某钢管混凝土系杆拱桥施工技术与控制

摘要：介绍了钢管混凝土系杆拱桥施工方法及技术要点，通过应力监测表明，达到设计标准。

关键词：钢管混凝土结构；施工；技术要点；应力监测；

Abstract: the article introduces the steel tube concrete arc bridge construction method and main technical points, through the stress monitor shows that meet the design standards.

Keywords: steel tube concrete structure;construction;technique Key points; Stress monitoring;

中图分类号： TU511 文献标识码： A 文章编号：

钢管混凝土结构近年来在我国桥梁建设中被广泛使用，其特点：钢管混凝土受压时，由于钢管对核心混凝土的套箍作用，使得核心混凝土处于三向受压状态，从而提高了混凝土的抗压强度和变形能力，而内填混凝土又有效的增加了钢管管壁的局部稳定性，从而使钢管和混凝土既发挥了各自的特长，又形成优势互补，使得这种组合材料具有强度高、塑性和韧性好、耐疲劳、抗冲击等优点。

某钢管混凝土系杆拱桥为下承式系杆拱桥，主跨为80m长，桥宽32m，具有骨架跨度大、承载和跨越能力大、重量轻、新颖美观等特点。

1.上部结构施工工艺流程

搭设临时现浇支架分5段浇筑系梁和横梁(含端横梁，悬臂端桥面板)张拉横梁预应力束安装通航孔吊架浇筑通航孔系梁和横梁混凝土浇筑系梁的湿接头混凝土张拉系梁纵向(部分)预应力束在系梁上搭设安装拱的临时支架分5段吊装钢管拱肋安装系杆并施加第一批预应力浇筑拱肋混凝土张拉系梁纵向预应力束(部分)施加系杆第二批预应力浇筑桥面板及桥面附属结构最后一次调整系杆刚束内力至设计要求值。上部结构施工布置，如图1所示。

图1上部结构施工布置

2.现浇支架搭设

(1)为确保现浇支架在混凝土浇筑等作业中不发生下沉，同时也考虑吊装方便等因素，临时支墩采用两种形式，即在岸上以承台和扩大基础为临时支墩基础,并采取管桩支架的支承形式，在水中由浮吊配合震动打桩机，插打Ф550mm的钢管桩，作为现浇支架的临时支墩，用贝雷梁作为系梁和横梁的现浇底模承重梁。

(2)为了确保支架沉降在允许范围内，钢管桩入土深度除按设计要求外，还要根据桩实际入土情况再定，实际施工中，采用60t的振动打桩机施打，桩的最后贯入度应控制在1cm/2min以内。

(3)支架搭设完毕，需对支墩钢管桩进行预压(1.2倍的施工荷载)和桩基应变检测，以确保桩的承载力达到设计要求。

(4)为加强施工中的沉降控制，在系梁系杆导管孔相应的支架上设立沉降观测点。实践证明，在系梁、横梁混凝土浇筑和拱肋混凝土浇筑以后，各个观测点中最大沉降量仅为20mm，完全满足设计要求。

3.系梁混凝土分段浇筑及合龙

系梁混凝土的浇筑均在支架上进行，其施工工艺同现浇箱梁，在此不再细述。但应把握好以下关键工序:

(1)铺设系梁底模时，需考虑支架的弹性变形，设置必须的预拱度，确保梁底线型；

(2)拱脚的安装定位要准确；

(3)系梁中吊索、导杆孔及锚垫板的预埋要控制好平面位置；

(4)混凝土浇筑时，每个现浇梁段上设置沉降观测点，用水准仪定期进行跟踪观测；

(5)预应力管道要用井形定位钢筋准确定位，以保证预应力管道平面位置和垂直坐标；

(6)系梁与端横梁和中横梁的钢筋交叉连接；

(7)系梁合龙时，混凝土浇筑要一次成功，相临梁段高差控制在2cm以内。时间选择在一天中气温最低时进行。

4.钢管拱肋的加工、安装

4.1 钢管拱肋的加工

(1)钢管拱肋所用的钢材和焊接材料等应符合设计要求和国家现行标准的规定，具有出厂合格证明。

(2)钢管拱肋加工的分段长度应根据材料、工艺、运输和吊装等因素综合确定。在加工制作前，应根据设计图进行深化设计，并绘制施工详图，主要包括零件图、单元构件图，阶段单元图及组焊、拼装工艺流程图等。正式加工前，应按半跨拱肋进行1∶1精确放样，同时，考虑温度和焊接变形的影响，并精确确定合龙段的尺寸，直接取样下料和加工。

