钢管混凝土拱桥施工技术的探讨

钢管混凝土拱桥施工技术的探讨

摘要：介绍芷江县舞水大桥钢管混凝土系杆拱桥施工中构件预制、起吊、安装等施工技术。可为同类工程提供参考。

关键词：拱桥；构件施工;起吊安装；

引言

近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、省建材、外形美观等优点，被广泛应用于公路工程。但该桥型技术复杂，施工难度大，已经暴露和潜在的问题还很多，亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善，本文将结合工程实践就施工关键技术进行阐述。

1、工程概况

芷江县舞水大桥是芷江县城跨越舞水河的第四座桥梁，位于芷江三桥上游大约二百米，是芷江老城到新开发区之间的便捷通道，桥梁起于芷江县政府旁沿河路，全长278.0m，该桥的建成将有利于芷江县城城市的发展，为再造芷江新城提供基础保障。桥梁上部结构是20（空心板）+69.5（下承式钢管拱）+88（下承式钢管拱）+69.5（下承式钢管拱）+20m（空心板）,全长278.0m。空心板采用预应力结构。中跨计算跨径88m,边跨计算跨径68m，中跨拱肋宽1.1m；边跨拱肋宽0.95m。拱矢跨比1/4，拱轴系数是1.167，为等截面钢管砼悬链线无铰拱，下承式拱上部由刚性拱、刚性纵梁、柔性吊杆组成。

2、工程结构设计

（1）下部结构0#、5#台为扩大基础配U型桥台，1#～4#墩采用桩基础加墩柱，不设系梁；在柱顶以下1.20m处设箱形系梁。桩基采用嵌岩钻孔桩。

(2)引桥部分上部结构

两侧引桥均是1—20m预应力空心板，共设板17片，桥面铺装层由8cm水泥混凝土+7cm沥青混凝土组成。

(3)拱肋结构

拱肋采用等截面钢管混凝土结构，中跨拱肋截面高2.5m，宽1.1m；边跨拱肋截面高2.2m，宽0.95m；中、边跨两条拱肋中心间距均是18.0m。中跨每条拱

肋断面由2根φ1100mm钢管组成上、下弦杆，上、下弦杆之间用缀板相连，缀板外距30cm；边跨每条拱肋断面由2根φ950mm钢管组成上、下弦杆，上、下弦杆之间用缀板相连，缀板外距30cm。钢管、缀板均采用16Mn钢，厚б=12mm，在钢管及缀板内都灌注C50微膨胀混凝土。

主拱钢结构防锈采用热喷涂方法，底层喷锌50微米，面层喷铝150微米，外层用有机硅涂料对金属涂层进行封闭，最外层涂彩色涂料做装饰来共同保护拱肋，防止拱肋腐蚀。

(4)横向联系

桥面板以下设中横梁和端横梁联系；桥面以上中跨设四道拱上横撑，边跨设三道拱上横撑。横撑采用16Mn钢（厚б=12mm）卷制成的φ1100mm和φ950mm钢管。

(5)吊杆

吊杆间距5.0m，吊杆采用PES7-73丝镀锌高强平行钢丝，标准强度fpk=1670Mpa。吊杆是热挤聚乙烯保护，锚具采用冷铸镦头锚。吊杆上端为可调锚头，下端为固定锚头，在拱肋处吊杆锚固于拱肋上弦以下40cm位置，下端锚固于纵梁，吊杆外套镀锌钢管保护。

(6)、拱上行车道系

拱上行车道系由现浇钢筋混凝土桥面板、现浇预应力中横梁和端横梁、两侧预应力纵梁、7c沥青混凝土桥面铺装层组成。

伸缩缝装置设在引桥和下承式拱连接处，共两道

(7)人行道系

人行道系由现浇悬臂部分（包括设置自来水管部分）、现浇人行道纵梁、预制人行道板、不锈钢栏杆、路灯、大理石铺装、主桥防撞栏杆及引桥路缘石组成。同时预留空间便于供水管（管径不能超50cm）、电力线、电讯线、广电线等各种线路布设。

