下承式钢管混凝土系杆拱桥系杆施工技术

刘伟华

摘要：下承式钢管混凝土系杆拱桥外部静定，为无推力结构，加之形体优美、自重较轻等优点，即使在地质条件较差下也得到广泛应用。本文结合浦南运河桥工程实例，对下承式钢管混凝土系杆拱桥系杆施工技术作了探讨，可供日后的系杆拱桥施工提供参考。

关键词：钢管混凝土；下承式系杆拱桥；施工工艺；张拉；监测

1工程概况

本工程远东路浦南运河桥新建工程，中心桩号K1+044.2，主桥及北引桥位于道路直线段上，南引桥部分位于R=4000m道路圆曲线上，道路中心线的法线与浦南运河成9°33′31″的交角。航道等级为VI级通航河道，桥梁宽度28.5～30m，跨径布置为（2*25m）简支预应力混凝土箱梁+（72m）钢管混凝土简支系杆拱+（3*25m）简支预应力混凝土箱梁，全桥长197m。其中：钢管拱肋为100cm 哑铃型钢管拱肋，拱肋高2.2m，矢跨比为1/5，全桥钢管拱共计2片，一字型风撑共计5片，左右钢管拱肋中心间距为17m，单片拱肋质量为56.065t，单根風撑质量7.976t，拱肋焊接采用坡口熔透焊。LZM7-109Ⅰ型吊杆共计24根，吊杆锚具采用冷铸镦头锚。预制纵梁共计10块节段，每段长9m，纵梁采用箱形梁。预制中横梁共计12根，分三段预制，边缘两侧每根长5.15m，中间每根长14.3m，中横梁采用T梁。主桥采用GPZ（2009）盆式支座，类型为抗震型，其中22.5GD共1只，22.5GX共2只，22.5SX共1只。

2总体施工安排

在主桥下部结构完成后，在基础处理及支架搭设、预压完成且通过验收后，进行端横梁、拱脚施工，在纵梁施工成形之前，临时支架不得拆除以支撑拱脚0号块的重量，平衡临时索偏心及拱脚转动等因素产生的荷载。端横梁底部前后两侧设临时钢筋混凝土限位块，限制支座在桥梁施工过程中产生较大位移。端横梁和拱脚混凝土一次性浇注成型。

钢管拱按设计线形进行厂预制，分段运输至现场进行拼装成型，利用浮吊进行单片钢管拱整体安装，缆风绳临时固定；钢管拱内泵送C50微膨胀混凝土。纵梁和中横梁均采用现场预制，浮吊安装，现浇湿接头混凝土，张拉体内钢绞线，其中纵梁张拉共4次，中横梁张拉共4次；在端横梁上、纵梁外侧位置，布4束（1*7标准型-15.20）钢绞线作为施工过程中的临时水平索，分次分批张拉（全部施工共7次），克服拱脚处的水平推力。吊杆张拉采用千斤顶分批张拉到设计要求索力值（全部施工共2次）。

3系杆拱关键部位施工工艺

3.1端横梁及拱脚施工

根据桥位处的地形情况及端横梁的平面尺寸与布置，端横梁的横断面有1.45m在主墩承台外侧，对此将承台周围2.5m范围内进行地基8%灰土硬化处理后浇筑15cm砼垫层，在主墩墩帽四周搭设整体式的碗扣式钢管支架。待支架搭设完毕后，用砂包加载进行预压，最大加载按主梁自重的1.2倍计，以检验支架的承载能力，以消除施工中因支架变形而造成的主梁线性和标高误差。

预压完成后立即铺设底模、绑扎钢筋、布设预应力管道、支立墙模，浇筑砼，待砼强度符合设计要求后进行预应力张拉、压浆，其中拱脚预埋件的平面、立面位置安装时的偏差要符合设计要求。

3.2钢管拱施工

3.2.1钢管拱制作及安装

钢拱厂里分节制作完成后，运输到现场拼接，在远东路西侧、项目部与浦南运河之间，预留一块80m*30m的场地，作为后期钢管拱拼装场地，场地硬化厚度15cm砼，按照要求设置拼装胎膜，采用一艘起吊能力150吨的浮吊船进行安装，拱肋安装是本工程吊装的重大危险源，因此能否顺利的完成安装是本工程重中之重，现将安装过程简述如下：

钢管拱安装起吊初期，采用两台30t吊车辅助，待稳定后，主要由150t浮吊进行吊装，拱肋吊装采用4点起吊，吊点确定在拱肋的1/5段处，为防止N1、N2、N3、N4钢丝绳中有受力不均匀现象，在吊点A处挂2只吊钩（N1、N2一只吊钩，N3、N4一只吊钩），同时应进行试吊装，发现问题后应暂停起吊重新调整钢丝绳，待调整平衡后，才可进行吊装。吊点处拱肋钢管需设置"软保护"，即在拱肋钢管外上下半圆包橡胶块宽1m，橡胶块外包16mm厚钢板，钢板宽度为1m，以防止吊具捆绑吊装时对拱肋造成损伤，拱肋安装就位后，拱肋上设置应风缆绳，风缆绳直径为24.5mm，采用10t手拉葫芦收紧，桥梁共设置4个地锚，拱肋安装后与缆风绳的夹角在45度-60度之间。

风撑安装前先测量风撑处5风撑头间的距离，将风撑多余的部分割去，用角磨修正坡口；吊装前在风撑头的下面放块靠板，以托住风撑，便于组对，将联系风撑吊放于运输船上，两艘浮吊在主桥的东西两侧定位，在统一指挥下缓缓的将风撑起吊到钢拱的焊接位置钢板支撑上就位，电焊工立即对风撑和拱肋进行焊接，焊接好后浮吊脱钩。

