钢管混凝土拱桥的施工技术探讨

1案例背景

某公路桥梁的桥梁总施工长度为585.4m，桥梁的宽度为28m，主桥主要由双承载面、五孔无风撑构成，拱桥的矢跨比为1/5，拱轴线为二次抛物线，拱肋使用圆端形扁钢结构，其中拱肋的跨度为0.91m，高度为73m，宽度为1.8m，使用C40微膨胀混凝土对钢管内部进行填充，使用Q345D作为拱肋钢管，钢管的厚度为15mm。桥梁整体立面图如图1所示。

2桥梁工程施工的主要流程

在桥梁工程施工过程中一共由下述几个流程：⑴安装施工横撑和空钢管，吊装拱片到位以后，对线形进行调整，保证其可以达到设计预拱度的要求，然后进行焊接，同时进行边拱的施工；⑵主拱焊接成形后，将主拱施工架拆除，保留边拱的施工架；⑶进行纵梁和横梁的架设，然后穿吊杆；⑷对称，同时进行下弦管混凝土的灌注；⑸当下弦管的混凝土强度超过90%后，对称，进行上弦管混凝土的灌注；⑹上弦管混凝土强度超过90%后，对称，进行腹板混凝土的灌注；⑺在腹板混凝土强度超过90%以后，加载纵横梁，并对P1-1、P1-2系杆进行张拉，张拉力为1700kN；⑻对桥面预制板进行吊装后，对P2-1、P2-2系杆进行张拉，张拉力大小为1700kN；⑼进行桥面现浇层的施工，对P2-1、P2-2系杆进行张拉，张拉力大小为1700kN；⑽铺装人行道板、施工桥面和护栏；⑾对系杆P1-1、P1-2进行张拉，张拉力大小为1700KN；⑿对索力进行集中调整；⒀将边拱支架拆除。 3钢管混凝土拱桥施工的关键技术

3.1制作拱肋在本工程的施工过程中，拱肋截面为哑铃形，截面的高度为2.5m，直缝焊接管的直径为1m，设计拱轴线提供的系数m=1.5m，使用每节长度为2m的直钢管以直代曲制成，采用这种分结方式不会对拱肋曲线形状造成影响。使用单面坡口形式进行各节钢管的环焊缝以

及直焊缝的焊接，并用陶瓷进行衬垫。桥梁的左幅桥梁和右幅桥梁一共有4片拱肋，每一片拱肋都在施工现场分8段进行制作，整桥一共有32个拱段，完成制作工作后，按照1∶1的大样在工程中进行预拼调整。按照《钢管混凝土结构设计和施工规程》中的规定，要求钢管制作大小满足下述要求：⑴钢管的椭圆度f/D≤3/1000。因为钢管的椭圆度会对钢管的对接造成一定水准的影响，但对套箍的影响并不大，所以要求控制好管端的椭圆度。根据具体的施工情况，可以适当放宽管节中间的椭圆度，但是偏差要控制在5mm以内。另外，如果椭圆度过大会导致直缝管焊接残余的应力变大。⑵要求钢纵向弯管的偏差f/d≤L/1000，并且不能超过10mm。

3.2吊装拱肋因为本工程在旱地上进行施工，使用少支架施工法进行施工，将每一片拱肋分成8个运输单元，哑铃型截面的长度为16m，截面高度为2.5m，重量为17t，高空中各片拱肋一共有7个焊接点，全桥拱肋的高空焊接点一共有28个，因此高空焊接施工量大，做好高空焊接质量的控制至关重要。在进行焊接作业时，最好在湿度低于80%的室内环境中进行作业。焊接的环境温度在0℃以上，当遇到阵雨、大风情况时，如果没有保护措施，不宜进行焊接。要求焊缝质量可以达到《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）和《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-95）中的要求。要求拱肋钢管环向和拱肋骨纵向焊缝的施工质量等级达到二级焊缝质量。焊接作业完成后，要在24h内进行无损检验工作，无损检验主要包括仪器探伤检测和外观检测1。一般使用射线探伤法和超声波探伤法对焊缝进行无损探伤，超声波的探伤比例检查是焊缝长度的100%，二级焊缝的外观检测比例长度也为100%，采用X射线探伤只检查焊缝长度的10%即可。在对焊缝进行探伤时，如果发现有裂纹出现，要对探伤的长度进行延长，必要时对整个焊缝都进行检查。焊缝探伤后，在外观和质量均满足要求的前提下，按照《建筑钢结构焊接规程》中的相关规定磨修焊缝。

