下承式钢管混凝土梁-拱组合桥施工关键技术

唐 涛

(中铁八局集团第一工程有限公司, 重庆 400000)

梁-拱组合桥兴起于21世纪初期，具有适应能力强、材料利用率高、结构受力明显、桥型美观、线条简明以及体系灵动的优点，在特大型桥梁中被经常选用[1-2]。但在施工过程中，梁-拱组合桥需要进行几次体系转换，施工过程中的安全问题为关键问题，本文对某梁-拱组合桥的各施工过程进行详细阐述，可为同类型桥梁的施工提供参考依据。

1 工程概况

该桥为某双线预应力混凝土连续梁-拱组合桥，跨度为(82+172+82) m，全长337.8 m。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，桥面宽13 m，中支点处局部加宽至15 m，箱底宽9.8 m[3]。钢管混凝土拱肋计算跨度为L=172 m，设计矢跨比为1∶5，设计拱轴线方程为y=x2/215+0.8x；截面采用哑铃形，截面高度3.1 m，弦管直径为1.1 m，管内及腹板内填充C50收缩补偿混凝土；拱肋之间设9道横撑，拱顶为“一”型，其余为“K”型[4]。全桥共设19组吊杆，第一根吊杆距离支点14 m，其余吊杆中心间距为8 m。梁拱组合桥布置如图1所示。

图1 梁-拱组合桥布置

2 连续梁施工关键技术研究

2.1 施工流程

连续梁拱组合桥采用“先梁后拱”的方案，可充分利用梁和拱各自的强度，施工过程中由系梁承担拱的推力，无需设置临时抗推措施。连续梁的施工流程如图2所示。

图2 连续梁施工流程

2.2 临时固结

为抵抗悬臂施工期间料具、钢材、施工人员以及自重引起的不平衡荷载，在主墩顶处设置4个临时固结支座，避免施工过程中倾覆。其安装步骤为：①按照设计位置预埋临时支座钢筋；②依照图纸进行放养，安装临时支座模板；③浇筑厚度100 cm的C55混凝土；④拆除模板。在中跨合龙后可拆除主墩的临时支座。

2.3 0#块浇筑

0#块采用搭设钢管支架方式现浇，外侧模板采用整体钢模，内膜顶模板、侧模、内膜、底模板采用组合钢模板，对拉杆结合外支架横杆支撑的方式加固，为保证施工质量，分2次进行浇筑。0#浇筑横断面布置如图3所示。

图3 0#浇筑横断面布置

浇筑顺序：先对称交替浇筑底板、横隔板、腹板混凝土；顶板较宽，从两侧腹板向中间浇筑；最后浇筑各翼缘板混凝土，从内侧浇筑至外侧，左右翼缘板对称浇筑。

2.4 其余梁体浇筑

悬臂段采用三角形后支点挂篮对称浇筑，共分为83个悬臂节段，每个悬臂浇筑节段在强度、弹性模量达到设计值的90%且不小于5天龄期后才进行预应力张拉，养护天数不少于15天。

边跨现浇采用碗扣支架法，浇筑长度为4.9 m。现浇施工流程为：地基硬化与处理—现浇支架施工—底模系统架设—支架预压—钢筋及模板安装—浇筑混凝土—预应力张拉—箱体养护。

2.5 体系转化

利用挂篮进行边合龙，合龙后拆除边跨支架，完成由双悬臂梁向两单悬臂梁的第一次体系转换。将一侧挂篮移至中跨合龙段，在挂篮上完成中跨合龙段的施工，拆除中墩临时固结支座，实现由两单悬臂梁向三跨连续梁的第二次体系转换。

3 钢管拱肋施工关键技术研究

3.1 拱肋制造

弦管设计选材为Q345qD，拱脚部分φ1100×24 mm，其余部分为φ1100×20 mm，拱肋划分为15个运输节段，其制作标准和精度满足规范要求[5-6]。拱肋弦管、横撑采用直缝管，折线起拱，钢管对接应避免十字交叉焊缝。焊接时直缝管错缝如图4所示。

