大跨度钢管混凝土系杆拱桥系梁施工技术研究

金崇强

（中交第三航务工程局有限公司宁波分公司，浙江 宁波 315200）

在对拱桥进行施工时要考虑的安全因素很多，在施工过程中常见的问题主要有以下几种：（1）难以控制大跨度分段现浇混凝土系梁线形的形成；（2）混凝土容易裂开，尤其是相邻节段处的混凝土；（3）拱脚预埋段容易出现偏差，导致数据不准确。针对以上出现的难题，文章将对其解决方法进行分析讨论。

1 系梁线形控制技术

控制系梁的线形主要考虑三个方面：纵向坡度、设计预拱度及施工预拱度。采用满堂支架施工的方式对拱桥系梁进行分析，对系梁的线形影响最大的两点则是支架的弹性形变和非弹性形变。对于拱桥的设计通常采用的是先梁后拱法施工，必须在吊杆和系梁第二批钢绞线完全张拉完毕才能进行系梁支架的拆除工序。一般来说，系梁支架能承受的最长荷载运用不会超过10 个月。在10 个月期间，能影响系梁支架的除了系梁、拱肋支架、拱肋和钢管混凝土等所有重量以及施工负载外，还有来自环境的影响，特别是雨季和冬季对系梁支架的考验最大。在恶劣的环境的影响下，系梁支架的变形相对比较复杂，因此准确控制系梁的线形和施工预拱度是拱桥施工过程中极其重要的技术。

1.1 设置精准的预拱度控制梁底线形

（1）预拱度的精准控制。要想预拱度的计算数据精准，就得先了解什么是预拱度：为抵消在使用桥梁的过程中，由于荷载而使桥梁变形，导致其美观以及功能受到的影响，在施工时预设与荷载变形相反方向的挠度，称为预拱度。当拱桥自重以及汽车的负载所产生的竖向挠度的最大值没有超过计算跨径的1/1600 时，可以不设预拱度，反之则要设预拱度。预拱度的最高计算值是以梁的挠度和支架变形所计算出来的预拱度之和，并且在梁的跨径中点所计算的数据为预估度的最高值。

（2）设置支架预拱度。系杆拱桥的施工预拱度是通过变形量的叠加来对其进行控制的。在为支架浇筑混凝土时、施工进行中和拆除支架后，梁体都会发生一定的沉降并产生一定的挠度。在施工时提前设置好精准的预拱度，是为了保证量体在拆除支架后也能满足设计的外形，不会因梁体下沉而影响外观。预拱度的确定因素可概括为以下几点：①脚手架承受施工荷载后所引起的弹性形变。②由混凝土收缩、徐变以及温度变化在超定静结构引起的挠度。③由于杆件接头与卸落设备的挤压和压缩而产生的塑性变形。④桥梁在受载后，脚手架基础产生的塑弹性沉降。⑤所设置的梁、板、拱的底模板的预拱度。

（3）支架预压与测定布设。由于拱桥采用先梁后拱的施工方法，所以满堂支架在吊杆张拉完成之前要承受包括系梁、钢管拱支架、钢管拱及拱肋混凝土在内的全部重量，其分布荷载大。如果采用沙袋对梁进行一次性预压，则沙袋的堆载高度需要达到5 ～10m。但是这样不仅会使工期变长而且安全性也得不到保证。综合考虑到拱桥的施工安全、进度、均衡性以及符合承载的钢筋数量等因素，决定对系梁施工时采用分段预压和分段灌注的方法。在对桥梁进行测点布设时，要使其在每一段梁宽的范围内。以嘉兴市某系杆拱桥为例，横桥向每个断面布设了5 个测点，具体位置为左系梁中点、中横梁左侧边、中横梁中点、中横梁左侧边、右系梁中点。顺桥向必须在桥梁跨度的1/2、1/4、1/8 处布观测断面，除此之外，还要在单个梁体14.4m 内每3m 设置一个观测断面。在系梁底模的所有测点布设完成后，接下来进行的就是对底模顶进行测量，确定所有吊杆以及拱脚中心点的高度与坐标，然后将两个吊杆视为两个点，以此来进行两吊杆之间的点位加密。最后将实测数据与设计理论数据相比较，如点位差超过规定范围，则需要对底模进行校正。底模铺设工作完成后再对其进行等载预压，在堆放材料时，要提前在底模上分清楚梁体截面的分界线，在进行分段预压操作时，相邻节段搭接的长度必须高于2m。嘉兴市某系杆拱桥平面图如图1 所示。

