淮安市盐河桥钢管混凝土系杆拱桥施工工艺探讨

2011-01-31张睿

治淮 2011年5期

张睿

张睿

一、概述

盐河桥位于淮阴区中山北路，与盐河斜交约13°。盐河为Ⅳ级航道，通航净空要求55m×7m，桥位处盐河口宽约68m，桥梁采用斜桥正做的形式，根据航道部门一跨过河的要求，拟定桥梁主孔跨径83m，采用下承式钢管混凝土系杆拱，两侧各接2m×20m后张法预应力空心板梁，桥梁全长163m，宽20m。

二、系杆拱桥设计

1.桥型选择

拱桥是中国的传统桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑。施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，可以简化施工工艺，缩短施工工期。

盐河桥采用40m+83m+40m钢管混凝土系杆拱桥的设计方案。以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强镀锌钢丝作为系杆，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接，以避免纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂，克服了拱桥对基础的苛刻要求。

2.上部结构

主桥为下承式系杆拱结构，主拱理论轴线为二次抛物线，矢跨比为1∶5.714，拱肋采用钢管混凝土结构，钢管截面为双钢管缀板哑铃形，采用Q345c结构钢，钢管壁厚14mm，内填C50微膨胀混凝土。

主拱每侧设13根吊杆，间距5.6m，吊杆采用φ273×10无缝钢管，内配置预应力镀锌钢丝，外包PE，锚具为冷铸墩头锚。吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内，下端锚固在系梁底部。

风撑采用双钢管格构式一字型钢桁架，共设5道以增加全桥的稳定性。拱脚采用钢筋混凝土结构，每墩设两个拱脚。钢管拱肋预埋进拱脚的部分要准确定位并牢固固定。

桥面系由系梁、端横梁、内横梁、行车道板、人行道板组成。系梁采用箱形全预应力C50钢筋混凝土结构，端横梁采用C40箱形截面预应力混凝土结构，内横梁采用矩形截面预应力混凝土结构，共13道，桥面板采用C30预制钢筋混凝土板，人行道板采用现浇混凝土结构。

桥面排水原则上采用“上水下排”，即横坡加导水槽方式，在桥梁横断面内设1.5%的横坡。

系杆拱采用GPZ型盆式橡胶支座，板梁采用GYZ型板式橡胶支座。

3.下部结构

主桥下部结构采用柱式墩接盖梁，盖梁高 1.7m，宽 4.5m；下接 3根φ2.4m的立柱。承台基础厚度为2.8m，平面尺寸为6.4m×20.1m，承台下接φ1.5m钻孔灌注桩10根。

三、施工过程

主桥主要施工顺序如下：灌注桩→主承台→立柱→盖梁→端横梁→拱脚→系梁→内横梁→张拉端横梁→系梁部分钢束张拉→内横梁部分钢束张拉→拱肋、吊杆、风撑吊装→拱内充混凝土→第一次张拉吊杆→系梁其余钢束张拉→内横梁其余钢束张拉→第二次张拉吊杆→桥面板安装。现就其中主要工序予以介绍：

1.搭设支点

每片系梁搭设4个支点，其中岸上2个，水中2个，河中两个支点间宽度应满足通航要求。岸上支点对地基进行处理后，直接用贝雷片搭设。水中支点则采用φ273无缝钢管桩基础，经验算，桩基础入土4m即可满足承载力要求。每个支点下15根钢管桩，每排5根，共3排。钢管桩内填充黄砂，水撼法密实，找平后用型钢搭平台，然后在型钢平台上搭设贝雷支架。

2.浇筑系梁、中横梁

支架搭好后，需等载荷预压以消除非弹性变形，确保支架承载力和稳定性。支架沉降稳定后卸载，在支架上浇筑系梁和中横梁，待混凝土达到强度后张拉部分钢铰线。张拉时应两侧对称进行。预应力张拉时，应力应变实行双控，张拉程序为：0→初应力（0.1σk）→1.03σk，持荷5min锚固。预应力张拉时按强度、龄期实行双控，强度要求达到100%，龄期控制在20d。

锚具供货厂家提供的夹片需检验硬度，并控制在允许范围内，现场按规定抽检。

3.拱肋、吊杆、风撑吊装

拱肋钢管由专业厂家加工，每侧6段，运到工地后在胎架上预拼，预拼后焊接成2段方便吊装。采用300t浮吊吊装。为保证吊装安全和方便操作，在每侧5#、7#支点处用贝雷片搭设 3个支点，用贝雷大梁连成整体。系梁、端横梁为预应力梁与钢管拱三者相连形成固接，对强度和质量要求非常高，而钢管拱的轴线偏差为5mm，施工难度非常大。

表1 系梁沉降表

4.灌注拱内混凝土

空钢管拱肋合拢，风撑、吊杆吊装与拱肋焊接成一体后即可灌注混凝土，混凝土为微膨胀混凝土，灌注顺序为先下弦管，再上弦管，最后灌注腹板。灌注混凝土应从下往上灌注，在管底部开孔，焊接出1m左右泵管，泵管接防倒流截止阀，并在钢管拱最高处开出气孔。灌注时应两侧同时均匀上升直到出气孔冒出混凝土，灌注时严格控制混凝土的和易性，确保混凝土灌注均匀、饱满。腹板内混凝土灌注完后即形成钢管混凝土拱圈。

5.张拉吊杆

待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆，张拉采用一端张拉，固定端预埋在系梁内，张拉端设在拱肋上端，张拉应上下游对称、跨中对称，即4根吊杆同时张拉。给吊杆以初始张拉力后，再张拉系梁和内横梁其余钢束。系梁和中横梁全部张拉结束后，第二次张拉吊杆。如此反复张拉，使主拱的水平推力变小，应力趋于均匀。张拉全部结束后即可拆除支架，安装桥面板。