简介系杆拱桥施工技术

杜清帅中铁建大桥工程局集团第六工程有限公司



简介系杆拱桥施工技术

杜清帅
中铁建大桥工程局集团第六工程有限公司

摘要：系杆拱是一种无推力的拱式组合体系，通过将主要承受压力的拱肋和主要承受拉力的系杆组合起来，共同承受荷载，这样就充分发挥被组合的简单体系的特点及组合作用，以达到节省材料和降低对地基的要求的目的。

关键词：系杆拱桥；施工技术

1、系杆拱桥常用施工方法

系杆拱桥根据拱肋和系杆相对刚度不同，分为柔性系杆刚性拱（EI拱/EI系＝80～100）、刚性系杆柔性拱（EI拱/EI系<1/80）、刚性系杆刚性拱（EI拱/EI系＝1/80～80）。对于柔性系杆刚性拱桥，由于系杆只承受拉力，施工时抗弯能力较差，多采用就地现浇法施工；对于刚性系杆柔性拱，由于刚性系杆作为偏心受拉构件，有抵抗拉力和弯矩的能力，可采用就地现浇法施工或预制装配法施工；对于刚性系杆刚性拱桥，由于系杆和拱肋刚度大，均能承受轴力和弯矩，施工中可采用就地现浇法施工、整体拼装施工或整体拖拉（顶推）施工。实际施工中，由于场地和其它条件限制，多种方法可交叉使用。

下面介绍常用的系杆拱桥施工方法：先梁后拱的施工方式，设临时支墩，拖拉架设支架粱，在支架梁上立模现浇系梁，张拉部分预应力索，再在系梁上搭设支架安装并焊接钢管成钢管拱，然后由拱脚向拱顶对称泵送无收缩混凝土形成钢管混凝土拱肋，安装并张拉吊杆，拆除系梁支架，调整好吊杆力，施工二期恒载及桥面系，复测并调整吊杆索力至设计值，至此，系杆拱桥施工完成。

2、系杆及钢管拱肋施工

2.1系杆钢筋砼施工

下支架梁拖拉就位后，在上面即可进行系杆现浇钢筋砼施工。系杆一般为预应力钢筋砼结构，断面为工字型。施工顺序：立模→钢筋绑扎砼浇筑。

2.2钢管拱肋施工

2.2.1支架施工

根据拱肋分段，在每个接头处设一支架墩，支架墩支在已浇筑成型的系梁上。支架墩采用万能杆件拼装。支架墩两侧向埋设专用地锚，将支墩顶部拉住，加强稳定，纵向也以钢丝绳拉住，以抵抗架拱时的纵向推力。

3、钢管拱肋安装

单元体运至现场后，即可开始安装，安装采用缆索吊。缆索吊采用拉固在墩位的横向拉索充当临时缆风。扣索通过2×4米万能杆件单悬臂临时塔架（扣塔），锚固到缆吊主锚位置的预留索位上（即：通扣）。预留索与塔扣之间通过滑轮组连接，卷扬机提供收缆动力。

根据墩帽施工要求，先将拱脚段安装，然后再安装其他单元体，安装顺序为：施工准备→拱脚安装→立柱柱脚→安装横撑→安装第二单元体→安装立柱柱脚→安装横撑→安装第三单元体→安装立柱柱脚→安装横撑→安装第四单元体（合拢段）→安装立柱柱脚→安装横撑→安装斜撑→防腐油漆→工程验收。

4、拱肋砼灌注

钢管拱全部合拢验收合格后，即可落架。落架前，将各拱肋的观测数据做好，便于以后对比。拱管混凝土为C50无收缩砼，要求较高。为满足设计要求，制定了施工工艺如下：复测→安装注浆管、泵→两边同步压注腹板砼（先压水泥浆润湿管壁，以下同）→两边同步压注下管砼→两边同步压注上管砼→再次复测→砼填充度检查。

