钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术研究

王飞

摘  要：混凝土钢管拱桥施工技术要求高，工艺复杂，在具体施工过程中要做好拱肋线性控制，该项工作会对桥梁工程最终的线性和内力的实际情况能够满足最终的设计要求造成直接影响。因此，钢管混凝土拱桥施工时，应当做好拱桥拱肋施工现场控制技术的研究，从而提升桥梁工程的质量，为所有提供一个高质量的工程。

关键词：桥梁工程;混凝土;线控控制;工程质量

中图分类号：U445         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）03-0147-02

Abstract： The construction technical requirements of concrete steel pipe arch bridge are high and the technology is complex. In the specific construction process， the linear control of arch ribs should be done well. This work will have a direct impact on the final linear and internal force of the bridge engineering to meet the final design requirements. Therefore， during the construction of concrete-filled steel tubular arch bridge， the research on on-site control technology of arch rib construction of arch bridge should be done well， so as to improve the quality of bridge engineering and provide a high-quality project for all.

Keywords： bridge engineering; concrete; line control; engineering quality

钢管混凝土拱桥是目前应用较为广泛的一种桥梁，其在实际应用过程中具有跨度能力大、轻质高、外观美观、施工简单等多项优点，因此，近年来它得到了广泛的应用与迅速的发展。桥梁工程跨度的不断增大，这使钢管混凝土拱桥的整体造型变得更加复杂，同时，也使施工安全风险系数进一步加大，在工程建设期间同时涉及到钢管拱的结构内力、变形以及稳定性等项目进行监控测量，从而保证桥梁施工中的安全性及合理性。

1 钢管混凝土拱桥具备的特点

钢管混凝土是一种将混凝土压入到钢管内的复合结构。在工程具体施工过程中，通过钢管对混凝土套箍约束从而形成整体受力，共同承担整个桥梁的静荷载与动荷载，有抵抗强度高和塑形变形能力强的作用[1]。钢管混凝土拱桥在施工过程中，选择合理的拱轴线后，能够使钢管混凝土抗压强度在具体应用过程中的优势得到进一步提高，进而使承受弯矩变小，提高桥梁工程在应用期间的跨越能力，能够将其应用到不同的环境中，外观较为美观[2]。

2 工程施工控制原理与流程

钢管混凝土拱桥在具体施工过程中能够通过不同的计算方法完成对拱肋在不同的施工阶段的具体预抛高值、饶度、位移值等多项控制指标内容的计算，但是从工程的实际施工情况来看，利用这些理论数值对工程的施工进行指导时，可能无法达到预期效果[3]。导致该现象发生的主要原因是钢管拱肋为分段吊装成拱后再进行混凝土灌注，同时，由于吊装桥面系施工期间，结构体系会发生较大程度改变，外界换进各因素較为复杂，这都对工程的具体施工造成一定影响。由此可见，在钢管混凝土拱桥具体施工期间，要依据工程的具体施工过程中监测结果，及时完成对拱肋结构形态的调整，做好相应的分析工作，从而使拱肋施工的稳定性和安全性更加可靠，保证工程施工的顺利进行，以及项目建成后能够为人们提供良好的交通环境[4]。

3 钢管混凝土拱桥具体施工工艺分析

3.1 工程概况

西藏日喀则市吉隆县吉隆镇吉普大桥跨径60m，采用有推力下承式钢管混凝土拱桥，该桥全长72.7m，桥宽7.5m，主拱圈采用哑铃型钢管混凝土结构。横梁采用钢混组合式结构，桥面为先简支后结构连续的6m普通钢筋砼空心板，桥面连续，纵梁采用焊接工字钢梁，安装现场采用高强螺栓连接。吉普大桥是进出吉普村的重要通道，横跨吉普大峡谷，峡谷最深处约250m。结合桥梁现场实际情况及施工条件，该桥施工决定采用缆索吊装方案，吊装主拱肋、横联以及桥面板等构件。全桥共分14个节段，以桥跨中心线对称布置，拱肋中距为8.5m，每个节段纵桥向水平投影最大长度为10m，最大荷载约78kN不足100kN。

3.2 钢管拱加工

在施工期间，为了钢管拱能够达到设计要求及规范标准，通常都在钢管拱圈制作时便开始监测。钢结构的制作、安装作业都会受温度的影响，在进行钢件加工过程中，钢材温度的变化、焊接收缩以及画线粗细等都可能对拱圈制作造成一定的偏差，因此，在钢管拱圈制作前进行分析，同时，做好相应的基础准备工作，针对施工作业开展制定出一套合理的施工计划，依据计划完成相应的施工[5]。施工期间，要对温度变化情况进行详细的观测，依据设计单位提供的合拢温度，对实际温度加以校正，从而使工程施工的精度和质量都能够达到相应的要求。

在投影线上对拱肋阶段进行加工，平放在台座上，利用加工节段控制点掉线对拱肋线性进行复核。对拱肋进行加工时，要对预留加工、焊接收缩量等各项内容进行全面考虑，消除实际施工期间，各种不同类型的误差对拱肋线性造成的不良影响。制作完拱肋节段后，要在厂内完成相应的试拼，该项作业选择的设计合拢温度在15-20℃之间进行，因此，有必要再次对拱肋线性重新复核，做好相应的标记工作。

