对大跨度钢桁架拱桥施工技术及质量控制研究

刘 洋

（四川路桥华东建设有限公司 616256）

对大跨度钢桁架拱桥施工技术及质量控制研究

刘 洋

（四川路桥华东建设有限公司 616256）

由于大跨度钢桁拱桥具有跨度大、结构复杂、施工流程多等特点，且其施工控制存在计算参数取值、计算模型简化和测量等误差，使得大跨度钢桁拱桥的施工控制具有较高的难度。文章主要分析了大跨度钢桁架拱桥施工技术及质量控制研究，以供参考。

大跨度；钢桁架；拱桥；施工

引言

钢桁拱桥由于其较大的跨越能力、优美的造型、优良的抗风和抗震性能，在国内外公路和铁路桥梁中取得了较快发展，如美国的新河谷大桥，韩国的傍花大桥，我国的九江长江大桥、重庆朝天门长江大桥、南京大胜关长江大桥及横琴二桥。任何桥梁施工，都是系统工程，离不开施工控制，施工控制对最终成桥的线形和应力等有着重要的影响。某钢管桁架桥为桁架式钢管混凝土上承式拱桥。桁架体系由四片桁架片和之间的横向连接杆组成，设上下各四根Φ70直焊缝Q345B钢管主弦杆，主弦杆及两侧腹杆浇注C50钢管混凝土。采用该工法施工，并通过在其它几个类似工程中的使用，达到了安全可靠的施工效果，并取得了良好的经济效益和社会效益，推广应用前景十分广阔。

1 厂内制作及预拼装

1.1放样、号料、切割及煨弯

根据设计图纸，所有构件均由电脑放样，核对构件几何尺寸，划出零件草图和下料草图及排版图，如发现差错及时反馈。零件图上必须标明每个零件尺寸及安装位置，放出加工余量和焊接收缩量。根据排版图或放样草图划线、号料，必须注明钢管的炉批号与零件使用区域，对应登记并作标记，以便材料跟踪，对剩下的钢材也应标明牌号与炉批号以备用。钢管桁架结构中钢管的弯度不大，可直接采用较长的成品钢管，电脑放样计算弯制曲度，煨热后弯制成型。

1.2焊接

钢结构正式施焊之前必须完成所用钢材的对应焊接工艺评定，通过试验，确定各钢材焊接所需合理的焊条、焊剂、电流、电压、焊接方式及速度和焊缝的层数、平焊、立焊、仰焊的运条手法等，确定温度影响对构件几何尺寸及变形形态的影响程度，制定合理的焊接工艺与工艺规程，指导实际生产，确保焊接质量。常见焊接缺陷按在焊缝中的位置可分为外部和内部缺陷，外部缺陷有焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、烧伤、外部气孔、表面裂纹等。这些缺陷都在焊缝区的外表面，通过肉眼或用低倍放大镜可观察到。内部缺陷如未焊透、未融合、夹渣、夹杂物、气孔、焊接裂纹等在焊缝的内部，需用破坏性试验或超声波探伤检测，必要时做射线拍片探伤复查。对焊缝质量检查的范围及频率规范都有明确规定，一定要严格按照规范及标准规定严格执行，检查要做到及时、全面、细致，对不符合规定的要及时清除补焊，避免多次补焊现象发生。

1.3预拼装

桁架单块尺寸较大，在工厂内预拼装不便运输，故仅进行桁架小拼装，小拼装分段原则是：考虑钢管对接接口的合理性；充分利用钢管的来料长度减少钢管的对接焊缝；便于运输、合拢。拼装单块桁架的中、下弦杆及中下弦杆间的腹杆，预拼装结束后在工厂内放大样，检验桁架拱度、桁架接口处连接是否光顺及各零件安装位置是否正确并划出余量线后运输到现场。

2 现场总拼装

2.1现场中长段立体拼装

在厂内小拼装的基础上，现场进行中长段立体拼装。由于现场焊接仰焊难度较大，为保证焊缝质量，在完成整个节段的平焊与立焊后，利用龙门吊机将预拼节段整体翻身，再焊接另一面焊缝。在翻身前的施工中要注意按要求对仰焊缝作手工电焊打底，并先组拼焊好隔板，翻身过程中要轻柔、平缓，设置必要的支垫或拉绳，防止冲击和集中受力。翻身后对原仰焊进行平焊之前，抽样检查钢管拱截面的主要控制尺寸，预防变形。