3.3.2钢拱管与拱脚预埋件焊接、湿接头施工

钢管拱肋与拱脚预埋件焊接时应采取降温措施避免焊接高温对混凝土土产生不利影响，同时在拱肋处设置40cm后浇段，使焊接高温不通过角钢和钢筋传递，以确保混凝土不受施工稳定应力影响。焊接完成后将40cm后浇段混凝土浇筑密实，钢管拱安装完成后进行拱脚外包砼施工，混凝土强度及临时水平束张拉应力达到设计要求后再进行下道工序施工。

3.2.3拱肋微膨胀砼充填

灌注砼时遵守对称加载的原则，即顺桥向以拱顶为对称线，两半跨对称加载，横桥向以桥中心线为对称线，桥两侧对称加载，同时使用两个地泵对称压注。管内砼填充应严格按设计要求顺序进行，先浇筑下弦管、再浇筑上弦管，最后浇筑腹腔，在下层钢管混凝土强度达到90%设计强度后方可浇筑上层混凝土。配合比采用掺加NF高效泵送缓凝减水剂、UEA膨胀剂的"双掺"技术配置。

3.3吊杆、纵梁、横梁施工

3.3.1吊杆施工

本工程吊杆采用LZM7-109Ⅰ型吊杆共计24根，吊杆锚具采用冷铸镦头锚，全部从厂家定制。吊杆在钢管拱内为张拉端，下端横梁处为固定端，吊杆安装采用船运索体从桥底放塑料绳缆人工吊即可，吊杆采用YDC1000B型轻量化千斤顶配合专用撑脚在钢管拱上张拉，施工的难点在于要严格控制好上下吊点的距离，保证上下钢垫板与预埋管的垂直度以及上下预埋管的同轴度。

3.3.2纵梁、横梁预制及吊装施工

纵梁及中横梁采用现场分段预制，采用浮吊船安装，现浇湿接头，预应力张拉、压浆的方式完成桥梁主孔施工，系杆拱无支架工艺施工在通航河道上能最大限度的节约了河道的封航时间，将航道通行影响降到最低。

⑴纵梁安预制及安装

预制纵梁节段长9m、宽1.5m、高1.8m、单片重50.8t，全桥共计10片，吊点设置在预制节段二侧端部1m处，采用驳船运至桥下，每片拱下纵梁吊装顺序为A-B-C-D-E，即先吊装中间一块分段纵梁A，然后依次吊装其他分段纵梁（详见纵梁安装图1），吊装主桥的分段纵梁，分段纵梁先吊装到运输船上，运输船定位在LZM7-109Ⅰ型吊杆的正下方，浮吊起吊分段纵梁到吊杆位置（详见纵梁安装图3），纵梁用吊杆连接固定后，浮吊船脱钩再吊装下一段纵梁吊装，在所有纵梁安装完成后，在调整纵梁高程及平面轴线位置满足设计要求时，立即进行湿接缝的钢筋焊接、支模、浇筑。

图1

图2

⑵中横梁安装施工

预制中横梁长14.3m、宽3.0m、高1.65m、单片重66t，全桥共计12片，安装时吊点设置在预制节段二側端部1m处，中横梁安装前应张拉N1束达设计要求后，压浆、封锚后再进行吊装作业。

中横梁起吊、运输至吊装部位下的施工步骤和纵梁安装相同，吊装后的固定采用搭设中心间距为90cm长为30m的两条龙的贝雷支架作为悬吊中横梁的承重梁。各段臾通过两端悬吊于贝雷支架下，上下吊带梁均采用][25b槽钢制作，吊筋采用JL32精轧螺纹钢（PSB785），上下加设双锚固螺帽，中间部位横梁采用悬吊于贝雷承重梁下，端头部位横梁采用支撑于贝雷承重梁上。吊装完成后采用精轧螺纹吊在贝类平台上，利用型钢固定，在调整好高程及平面轴线后，立即进行湿接头的钢筋焊接、支模、砼浇筑。（见附图3、附图4）

图3

图4

3.4、预应力张拉及位移量监测

3.4.1结构安装预应力控制

系杆拱安装在结构物形成整体前，控制临时束的张拉应力及拱脚支座的水平位移△=±5mm是工程施工成败的关键，因此在施工过程中应加强该工序的控制，直至完成预应力体系转换，本工程需控制部位大体以下方面：拱肋安装、灌注微膨胀砼、纵梁安装、横梁安装等。

3.4.2吊杆预应力控制

纵梁湿接头完成后且砼强度达到设计要求的90%，调整吊杆内力为330KN；桥面板现浇完成后且砼强度达到设计要求的90%，调整吊杆内力，控制结构线性达到竖曲线要求，吊杆张拉顺序严格安装设计要求执行。

4结语

浦南运河桥钢管混凝土系杆拱施工中， 采用的相关工艺及技术措施，通过对端横梁及拱脚、钢管拱、吊杆、纵梁、横梁施工等方面一系列的严格施工控制和监测， 保证了整个工程质量和工程进度，经检测，该桥的各项指标完全符合设计要求，以为同类型的桥梁施工提供借鉴。

参考文献：

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[2]项影明.钢管混凝土系杆拱施工过程的控制[J].铁道建筑.2010（10）

[3]黄滕斌.64m钢管混凝土刚性系杆拱桥施工技术[J].四川建材.2015（02）