3.3 钢管拼接

在实际作业过程中，要做好钢管拱单肋平拼和钢管拱相邻段整体立拼作业，在具体拼接期间，对桥梁工程的整体规模和周围的环境进行详细分析，对接头坐标进行精准测量，保证相联位置的准确性，为桥梁工程的最终拱连成一个整体，提高桥梁工程的最终质量提供了强有力的支持。

4 控制钢管拱肋安装线形

4.1 控制拱肋安装

吊装拱肋过程中，需要控制拱肋轴线、标高多项指标，拱肋的整体线性控制是施工中最为关键的控制性任务。拱肋拼装期间，拱肋线性和轴线偏位调整通过扣索以及侧风缆来调整，测量技术人员实时动态测控，对于工程中采用的风缆锚，应将其固定工程两岸的陆地上。

（1）控制拱肋线性测量

对于桥梁工程中的拱肋线性，采用测点三维坐标控制，确保拱肋拼装达到设计拱肋线性，提升工程质量[6]。在该项作业期间，根据设计拱肋线性放样相应的增加预抬量，减少扣索调整次数，完成相应的计算。具体施工作业期间，通过对2台全站仪，完成相应的控制工作，其中一台放置在轴线上，通过对其利用，进行测点轴线定位，另一台则被放置在侧向位置处，通过对其利用，对测评点面和高程定位进行观察。拱肋安装时每段拱肋的位置，通过两拱对接处及正在安装拱肋端头作为测点，对拱轴线、高程以及平面位置等多项内容进行精准测量，并且要做好记录分析工作。对于桥梁工程中的拱肋轴线变高，拱肋高程的调整需利用扣索长度的变化来调整，拱肋轴线横向的偏离由侧风缆的长度进行调整。

拱肋安装每节段时，扣索和风缆的受力均在发生变化，从而影响拱肋安装的线性，测量人员应动态监测和观察拱肋的轴线偏位、高程，并做好相应的记录，反馈所测数据。根据实际反馈数据做出扣索和风缆调整方案，保证拱肋安装对接顺利，同时，保证扣索和风缆处于最佳受力状态。

（2）设置好预抬量

进行扣索调节的目的就是为了保证拱肋轴线的最终设计可以达到相应的要求标准，但是从实际情况来看，安装期间会出现频繁调索现象，将对工程的施工进度和结构内力的变化造成必然影响，为了提升工程最终质量，要对调索次数进行控制，避免发生多次调索，因此，应当在拱肋安全时设置相应的预抬高量，从而达到该项目的[7]。根据拱前扣索索力的实际情况，通过MIDAS软件的应用对计算结果进行模拟，完成对工程中涉及的扣挂体系统和吊装顺序进行加载，同时，用现有的张拉设备发算张拉力复核计算作业。相应计算及复核完成后，第一段扣索张拉、收紧工作同时完成，从而达到前期计算的预抬高程，通过该方法对其它段进行吊装，能够减少调索次数。

（3）控制安装次数

桥梁工程在进行拱肋安装时，随着温度的改变拱肋也会发生变化，同时，扣索的钢丝绳也会发生变化，通过具体观察，可以发现昼夜温差会对拱肋高程造成较大的影响。因为拱肋是钢管拱结构，结构内部产生的热量无法及时散热，因此，在25℃的环境下进行拱肋安装。测量数据的有效、真实性，在进行测量定位等多项工作，应当在日出前完成相应测量数据，确保最终测量结果的准确性以及拱肋安装线形的精准性，达到设计预期效果。

4.2 控制合拢

安装合拢前，应依据气象部门提供的3-5天气象预报，选择其中1-2天进行24小时不间断气温观测，选择气相对较低并且平稳的天气，完成相應的观测，通过以往的工程建设经验可以确定拱肋瞬时合拢的最佳温度约为20℃。以此作为参考依据，完成对合拢施工临时时间的确定。进行合拢时，在合拢两端应当利用活动法，保证最终拱肋安装可以具有重复的富余量，同时，通过拱顶测点高程、平安位置测量等方式，完成对合拢段的精准定位，保证钢管拱圈在成桥后处于最佳受力状态，提升工程质量，延长使用年限。

5 结束语

钢管混凝土拱桥建设过程中，应当做好施工工艺和拱肋安装线形分析工作，进而保证桥梁工程的质量能够满足应用需求，为人们提供一个良好而舒适的交通环境，从而满足人们日常出行的需求。

参考文献：

[1]张正涛，李志利.先拱后梁法施工的钢管混凝土系杆拱桥施工监控关键技术[J].城市建设理论研究（电子版），2018（32）：135.

[2]王红伟，谢开仲，郭晓，等.大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注过程稳定性研究[J].世界桥梁，2019，47（05）：49-53.

[3]樊开盼，张元峰.初始缺陷对大跨径钢管混凝土拱桥稳定性的影响分析[J].中国公路，2019（15）：91-93.

[4]曾子豪.特大跨径钢管混凝土拱桥建设中拱肋吊装的施工技术[J].低碳世界，2019，9（07）：275-276.

[5]张亚杰，李世铭，胡晓东，等.下承式钢管混凝土拱桥拱肋施工支架安全性研究[J].水利与建筑工程学报，2019，17（03）：204-207.

[6]李军勤.钢管混凝土简支系杆拱桥施工组织与技术探讨[J].建材与装饰，2019（14）：252-253.

[7]卢士波，吕利芹.基于PDL模型的钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋吊装线形控制研究[J].交通科技，2019（01）：55-58+62.