浅谈钢管混凝土拱桥施工

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【摘要】本文以莱芜市振兴路嘶马河大桥钢管拱桥的施工为基础，简要介绍了钢管混凝土拱桥施工的基本施工方法及注意事项，对钢结构桥梁及拱桥的施工有一定的参考意义。

【关键词】 钢管 拱桥施工

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、前言

钢管混凝土拱桥一般具有轴压承载力高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性能较好、经济效果好等特点，是近年来国内应用最多的桥型之一。

钢管混凝土应用于拱桥有两大类型, 一种是钢管外露的, 钢管以参与结构受力为主, 同时也是施工过程的支架和浇筑管内混凝土的模板, 成桥过程先合拢钢管骨架, 再浇筑管内混凝土形成主拱圈; 另一种钢管以施工受力为主, 当然也参与成桥的受力, 成桥过程先合拢钢管骨架, 然后浇筑管内混凝土形成钢管混凝土劲性骨架, 再将钢管混凝土劲性骨架作为埋置式拱架浇筑外包混凝土, 形成主拱圈。显然利用钢管骨架或随之形成的钢管混凝土作为劲性骨架, 较之传统的型钢骨架, 大大地减少了用钢量, 减轻了骨架的重量。因为拱桥劲性骨架施工的主要危险在于失稳, 刚度要求突出, 而钢管和钢管混凝土能较好地解决刚度问题。本文介绍的钢管拱桥是以前一种为主。

二、主要施工方法

钢管混凝土拱桥的施工方法本质上是劲性骨架方法, 虽然钢管骨架较之钢筋混凝土轻许多, 但跨径增大以后, 钢管骨架本身的架设也具有很大的难度。对于100m 以下的跨径, 钢管骨架一般分为3 段, 吊装质量一般仅十几吨, 可根据实际情况采用浮吊、汽车吊等进行吊装; 边段用扣索扣住进行合拢, 也可以采用少量支架支撑。个别桥梁采用支架施工, 在支架上高空焊接一节节钢管成拱, 这种方法既没有发挥钢管作为劲性骨架的优势, 质量又无保证, 应该避免。对于跨径在50m 左右的, 架设方法更为灵活。当跨径超过百米以后, 常用的架设方法, 主要是缆索吊装和转体施工方法, 在条件许可的地方还提出了整体吊装和分段吊装的施工方法。

下面以振兴路嘶马河大桥为例进行叙述。

（一）工程概况：

本桥采用两片单跨下承式钢管砼柔性系杆拱桥，桥梁主孔计算跨径为122m,矢跨比1/5；下部构造采用矩形承台，全桥位于直线段。

以空钢管作为拱肋，以抗拉能力强的精轧螺纹钢筋作为吊杆，以H型钢作为系杆。拱肋与系杆结构分离，拱肋采用Φ1020*12螺旋焊管以直代曲制作，工厂制作14～16米拱段，运至施工现场后在桥两侧人行道上制作拼装胎架后，将拱段按厂内预拼装顺序将九段拼为三大段后吊装安装。临时支架在离两桥端40米左右位置，每个临时支架用纵桥向布置的两组三角支架联系而成，横桥向采用缆风绳斜拉加强稳定性。两拱肋间一字撑和K撑采用Φ820*12螺旋焊管制作，相贯线端头在厂内焊接到拱肋上，现场安装为斜平口对接，采用临时挂架工作平台安装。造型优雅美观，但施工中应注意吊装钢管拱的充分安全。

（二）钢管拱制作

因钢管结构对钢管拱肋焊接等工艺要求严格，现场施工条件的限制，钢管拱肋在钢结构专业工厂制作。

1、所有钢材均符合现行国家标准《碳素结构钢》、《低合金结构钢》规定的质量要求。 所采用的钢材应具有质量证明书，并应符合设计要求，当对钢材有疑义时，应按国家现行标准规定对其进行抽检、试验。

2、焊接材料

由于拱肋钢板材质为q345b，手工焊条采用e5015焊条，埋弧自动焊焊丝采用h08mna，焊剂采用j431。

3、钢管加工

根据设计图纸要求本桥边跨有两节制成，中跨分三节制作，钢管拱制作前应按设计图要求绘制施工样图，施工样图应按工艺程序要求绘成零件图，单元构件图及节段构成图。

拱肋分段制好后按拱肋加工段长度进行接长，施工时应严格进行控制，严格按施焊程序和要求进行操作。分段施工好后应在固定的胎架进行试拼，符合要求方可投入使用。

4、防腐处理。拱肋在工厂制作好后，进行两遍防腐底漆喷涂，防腐由钢结构防腐资格的专业人员进行，以保证钢管结构防腐效果。

（三）拱肋运输

拱肋制作好，应焊接安装时吊耳，单段钢管拱应在重心两侧对称布置两吊耳，一端吊点由管拱两侧两个吊耳组成。以利于拱肋吊装。

拱肋从厂房利用整体运至现场，运输过程中应充分考虑路途中建筑物及杆线的影响。

（四）拱脚安装、系杆预埋螺栓安装：

此桥预埋部位部件与拱肋下口法兰孔群为一一对应的，预埋部分四层如此孔群法兰板，可以将预埋地脚螺栓精确的定位准确方便拱肋的安装。安装过程中注意预埋部分的临时加固措施即可。系杆M16*450地脚螺栓按图纸要求预埋到位。

（五）支架搭设：

该桥的拱肋分九段运到施工现场后，每三段拼为一大段，每个拱圈需要设两处临时支架。考虑系杆刚度原因，采用24米吊装安装，除两处可借用拱肋支架外，需再增加三个系杆安装临时支架。

