基于大跨度钢管混凝土拱桥施工关键技术探究

许晓飞

摘要：钢管混凝土拱桥具有承载能力高、跨越能力大和施工快捷、经济性高的优点。但钢管混凝土拱桥的施工过程比较复杂，所以钢管混凝土拱桥关键施工技术的研究变得十分重要。基于此，本文重点阐述了三种大跨度钢管混凝土拱桥施工关键技术，供相关人员参考。

关键词：大跨度;钢管混凝土;拱桥施工

一、钢管混凝土拱桥的优点

跨越能力大、适应能力强：与钢筋混凝土拱肋相比，钢管混凝土拱肋的跨越能力更大。试验数据表明，钢管混凝土拱桥具有很强的适应性，特别是在跨度为100m～400m的拱桥中竞争性更强。承载能力大，施工周期短：钢管混凝土结构中，当混凝土处在塑性破坏阶段时，钢管对此时的混凝土具有一个“套箍”的作用，这时的混凝土处在一个三轴受力的状态，其强度得到很大的提升。同时，钢管内部的混凝土又增加钢管的稳定性，使其抗弯能力得到提升。钢管和混凝土的共同作用使结构的承载力，抗拉强度和抗变形能力都得到增长。钢管混凝土拱桥样式多样，故拱桥可根据所建设地形的不同进行设计成有推力式拱桥和无推力式拱桥。对于钢管混凝土拱桥的施工，我国现在己有很多的施工方法，比如支架施工的满堂支架，无支架施工的缆索吊装以及无支架中的转体施工。这些施工技术现在已经比较成熟，已经在拱桥的施工得到充分的应用。

二、大跨度钢管混凝土拱桥施工关键技术

（一）支架施工法

支架施工方法是采用钢和其它构件形成拱形框架，然后浇筑拱架上部的主拱圈，或者是根据设计方案对拱架的上半部分进行建造，然后落架并完成其他部分的施工。当构造支架时，拱形框架需要支撑拱形环或其他建筑物上部的全部或部分重量，以确保拱环满足设计要求。当支架用于施工时，支架的基础沉降，弹性和非弹性变形预先计算并包括在预拱度中。支架顶部设有微调装置，如千斤顶和导螺杆，以调节拱肋的平面和高度，支架施工主要包括以下三种。

（I）先梁后拱法：这种方法指的是使用少量的支架跨越河流，然后在支架上组装或现浇加固梁，最后在竖向搭设钢管拱肋和浇筑拱肋混凝土。

（2）先拱后梁法：首先架设少量的支架，在支架上组装拱肋和风撑，然后将支架拆除，使用拱肋作为劲性骨架，承受荷载，再进行浇筑或是组装加强梁。

（3）满堂支架法：架设一个完整的支架，并在支架上浇筑梁和混凝土，等混凝土强度满足要求后，将钢管拱肋安装在支架上，再安装风撑，浇筑拱肋钢管内部的混凝土，其次安装吊杆，根据设计的初始应力对吊杆进行张拉。最后拆除整个支架，进行桥面系的工作。

（二）缆索吊装施工法

缆索吊装施工方法是拱桥无支架施工的一种，也是拱桥靠自身架设施工的主要方法之一。它的优点是其跨越能力强，在水平和竖向的运输相对灵活，施工更加方便;缺点是在拱肋对接的过程中拱肋的线形和拱轴类型的控制较为困难，并且吊装时分段越多，控制的质量和持续的时间的难度就越大。因此该方法施工时关键就在于确定扣索的索力和各个工段以及梁的标高位置。缆索吊装方法是根据缆索吊机的提升能力，将拱肋分段吊装，首先对拱脚位置的拱肋进行吊装，采用扣索将其固定，然后再吊装其他部分直至完成拱肋吊装，但需注意的是后吊装段要与先吊装段进行对接。缆索吊装在施工过程中需要精确的对缆索的受力进行控制。一般情况下，先采用正装分析方法计算出主缆的最终的受力状态以及各个拱段最终的吊装位置，然后再采用倒退分析法计算出各个拱段的吊高位置和其抬高值，这是为了保证拱肋在吊装完成后各个拱段在规定的设计值附近，减少拱肋在合龙时的调整工作量，使拱肋的成桥线性和设计线性相一致。缆索吊装的吊装顺序为：①安装塔架，设置主缆等，并在预制装配现场预制主拱肋段;②将预制装配好的侯建转移到缆索机的底部，用起重机提升到指定位置。为了保证吊装拱肋段在正确的标高位置，每一段拱肋吊装后都要用扣索进行固定;③吊装顺序要从拱桥两端同步进行。在所有拱肋段吊装完成后要对拱肋轴线进行调整，确保其在设计的合理位置后松开吊索;④取下所有的吊索，然后进行拱肋钢管中混凝土的灌注。

（三）转体施工法

转体施工法是将拱圈或整个上部结构分为两个半拱，在河道的两侧分别采用地形或简单支架构造或预制半拱，然后采用动力装置将两个半拱转向拱桥的轴线位置上的施工方法。转体施工主要有两种施工方法，即平面旋转施工和竖向旋转施工。

平面旋转施工是将拱桥分成两部分，再利用地形在两侧进行简单的支架架设，然后将预制好的半跨结构放置于其上，等到混凝土的结构强度达到要求后进行脱架，利用牵引系统的牵引力对拱桥的拱肋段进行合龙，最后再进行混凝土的灌注施工。平面旋转施工主要分为有平衡重和无平衡重兩种方法。有平衡重平面转体主要步骤：①制作底盘;②制作上转盘;③试转上转盘到预制轴线位置;④浇筑背墙;⑤浇筑主拱圈上部结构;⑥张拉拉杆;⑦牵引系统启动，使两个半拱在空间转动至设计标高位置，完成合龙。无衡重转体施工的主要步骤：①转动体系施工;②锚碇系统施工;③转体施工;④合龙与卸扣施工。有衡重方法中的平衡重的大小取决于转体的重量，当转体的重量过大时，施工困难，经济性低，所以有平衡重施工主要在跨度为100m以内的拱桥中应用广泛。无衡重施工是用锚碇的重量来平衡半跨拱体对扣索产生的拉力，无衡重施工不受转体重量的影响，其施工简便，大多数应用与大跨度的拱桥施工。

三、总结

钢管混凝土拱桥外形优美并且具备强度高、刚度大、耐疲劳、抗冲击等优点，同时也具有经济、施工方便、建造速度快等优秀的施工性能，因此在国内发展迅速得到了十分广泛的应用。

参考文献：

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