3.3钢管的防腐施工建成钢管混凝土拱桥后，因为拱肋的表面为钢结构，所以，要做好钢管外侧的防护作业。近年来钢管混凝土拱桥在我国得到了快速的发展，防腐工作也成为了一项重要工作，如果不重视

这方面的问题，会造成非常严重的后果。根据本桥梁工程的设计要求，其防腐周期为25年，对钢结构涂层防腐要求比较高，不允许出现严重腐蚀的情况，也不需要大修涂层，本项目工程在进行钢管防腐施工时，使用第六涂装体系进行施工，钢结构表面除锈级别为Sa3级。

3.4灌注钢管内混凝土本工程钢管内混凝土灌注使用泵送顶升法进行施工，每一幅桥都使用对称灌注法进行施工。灌注混凝土时，先进行下管混凝土的灌注，当下管混凝土的强度超过设计强度的90%后，再进行上钢管混凝土的灌注。上钢管混凝土的强度超过90%时，进行腹板混凝土的灌注。为了控制好混凝土的弹性模量和强度，在保证混凝土的强度达到90%的同时，要求混凝土龄期超过一周。在进行混凝土的泵送施工时，整个施工过程不能出现中断的现象，钢管上每间隔10m钻一个小的排气孔，在混凝土顶升过程中，将排气孔封闭。在施工过程中，钢管混凝土拱顶混凝土很容易出现不密实的情况，要在混凝土溢出一定量后，终止顶升工作，并将排气孔封闭好。为了提升浇筑的便利性，保证混凝土的坍落度、混凝土强度以及混凝土的和易性达到规定要求，要使用高效减水剂来降低水的使用量，降低水灰比，提升混凝土的流动性，提升混凝土的耐久性和强度2。为了降低混凝土的水化热以及混凝土的干缩变形，改善混凝土的性能，要将粉煤灰掺入到混凝土中，因为粉煤灰中含有活性氧化铝和活性氧化硅，这两种物质会和水泥水化，并产生氢氧化钙，产生胶结性良好的水化硅酸凝胶，提升了混凝土的密实性、抗水腐蚀能力和抗侵蚀能力。

3.5系杆的张拉本工程使用热挤HDPE护套高强低松弛钢绞线进行张拉，直径为15.14mm，每一束37根，ƒpk=1860MPa，每片拱肋设置四束。在边拱和主拱的内线平行布置系杆，系杆布置在桥面板的下方，从钢横梁腹板穿过。系杆从边拱穿过时，使用钢管套在边拱出进行预埋，然后从钢管套穿过。本工程在施工过程中，系杆张拉一共分为4次，分别在第7、8、9、11步进行系杆的张拉，使用伸长值和油压表控制系杆的张拉，进行张拉时，同时使用四台张拉机进行系杆的对称张拉。

4施工过程中存有的问题及处理措施

整体来说，此桥梁的施工方法是比较合理的，从制作钢管到最后对索力进行集中调整，基本都是科学可行的，并且在施工过程中也取得了良好的社会效益和经济效益。但是，在实际施工中，因为拱肋的分段比较多，使用少支架法进行施工也存有很多弊端，该桥主拱计算跨径长度为100m，将单片拱肋平均分成了八个拱段进行吊装施工，并在高空进行焊接，存有下述几个方面的问题：⑴因为支架的沉降和变形比较大，钢管单面也受到了不均匀的照射，在温度场的影响下，在施工过程中调整线形的难度比较大。⑵本桥梁工程的空焊点比较多，焊接量大，无法保证焊接质量。⑶支架量较多，支架的搭设和拆除作业量大。考虑到上述问题后，本工程施工过程中，将工作平台设置在地面上，然后将制作好的8段拱肋放到施工平台上对线形调整好后再进行焊接。每一片拱肋分成2～3段吊装，每次吊装的质量在40t以下，降低了高空线性调整的难度，高空焊接量和支架工作量减少。 5结语

综上所述，在钢管混凝土拱桥施工过程中，需要严格按照规范要求和设计标准进行施工。本文通过实际案例，对钢管混凝土拱桥施工中的关键技术进行了探讨，工程施工后取得了良好的施工效果。 钢管混凝土拱桥的施工技术探讨