钢管混凝土拱桥的施工

王树波

(淮安经纬高速公路养护工程有限公司)

1 钢管拱肋制作

钢管混凝土拱桥所用的钢管材料一般采用A3钢和16Mn钢。钢管由钢板卷管成型，管节的长度由钢板宽度确定，一般管节长度为120～180 cm。管节一般为直管，钢板厚度一般为10～20 mm。采用桁式截面时，上下弦之间的腹杆由于直径较小，可以直接采用无缝钢管。拱肋制作的关键在于拱肋在放样平台上的精确放样和严格控制焊接质量，应尽量减少工地高空焊接。严格控制钢管拱肋的制作质量，为拱肋的安装和拱肋内混凝土浇筑，提供安全保证。

1.1 钢管卷制和焊接

钢板利用焰割机切割，应将热力影响宽度3～5 mm去掉。拱肋及横撑结构外表面均应先喷砂除锈，按一级表面清理。钢板卷制前，应根据要求将板端开好坡口，将钢板送入卷板机卷成直筒体，卷管方向应与钢板压延方向一致。轧制的管筒的圆度和对口错边偏差均应满足相应施工规程要求。焊接管筒的纵向缝形成直管。对焊成的直钢管应进行检查和校正，以确保组装的精度。

1.2 拱肋放样和拱肋段的拼装

将半跨拱肋在混凝土地面上按1∶1进行放样。沿放样的拱肋轴线设置胎架，在大样上放出吊杆位置及段问接头位置以及混凝土灌注孔位置。

对用于拼装的钢管作除锈防护处理。对管内要填充混凝土的上下弦管和腹杆管，管内带除锈(喷砂)，管外需除锈与防护;对管内不填充混凝土的各管，需对其管内壁除锈并按要求进行防护，管外则与弦杆在拼装完后一起防护。

拱肋分段的长度主要考虑从工厂到工地的运输能力。分段的长度可以适当变化，主要分段接头应避开吊杆孔和混凝土灌注孔位置。当采用汽车运输时，管段长度约10 m左右为宜。分段拱肋运至工地后，再在工地进行放样，将几段拱肋拼成安装的长度。

焊接是钢管混凝上拱桥施工最重要的一环。施焊工艺必须符合设计要求，并需按要求进行外观、超声探伤和x光拍片检查等。拱肋钢管各管节的纵向焊缝应互相错开，而且将纵向焊缝全部置于两肋板中间，以免外表面焊缝影响美观。在拱肋一面焊接完成后，对其进行翻身，以便焊接另一面，从而避免仰焊，确保焊接牢固。由于拱肋翻身是在未完全焊接情况下进行，很容易造成拱肋结构杆件接头处的损坏，所以，必须正确设置吊点和严格按设计方案要求进行翻身。

另外需对拱肋安装用的吊扣点位置进行布置，并在吊扣点位置增设加劲板，以防圆管受荷载时变形。对各段端接头进行必要的加劲，以防止吊装时拱肋端头碰撞、局部变形而难于对接施焊。段间接头外部增设法兰螺栓连接，以便就位后做临时连接用。横向风撑等杆件与拱肋的焊接，应根据拱肋安装方法而定。

在拱肋段完全形成、焊缝质量检验合格后即可进行防护施工。首先对所有外露面做喷砂除锈处理，然后做防护处理，目前一般采用热喷涂，其喷涂方式、上艺以及厚度均应符合设计要求。在防护完成后即可将其堆放待用。

2 拱肋安装

钢管拱肋的安装方法主要有无支架缆索吊装、整孔拱肋浮吊安装、支架上组装、转体施工和塔架斜拉索悬拼等，我国已建成的钢管混凝土拱桥中采用最多的施工方法为缆索吊装，在此仅以广东佛陈大桥为例，简要叙述该桥缆索吊装的施工过程。佛陈大桥为下承式钢管混凝土拱桥，主桥跨径为112.8 m，桥面宽26 m，拱肋钢管直径为100 cm，钢管壁厚为14 mm，拱肋高度为2.5 m，拱肋分五段吊装，每段长为25 m，重力约250 kN。拱肋钢管采用偏位吊装单片合龙的方式，目的是为方便后面横粱和加劲纵梁及桥面板的吊装。拱肋单片拱肋合龙时，接头用法兰螺栓连接。经多次定长松扣索后，使各接头高程接近设计高程，同时调整八字风缆，使拱轴线接近设计拱轴线。用钢板楔紧各接头上的开口，拧紧各连接螺栓，然后对称由拱顶至拱脚焊好各定位法兰板。法兰板焊好后，可将扣索力减至原有的1/3左右，再复测各测点高程偏差和轴线偏差。当复测结果满足受求，由拱顶至拱脚将各接头焊接。将风撑吊装焊接完成，用C40混凝土封闭拱脚和浇筑系杆的锚固端。