(3)钢管的纵向焊缝各管节应相互错开。

(4)拱肋节段焊接要求与母材等强度焊接，所有的焊缝均应按规定进行强度和外观检查，焊缝应达到二级以上焊缝标准，所有焊缝应100%进行超声波探伤检验。

(5)在钢管拱制作和加工过程中，应特别注意设置混凝土压浆孔、防倒流截止阀、排气孔及吊点等，注意吊点与钢管接头应错开。

(6)钢管拱制作完成后，应根据设计要求和《涂装前钢结构除锈等级和锈蚀等级》(GB89—23)的规定,对钢结构做防腐处理。一般底漆和中漆在加工厂喷涂,面漆等钢管拱现场拼装完成后喷涂。

(7)拱肋分段制造完成后，需在工厂内进行整拱预拼，并对超过允许偏差的部分进行矫正处理，经检查完全达到规范和设计要求后方可出厂。

4.2 钢管拱肋的安装

(1)钢管拱肋由船运至工地吊装现场，用4根Ф550mm的钢管，下端固定在已浇筑桥面的预埋钢板上，安装钢管拱拼装支架，用汽车吊分5段将钢管拱肋吊装就位、合龙。

(2)安装拼装支架时，应严格控制支架的标高，支架顶部应设置定位装置、高度调整装置和支架卸落装置，以便更好地控制钢管拱的平面位置、标高和支架解除。

(3)吊装顺序由两端向跨中对称进行。

(4)设置合理的瞬时合龙构造是钢管拱安装的关键。因为结构合龙前后其受力发生了明显变化，合龙后的结构既要满足承载力和承受温度变形的能力，又必须在合龙口满足无应力状态下焊接的工艺要求，同时,要求合龙装置还必须具备调整应力的作用。所以，设置瞬时合龙构造，一方面满足瞬时合龙的要求，减少合龙段在焊接过程中的温度影响，另一方面可以调整拱肋内力和轴线。

(5)拱顶合龙施工技术要点。安装拱顶合龙装置，测量拱顶标高，当实际合龙温度与设计合龙温度相差较大时，应将实际温度数据反馈给设计部门，以便其及时修正拱顶标高；选定合龙时间，充分考虑实际合龙温度和设计合龙温度差值的影响，将主拱两边拱顶标高对称缓慢地调整至合龙标高位置；旋转并顶紧花兰螺杆，完成瞬时合龙；焊接拱顶合龙段，完成拱顶合龙；卸落并拆除钢管拱拼装支架，完成钢管拱的拼装。

5.钢管拱肋混凝土的浇筑

5.1 加固措施

为防止拱肋混凝土浇筑过程中空心扁钢管出现屈服失稳或过大变形，采取如下加固措施:

(1)在两侧1/4跨的范围内布设满堂支架；

(2)在距拱脚约8m处的钢管下方，设置刚性支撑；

(3)在跨中的系杆处设置临时拉索；

(4)混凝土浇筑过程中，加强对钢管拱的变形观测。

5.2 混凝土施工方案和措施

(1)钢管混凝土配合比，宜设计成半流动性微膨胀混凝土，配合比设计要点为: 水灰比控制在0.35以内，坍落度12～18cm，以16cm为最佳；加入高效减水剂提高混凝土和易性；添加钙矾石、UEA等微膨胀剂，掺量根据产品性质通过试验确定。

(2)混凝土浇筑方法采用自两端拱脚对称连续浇筑，一次性用有压泵顶推至拱顶的施工方案；不宜从中部或顶部加灌；压注口设法兰盘接头和液压阀门与输送泵管连接。