1.2 系梁侧面线形的控制

当底模满足设计要求后，就需要进行绑扎钢筋，安装预埋检，开始建立侧模。安装完侧模后必不可少的操作就是对其进行校正。首先要检查的就是侧模的垂直度，可用线锤来检查，如若在检查过程中发现侧模的结构尺寸、垂直度或线形没有达到设计要求，则需要通过斜向顶坨和铁线来校正，使其满足设计规定的要求。同时，还要用仪器对侧板进行抽点检查，如果偏差超过规范范围就需要重新调整到规定范围内。另外，还要全程监控系杆梁的浇筑过程，及时调整发生位移的模板。为了使系杆梁成型后的线形得到保证，在混凝土浇筑工作完成后，在系杆梁顶混凝土面间隔2m 左右的位置布设2 个点，再用水准仪进行测量，严格按照设计的要求对其进行标高收面。

2 混凝土相邻节段处防裂技术

图1 系杆拱桥平面图

导致相邻节段处的混凝土产生裂缝的原因有许多种。对于大体积混凝土所产生的裂缝原因，可以解释为收缩裂缝。浇筑大体积混凝土后，会在水泥水化凝结过程中散发大量热量，导致混凝土体积膨胀，而此时混凝土的压应力较大。当温度升到最高温度时，随着热量的散发，温度将会降低至稳定温度情况，这样就会产生一个温差。浇筑温度越高于稳定温度时，温差也会随之变大。与此同时，混凝土会因为温度的降低而发生体积收缩，但是又因为体积收缩时会受到周围约束而出现拉应力，所以当拉应力大于混凝土材料本身所能承受的抗拉强度时，就会产生裂缝。由此可知，为了减少收缩裂缝的产生，减少混凝土入仓温度以及降低内外温差是十分重要的，主要从以下几方面将混凝土入仓温度控制在28℃以内，将内外温差控制在25℃以内。

（1）混凝土配合比的控制。

（2）控制混凝土的入仓温度。①浇筑时间的选择要恰当。阴天浇筑最为恰当，若当天天气晴朗时，则应选择傍晚浇筑。②采用地下水进行砼拌。用地下水来降低混凝土的入仓温度，若气温过高时则应在水箱中投放冰块，这样就可以使砼拌和用水的温度降低3 ～4℃。③用地下水连续喷淋石子。这样既可以降低石子表面的温度从而降低砼的入仓温度，也可以补充砼内部因水化热作用所需的水分。④将凉棚搭设在集料仓的上面，避免阳光照射。⑤覆盖混凝土输送管道。

（3）布置冷却水管。

3 拱脚定位技术

拱肋是否合龙的关键在于拱脚是否准确定位。如果拱脚的定位不准确，会直接导致拱肋无法合龙。还以嘉兴市某系杆拱桥为例，其拱脚预埋段双层钢管长达11.09m，重达8.5×103kg，顶部的悬空高度为7.7m，再加上仰角大的缘故，增加了拱脚定位的难度。为了解决此问题，经专家人员多次研究讨论决定，采用先安装固定拱脚支架，再用大吨位吊车安装拱脚的方案。并且这种方法还存在增强支架的横向稳定性、降低拱脚定位难度以及方便拱脚在支架上移动的优点。

4 结束语

综上所述，要想解决大跨度分段现浇混凝土系梁线形难以控制的问题，就要对预拱度进行精准控制，并采用侧模一次成形以及钢筋一次绑扎技术；要想解决相邻节段处混凝土容易产生裂缝的难题，首先要了解产生裂缝的原因并对其进行分析，再综合运用防裂技术解决问题；要想解决拱脚预埋断定为困难的问题，就要了解拱脚定位技术并合理运用，为拱肋合龙提供有利条件。