3 拱肋混凝上浇筑

钢管拱肋内混凝土灌注可采用泵送顶升浇灌法和吊斗浇捣法。泵送顶升浇灌法是在钢管拱肋拱脚的位置安装一个带闸门的进料支管，直接与泵车的输送管相连，由泵车将混凝土连续不断地自下而上灌入钢管拱肋，无需振捣。采用吊斗浇捣法灌注时，在钢管拱肋顶部每隔4 m开孔作为灌注孔和振捣孔。混凝土由吊斗运至拱肋灌注孔，通过漏斗灌入孔内，由插入式振捣器对混凝土进行振捣。灌注混凝土的配合比除满足强度指标外，尚应注意混凝土坍落度的选择。对于泵送顶升浇灌法粗集料粒径可采用0.5～3 cm，水灰比不大于0.45，坍落度不小于15 cm;对于吊斗浇捣法粗集料粒径可采用1～4 cm。为满足上述坍落度的要求，应掺入适量减水剂。为减少收缩量，可掺入适量的混凝土微膨胀荆。钢管内混凝土是否灌满、混凝土收缩后与钢管壁是否形成空隙往往是较担心的问题。采用小铁锤敲击钢管听声音的方法十分简单和有效。当小铁锤敲击发出声音有空隙时，采用钻孔检查，也可用超声波进行检查。对有空隙部位进行钻孔压浆补强。大跨径钢管混凝土拱桥，混凝土灌注可以分环或分段灌注，灌注时应从拱脚向拱顶对称进行。大跨径拱肋灌注混凝土时应对拱肋变形和应力进行观测，并在拱顶附近配置压重，以保证施工安全。

4 中承式和下承武拱桥系杆施工

无水平推力的钢管混凝土拱桥均有系杆，下承式拱桥系杆的预应力钢束锚于拱脚，一般采用单跨形式。中承式系杆拱一般为三跨，系杆预应力钢束锚于边跨拱肋端部。下承式系杆拱的系杆一般采用两种形式，一种采用大尺寸的预应力梁组成的刚性系杆，另一种仅由体外预应力钢束组成的柔性系杆。

对采用刚性系杆的下承式拱桥，系杆的施下方法与就地浇筑下承式钢筋混凝上拱桥基本相同。

对采用柔性系杆的中、下承式拱桥，其系杆一般由预应力钢绞线组成，外设PE套防护。系杆钢束要穿过钢管拱肋，因此拱肋在钢束穿过处应有预留孔道，一般预留孔道做成一只封闭的钢箱。中承式预应力钢束需穿入边孔端部拱肋钢管，钢束直接锚于钢管端部断面。下承式预应力钢束锚于拱脚后面的钢筋混凝土锚固块上。由于下承式柔性系杆的拱肋拱脚与桥墩刚性连接，桥墩需承受弯矩，为加强系杆锚固块的强度，在锚固块的垂直方向应加预应力钢筋。柔性系杆的拱桥，结构受力类似于带拉杆的刚架，结构自身的抗推能力很小，这就要求施工中加载的数量和系杆预应力钢束的张拉力基本平衡。因此柔性系杆拱桥的施工加载和系杆预应力钢束张拉及锚固块垂直预应力钢筋张拉必须严格按计算要求进行，以保证结构施工安全。根据施工加载各阶段，系杆的预应力钢束和锚固块垂直预应力钢筋也分阶段、分批张拉。系杆钢束全部张拉完成后，将拱肋和锚固块预留孔压浆封闭。

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［1］陈宝春.钢管混凝土拱桥实例集(一)［M］.北京：人民交通出版社，2002.

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