三角支架每管可承受8吨的竖向荷载，现在每组临时支架由24根管。为保证施工承载力、变形量及稳定性，消除支架组装的挤压变形和河床基础沉降。在底部支架组装后先进行预压。预压24小时后观测桥位上两支架标高与河床内四个支架标高是否还是一致，调整一致后，开始安装两条上纵梁和托拱肋的上部支架。上部支架完成后再进行整体预压。

为保证横向和纵向稳定性，除在基础施工过程中预埋φ16螺纹钢与支架底托焊接固定外，还架设缆风绳加强横向和纵向稳定性。

缆风绳根据规范要求设置在2/3高度处，分别在支架的两个方向设置，以保证支架施工过程中两个方向的稳定。

拱肋支架中部、上部设两道纵向联系，顶部设加宽横梁，作为工作平台和拱肋侧挡。并根据拱管的斜度，用槽钢将拱管与横梁垫实。下部用千斤顶拱管垂直角度微调，水平向在横桥向横梁上设反力三角架，用千斤顶微调拱管横向位置。

（六）拱肋的安装：

通过对拱肋自重的计算，考虑到施工过程中的冲击系数及安装系数，采用二台吊机进行共同作业，施工过程中采用具有资格的专业指挥人员指挥。两底节上端口复测完成后，根据实际贯口距离，配切合拢段的安装。下节拱肋按设计不等长吊绳将拱段吊起为安装姿态，将法兰孔穿入预埋螺栓后，通过调整底托螺母和临时工作平台的千斤顶将拱肋精确定位后，将预埋螺栓初拧，上端口与临时支架固定后，将柱脚二次浇注层及拱管内微膨胀砼浇注，注意浇注前后拱肋上口坐标的复测对比。

（七）一字撑及K撑安装：

一字撑、K撑与主拱肋的贯口切小段焊到主拱上，横撑与K撑与小端头采用斜八字平口对接,对接时采用挂架。

（八）系杆的安装：

系杆自一端按23.5米左右往另一侧安装，注意系杆穿过拱肋三角架时，一定要从拼装孔内穿过（不可从焊接孔穿过）。系杆安装支架等吊杆调整完毕后拆除。

系杆公司内配节为11.6米左右的杆件，运至施工现场后，按公司内的组装编号顺序（注意与系杆临时支架对应2-4#拱侧用编号5的系杆，1-3#拱侧用编号6的系杆）在人行道边用I10*500将系杆托起，清去喷涂时焊接区防护胶带，测量好吊耳间距定位焊，腹板采用双面V形坡口，双面立焊腹板焊缝，上下翼缘板采用单面V形坡口，在钢板底贴陶瓷衬垫，单面焊双面成型焊接。焊后测量校正直线度后，吊到临时支架上。临时支架上总拼测量好吊耳间距和总长后，定位点焊，双面立焊腹板焊缝，上下翼缘贴陶瓷衬垫后整体拼焊成形，再进行总长直线度的校正无误后，隔天进行无损检测验收。

三、施工注意事项

（一）钢管混凝土拱桥施工监控

桥梁施工控制主要包括三个方面内容，即结构的几何(变形)控制、应力控制、稳定控制。大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制是一个循环过程，即施工量测识别修正预告施工的。

（二）工厂先对制作完成的拱肋节段进行超声波和射线探伤，合格后才准运至现场。 使用焊条时应防止药皮脱落或焊芯的焊条。焊工领取的焊条必须烘干。

（三）拱肋安装过程中注意：

1、在拱脚预埋钢管下侧设置支撑钢板，或沿钢管拱内侧设置内切钢板，并在底部设置支架作为下支点。

2、调整好钢支架处顶托位置（上支点），确保其沿桥梁轴线位置正确，并在顶托底部放置千斤顶，用于微调高程。

3、安装另一半管拱按上述步骤实施，管拱吊装就位后，利用千斤顶在顶托处进行微调，闭合管拱。

4、测量人员精确控制拱肋标高，控制好设计部门提供的预拱度，同时利用1台全站仪控制好平面位置，之后方可电焊。

5、起重机操作人员及信号指挥人员必须统一，双机作业时需特别注意驾驶员操作的一致性。

6、缆风绳的设置应根据当地风力和结构情况进行详细的计算，确保安装过程中支架的稳定性。

7、钢管拱肋及横撑安装完成后，及时进行防腐面漆喷涂。防腐处理均由具有钢结构防腐处理资格的专业人员进行，施工中严格进行检查，确保防腐处理效果。

（四）现场安装完成后对拱肋再进行超声波和射线探伤，满足要求后再进行下道工序施工。

（五）安装过程中对钢管拱肋节段及其支架进行认真的检测，确保施工的质量和安全。

（六）混凝土浇筑完成后用小锥敲击检查与超声波进行检测，对拱肋混凝土不密实的地方进行钻孔并压浆注满。

四、结束语

通过本文的施工方法，在保证工程质量的安全的前提下，节约了材料，加快了进度，对于类似工程的施工具有一定的参考意义。

【参考文献】

［1］陈宝春钢管混凝土拱桥设计与施工；人民交通出版社,1999；

［2］钟善桐钢管混凝土结构(第3版)；清华大学出版社,2003；

［3］蔡绍怀钢管混凝土结构；中国建筑科学研究院,1992；

［4］林丽军钢管拱桥钢管表面防腐和防锈施工技术；山西建筑;2009年02期；

［5］张志发钢管混凝土拱桥施工技术；广东土木与建筑；2002（4）