图4 直缝管错缝

3.2 拱肋施工

钢管拱施工主要划分为：钢管支墩安装、主拱肋安装、横撑安装、钢管支墩拆除、浇筑上下弦管内混凝土、缀板内混凝土浇筑、吊杆安装与初张拉、完成存梁80天及二期恒载后吊杆最终张拉。

(1)钢管支墩安装：采用万能杆件拼装，单个支墩为2 m×2 m截面，横向采用杆件连接成门式结构；所有临时支墩之间纵向增加连接系，临时支墩最大高度33 m。钢管支墩安装总体布置图如图5所示。

(2)主拱肋安装：拱肋采用分节段吊装至钢管支墩顶进行节段的对接，吊装施工顺序为：从拱脚连接段开始，由两边向中间进行吊装作业，最后吊装2 m合龙段，在安装拱肋相应节段时同步安装拱肋间的连接横撑，并焊接节段接头和横撑接头，防治侧倾。

(3)横撑安装及支墩拆除：K撑吊装从桥梁两端顺次进行，吊装一段焊接一段；横撑安装完后拆除支墩。

(4)浇筑上下弦管内混凝土及缀板内混凝土浇筑：混凝土等级为C50微膨胀，浇筑采用泵送法自拱脚向拱顶逐段逐级压注完成，同一拱肋钢管采取两岸同时施工，桥两半跨对称载入，钢管内混凝土的进度差不超过5 m，遵循“逐步成拱，逐级载入，外力释放，间期缩短”的原则。弦管内混凝土浇筑完后，按设计要求分段浇筑缀板内C50微膨胀混凝土。

(5)吊杆安装与初张拉：拱肋混凝土达到设计规定强度的90%后，安装吊杆，上端穿过拱肋，锚于拱肋上缘张拉底座，下端锚于吊点横梁下缘固定底座，拱肋端为张拉端。吊杆的张拉采用均匀对称张拉，张拉索力的均匀和准确性在±1%的精度内。

(6)完成存梁80天及二期恒载后吊杆最终张拉：最终张拉顺序同初始张拉顺序。

图5 钢管支墩安装总体布置

4 施工监控的方案

4.1 线性监控

线形监测的目的主要是获取已形成结构的实际几何形态，他对施工控制及预报非常关键。

主梁梁段的高程测点在梁段的钢筋绑扎阶段进行预埋。每一个阶段在挂篮前移就位后、立模绑扎钢筋后、混凝土浇筑完成后进行主梁高程测量，测量的精度要求为1 mm。对单箱结构，在断面布置6个测点，高程测点布置如图6所示。

图6 主梁高程测点布置

拱肋线性监测的监测点由加工方在工厂试拼时制作永久性监测点，测点设在每节段前端后退约50 cm上弦钢管顶面处，每根拱肋的上、下弦管均设置测点，在拱顶处增设1个监测点，另外在拱肋支架顶部各布置一个测点，监测其纵横向的位移变化。

4.2 应力监测

结构截面的应力监测是施工监测的主要内容之一，本桥为连续梁-拱组合桥，主梁和拱肋是主要的受力部位，是应力监测的重点。

全桥主梁共设置4个应力监测断面，每断面布置8个测点，总计32个测点，主梁应力监测截面及测点布置如图7所示。

图7 主梁应力截面及测点布置

图8 拱肋应力监测截面及测点布置

拱肋应力测点布置于拱肋的上、下弦管，应力监控截面为左拱脚、1/8拱、1/4拱、3/8拱、拱顶、5/8拱、3/4拱、7/8拱以及右拱脚截面，共9个断面。每根拱肋的横撑杆件的中部布置一个测点，总计70个测点，拱肋应力监测截面及测点布置如图8所示。

4.3 吊杆索力监测

为控制吊杆张拉力的精度，调整主拱内力，保证桥面线形，需要对吊杆的张拉力进行实时监测。该桥吊杆采用以千斤顶压力表量测为主、索力仪(CDJM-268-2型)量测为辅的方法进行应力监测。索力动力仪如图9所示。

图9 索力动力仪

5 结束语

通过工程实践证明，该下承式钢管混凝土梁-拱组合桥施工过程中的关键技术是可行的。该桥连续梁及钢管混凝土拱肋的施工方案、施工流程以及施工监控方案可为同类桥梁的施工提供基础资料和参照，具有较大的借鉴意义。