图1平面图

3、主要施工技术方案

3.1施工流程

（1）桥墩钻孔桩、承台、立柱施工。

（2）引桥上部结构施工。在跨内设置临时底座浇筑20m空心板，张拉压浆后横移就位，浇筑顺序由外至内。

（3）纵梁、横梁采用现浇法施工工艺。采用钢桁架式支架施工。

（4）钢管拱制作。委托武汉船舶厂进行制作，利用大型水压机一次冲压成型。

（5）钢管拱安装。搭设吊装钢便桥，在纵梁上设置临时支撑支架，采用50吨汽车吊分节吊装就位焊接成型。

（6）吊杆安装，第一次张拉提升；桥面板施工，吊杆第二次张拉。

（7）附属工程的施工并拆除支架，清理桥下残余结构物，恢复河道通航。

3.2钢管拱安装技术方案

确定了钢管拱的安装技术方案：搭设临时钢支撑，钢管拱分节吊装拼接。用拖车将分节钢管拱运至施工现场安装位置然后采用50吨汽车吊安装就位。

3.3钢管拱砼顶升技术方案

为了保证拱脚位移不能大于设计数值及全桥受力均匀，这就要求钢管拱两端必须同时均匀地进行砼顶升。钢管拱砼顶升技术方案确定为：钢管砼管内采用微膨胀缓凝砼，利用固定泵两端同时顶升砼。

4、主要施工工艺及方法

4.1钢管拱安装

在工厂内基本管节加工完毕后，按安装单元节进行预拼装，首先设置预拼台座，预拼台座（卧式预拼）平面布置根据设计图纸进行座标换算的控制参数进行施工放样。试拼装合格后分段运至施工现场，

(1)钢管吊装分段顺序

先吊装两端，接着吊装中间拱肋、中间曲线拱肋按2～3小节为一段，最后吊装拱顶段。

(2)拱脚段安装

拱脚段钢管在拱座砼灌注之前安装，在纵横梁平台上安装框架支座，放好十字线，焊好挡板，并调整好标高，然后将拱脚段吊装就位，中线、水平调整后在拱脚四周焊型钢支撑固定，防止拱脚段向下位移和左右偏位，在拱脚段上端临时固定在支架止。

(3)节段安装

分节段安装前，在接口处的临时支承上搭好平台，距拱肋1m左右，在分节段吊装时，两端各挂两个倒链，以减少空中工作量，使分节段吊至安装位置后端与已安装段对口，平稳下落，在即将到位时，用倒链调整至准确位置。临时支座焊接牢固，整个安装过程，测量跟踪作业，保证安装位置准确，调整完成后以倒链固定，开始焊口整形，接头焊接。

(4)拱肋合龙

合龙前对环境温度进行连续48小时的测量，根据测量的温度数据，确定合龙最佳时间，一般合龙温度为10～20℃，因此确定在夜间合龙温度时进行，同时测量合龙口的距离，确定合龙段长度，一次切出坡口，打磨合格。派人观测温度变化，一旦气温降至合龙温度，马上开始作业，进行合龙口固定、点焊。每个合龙口派2个电焊工同时对称连续进行焊接作业，直至全部焊缝焊完。之后测量中线、标高与设计拱轴线进行核对。

钢管拱安装支架图

4.2钢管拱砼顶升

灌注拱肋钢管砼采用顶升法施工，C50微膨胀砼从拱肋两端拱脚部位对称输入拱肋钢管内，让砼沿着钢管或者腹腔内壁向上顶升，砼到达最高点即完成顶升。

4.2.1工艺流程：

钢管拱的安装完成→钢管拱脚手架的搭设→设置排气孔和灌浆孔→焊接进料支管→安装回流截止阀→布设输送泵→压注清水湿润输送泵管→安装压注头和阀门→泵送高标号砂浆→泵送C50微膨胀砼→砼从拱顶排浆孔排出→关闭压注口阀门→砼强度达到50%后拆除闸阀完成灌注。

拱肋砼灌注顺序，考虑到拱肋灌注前已安装系杆，拱肋钢管的内应力、拱脚位移均可通过系杆进行调整，因此本桥钢管砼灌注考虑单根拱肋钢管对称灌注。灌注顺序：上游下弦钢管→下游下弦钢管→上游上弦钢管→下游上弦钢管→上游

腹腔→下游腹腔。

4.2.2施工要点

（1）C50微膨胀缓凝混凝土要求进行配合比试验，各项指标满足设计要求后方可施工。

（2）混凝土输送管应避免转弯角度过小及弯头过多，输送管支撑架要求稳定，在泵管对接前仔细检查管内壁是否清洁、结构和密封圈是否完好。对接好后要逐节检查输送管以确保管节接口严密，杜绝混凝土顶升过程中发生脱管现象。为防止意外发生在现场配备同样长度数量的泵管、弯头和密封圈一套作为备用。