤20mm(损失量)

(3)初凝时间≥6h

(4)混凝土水中28 d膨胀率要求(2～6)×10-4；

(5)试配强度： fcu o = fcu k +1.645σ=55+1.645×6 =64.87MPa

5.1.3钢管C50 混凝土配合比：

C50 理论配合比1：0.27：0.11：2.07：2.75： 0.41：0.018

每m3混凝土用料量（Kg）：

水泥：粉煤灰：膨胀剂：细骨料：粗骨料：水：外加剂=（此处应附配合比单子）

5.2实施二：泵压控制：

根据拱肋混凝土压注量及混凝土压注对称要求，确保砼一次压注成功，混凝土泵送时在拱脚处各设置2台HBT-80型输送泵，另在每个墩位处备用1台砼输送泵；输送泵内砼采用2台汽车泵供应。其具体安置方式由现场负责人同泵车专业人员商量确定，报项目部总工办同意后实施。

根据每段砼顶升量及顶升长度计算，在顶升时输送泵出口压力将达到10MPa，计划选用HBT-80型高压混凝土输送泵，其工作压力可达18 MPa，每小时输送混凝土量大于60m3/h，电机功率132 KW，满足施工生产要求。

泵管与输送泵配套，采用内径φ125㎜高压管，泵管数量应根据现场实际输送长度配足(初步估算大致长度为400m左右)，型号应齐备，多准备备用件，接头胶垫圈位置应准确，联接卡箍及螺栓必须上紧；泵管应设置足够的支点和悬挂点，不可悬空，特别是弯头处，须切实固定牢靠，同时泵管布置时应尽量减少弯管的使用。

5.3实施三：排气管布置：

吊装前应在拱肋上焊接完拱肋混凝土灌注管、排气管及冒浆孔，拱肋对称中心线对称设置在拱肋上部管壁，在每一分仓段低端设压注孔管，高端设排气孔管，最低点处射泄水孔管。在拱肋低端侧面沿拱肋方向设φ125mm的压注孔，压注管与拱肋呈45°夹角，管长1m；在拱肋高端侧面设φ125mm的排气孔，以利于排气，孔管朝上，管长1.5m，排气管排出含有石子的新鲜混凝土时，插入φ50振动棒进行振捣，以增强混凝土的密实性，保证混凝土的压注质量；泄水孔设在每一分仓段的最低点，设φ50mm孔，先用木塞堵住，在砼压注前先压注清水对拱肋内壁进行清洗，清洗的水通过地泵管和泄水管排出，在砼压注前将泄水管焊接封堵。排气管及冒浆孔直径为30cm，灌注砼时，留出砼后立即用木楔封堵。钢管拱内砼强度达到设计50%后，可拆除钢管拱肋上的灌注管、排气管及冒浆孔；钢拱肋开孔前先放好样，避免反复切割和大小差距过大，施工时将切割钢板编号，并保存好，钢管压注砼施工完成后，将开孔补焊好。

结束语：

通过对拱肋压浆质量控制，有效的提高了整个系杆拱的施工质量。