砼压注时，为使砼压注过程中排气及上端离析砼的溢出，在每个压注单元最高处开孔，以φ80mm钢管接出。

腹板压注砼时其上间隔1m加装φ28拉杆，以抵抗混凝土的侧压力。

每个拱脚处布有三个压浆孔，要尽量错开布置，不得位于同一横截面上。压浆管与拱管的夹角小于30°，泵管连接简洁，尽量减少弯头，以减小砼的压注阻力。压浆口的切割应根据30°投影以样板划线切割，一次成型。压浆管要伸入拱管内10--20cm，焊接牢固，泵管的连接牢固紧密，不漏浆。

混凝土的压注由拱脚向拱顶对称均匀连续进行压注，两边的砼压注量尽量保持一致，防止拱肋偏压变形，压注要一次完成。压注砼前，先压入一定量的水泥浆，以润滑管壁，减少砼失水造成坍落度损失。压注过程中，人工随时敲打管壁，观察压浆速度，当发现一方过快时，应暂停，待另一侧压至同一位置时，再继续压注，另外，要密切注意泵压，当发现泵压突然增大时应立即停止压浆处理。砼压满时，从排气孔中溢出，此时应继续压注，将离析浆液排出，待溢出均匀的时，即可认为已压满。压浆后，泵压保持，以气焊烘烤压浆管，使管内砼速凝干硬，待完全固化后，拆除泵管。

5、吊杆施工

吊杆采用预应力混凝土吊杆，施工时在拱肋中预埋穿束管道，墩头处设置锚垫板，锚垫板下设数层水平钢筋网，以便将锚头集中力迅速传至混凝土截面中。对于拱肋顶板的预留孔洞，待全桥完成后，需要作便于检修及调索的遮盖。吊杆下端应将钢筋伸进系杆混凝土内，以保证受力效果。

吊杆施加预应力是系杆拱进行体系转换的关键工序，一方面具有裸拱加载的特点，另一方面是桥面行车道系从弹性地基梁转换成梁端弹性固结、吊点弹性支撑的弹性支撑连续梁，从而完成系杆拱的体系转换及受力特点。为了保证拱肋纵向和横向的稳定性，同时由于结构特殊性和体系转换时重量较大，因此吊杆预应力的张拉工序遵循了慢、细、严的准则。慢：吊杆预应力总值并不大，但分为三期加载，使加载时间拉长，体系转换缓慢进行。第三期为复核张拉，使一期与二期预应力总和乘以1.02～1.10的提高系数。细：每批张拉都仔细地做了四项工作：（1）双控张拉；（2）加载分期加密，缩小步长；（3）测量纵梁的水平位移，观察钢绞线的变化。严：张拉一、二期预应力时，吊杆分批加载，顺序严格以拱顶分别向两侧推进。吊杆一、二期预应力每批张拉是先中片后边片。第三期预应力则顺序相反，先边片后中片，每片中吊杆张拉顺序也与前两期顺序基本相反。第三期为复核张拉，以检查和补足一、二期预应力的总值，并调整纵梁下沉吊杆。第三期复核张拉结束后，拱肋与纵梁上的吊杆预留孔和吊杆套管内，均用砂浆压实并封锚，吊杆套管与拱肋、纵梁连接处焊牢。

6、施工注意事项

6.1在支架上安装钢管拱时，支架与拱的联结不宜过强。支架的纵向刚度一般不会太大，拱的轴向刚度较大，因而纵向温度力很大，如联结过强，则导致支架前倾，不利于稳定，所以联结应适度，使拱肋前端自由变形，掌握其规律，加以控制。架设单元体时，应根据时间、温度确定其温度变形的方向，预设一反向预偏量，保证其方向在合拢温度时正确，否则其调整相当困难，另外在单元体安装时，应有意识地向横向外侧预留一预偏量，以抵消横向联结系焊接时向内的收缩。

6.2关于拱管与腹板连接的焊接问题，应以等强为原则。此处的焊缝受力状态是不利的，焊缝过强其作用并不大，而且还损伤拱管，在压浆时腹板上加拉杆以平衡砼的压力，因此，焊缝高度以拱管厚度控制为宜。

6.3钢管拱压浆结束后，无论拱管内的压力有多大，砼凝固后在拱顶部位仍存在一定的空隙，这是由于砼的自然沉落密实等原因造成的，实践中发现与掺膨胀剂的关系也不太大，为保证拱管内的密实，应钻孔补浆。