2.2现场支撑加固

考虑结构跨度大，整体高程高，如采用传统的脚手架支撑系统，一次性投入巨大，经济性差，因此采用按照拼装构件节点位置支撑加固的方法。精确计算结构节点位置及高程，并计算合拢前桁架的总重量，从而推算出各节点支撑点的承受重量，选用合适型号的工字钢做支撑柱。利用全站仪精确定位构件节点位置，在节点位置浇注混凝土墩，并预埋加固钢板，在预埋钢板上焊接竖向工字钢或钢管作为加固支撑用，用水准仪控制好支撑的顶高程，便于安装桁架。

2.3现场安装

采用小吨位多点面、多台吊车同时吊装的方法，方便固定桁架节段，采用先中间后两边、由两端向中间合拢的对称吊装顺序。

将预留的与承台支座相接部分的余量按支座形式配合修割。吊装到位后，检验各个杆件的安装位置尺寸及标高，检验合格后做临时固定，进行烧焊。第二段安装时，检验HJ-2-1立体桁架分段与HJ-2-2立体桁架分段各节点尺寸及合拢口尺寸，合拢口需光顺过渡，无明显折角，检验合格后烧焊。对失圆误差和中心距微小误差，可利用钢质夹具空中整形，必要时可以采用千斤顶配合。对变形或错位较大，超出规定要求的接头，应采用钢板衬板(或预制备用的钢管环形箍)进行加强处理，确保成拱质量。

3 钢管混凝土及涂装施工

3.1优化设计配合比

配合比的优化设计遵循、高强、微膨胀、自密实、优良工作性能、低工程造价等原则，拌制出的混凝土在达到抗压性能要求的同时，考虑施工时泵送距离长、阻力大、拌和量小、施工时间长等特点，还要求具有良好的可泵性。

3.2泵送顶升浇注钢管混凝土

钢管混凝土的施工方法主要有人工逐段浇捣法、高位抛落免振捣法、泵送顶升浇注法等几种方法。综合考虑桁架式钢管拱的特点，其管内混凝土浇注方法采用泵送顶升浇注法最为适宜。其原理为：在钢管桁架拱的根部开设压注孔,两侧同时泵送顶升，通过管内混凝土的重力和泵压产生的向上的冲力，使钢管内混凝土密实，此方法施工速度快，劳动强度低，简单方便，且混凝土浇注容易密实，非常适用于钢管结构拱形桥梁的拱肋钢管、腹板以及高的钢管柱、桩等工程的混凝土灌注。

泵机选用泵送压力较大的汽车地泵，由于钢管较短，混凝土和易性好，管内失水少，泵压大，在开始进行泵送混凝土前，可不向管中泵入润湿的水和水泥砂浆(泵入水和砂浆的目的是润滑钢管内壁，避免先期泵入的混凝土因接触钢管壁而失水变得干硬，增大摩阻力，加大泵送难度)，直接泵入混凝土。

施工中为保证钢桁架结构的稳定性和安全性，避免弦杆偏向变形，泵送遵循“逐步成拱，逐级加载，外力释放，间期缩短”的原则，先下弦后上弦，先内管后边管，先拱脚后拱顶的顺序对称均衡加载的原则，两岸对称泵送。可安排专人用小铁锤敲击钢管，掌握混凝土泵送高度，并用对讲机反馈给两侧，以调控泵送量，使两侧保持一致。每次施工的根数视第一根的初凝时间而定，在刚灌注的钢管混凝土初凝后，不再灌注，待前期灌注的混凝土抗压强度达到设计强度的80%以上时，方可进行下一批钢管混凝土灌注施工，一般间隔为3天以上，此时混凝土能承受钢管混凝土施工时产生的冲击力。

管内混凝土浇注过程中，检测人员根据压注混凝土部位进行跟踪检测，测量人员随时观测拱脚位移量和拱顶起拱高度，对于管内混凝土是否密实，混凝土收缩后是否与钢管壁之间形成空隙等问题，要及时进行检测填充密实度，检测方法可采用小铁锤敲击钢管和超声波探测仪检测，发现有空隙时，采用钻孔检查，对有空隙部位进行钻孔压浆补强。

3.3防腐处理

所有钢构件制作完成后均应进行喷砂除锈处理，达到ST2级除锈质量标准，喷砂后立即刷防锈底漆两道，全部安装完毕并浇筑完钢管混凝土后，再刷防火漆和聚胺脂面漆，涂刷期间经常用电子测厚仪检测厚度，保证厚度和均匀程度，不合格时及时补涂。

结束语

本项目所建的桁架式钢管拱桥美观大方，适应性强，建成后，成为当地一道亮丽的风景。本工法的实施，推进了科技进步，降低了施工难度，缩短了工期，降低了施工成本，施工工序的合理穿插保证了施工全过程无质量、安全事故，并做到了文明环保施工。使工程提前开放交通，也为当地单位及群众带来了极大的方便，促进了当地经济发展。

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1007-6344（2017）05-0081-01