公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工要点

时间：2024-04-25

于洋

泰安市公路事业发展中心第一工程部山东泰安 271000

钢管混凝土拱桥具有造型美、跨度大、梁高低等优点，在跨越河道或现存交通设施时，既能缩短桥长，降低工程造价，又因钢管拱肋构造，体现出一定的景观效果。因此，钢管混凝土拱桥在我国公路及铁路中得到了广泛应用。梁部结构采用纵横梁格体系的钢管混凝土拱桥，中横梁大多采用先预制成型，后采用大型起吊设备吊装就位。但在一些桥位现状复杂或邻近运营铁路时，大型起吊设备使用难度大或无法使用。因此，为解决复杂施工环境下中横梁的施工难题，研究中横梁的施工方案有一定的现实意义[1]。

1 钢管混凝土拱桥概述

钢管混凝土拱桥以其施工方便、承载潜力大，越来越多地应用于大跨度、超大跨度的桥梁工程。大跨度钢管混凝土拱桥空钢管架设常采用缆索吊装斜拉扣挂法施工，空钢管成拱过程中扣索力的确定是首先要面临的问题。扣索力的确定方法有多种，能满足施工要求的扣索力也并不唯一，不同的扣索力不仅使得悬拼过程中的受力安全性不同，而且对成桥状态的受力与线形也有一定的影响。关于扣索力的计算方法，相关文献已有大量的研究。零弯矩法将节段之间的连接看成铰接，在当前段扣索力张拉时，使每个拱肋节段在接头地方的弯矩等于0，运用节点力系平衡原理，依次递推对所有扣索力进行求解。这种方法力学概念明确，计算思路清晰，可不用对拱肋节段重心、力臂长度进行计算，特别符合编程，广泛应用于钢管混凝土拱桥的施工实际。

2 钢管拱肋制作

2.1 钢管制作

拱肋线采用二次抛物线，由多节直线短管通过拼接加工而成。短管的加工质量对成桥后的线形、尺寸精度及几何形状有直接影响，所以必须引起高度重视，严格按照测量放样→钢管下料→坡口处理→滚圆→拼焊→校对的流程施工。

2.2 节段制作

综合考虑制作、运输和现场吊装等条件，将单片拱肋共分成7个节段，其中2 个节段是预埋段，与端部横梁同步进行施工，其它节段都在工厂中进行拼装。节段长度在17m左右，重量13t左右。（1）弦管单管。按照组装修整结合基本原则，从中心到两端进行组装，在组装过程中，不同的短管严格按照地样线进行排序，并且每个环缝都要有一定焊接收缩量。在完成组装作业后，按照从中心到两端的顺序进行焊接。（2）节段制作。节段的制作是指把上下弦管采用缀板组成完整的节段，先把其中一个节段中的弦管都放到组装胎架上进行定位，将其水平度调整好后，在纵向对缀板进行定位并设置吊杆。确认吊杆与缀板实际平整度满足要求后，对拱肋进行翻身，制作另外一面缀板，使其平整度满足要求，完成所有杆件的组装以后，进行统一焊接[2]。

3 拱肋施工

3.1 支架施工

在拱肋施工中使用的支架主要采用钢管和型钢通过拼接制成，在支架的顶端铺设作业平台，为施工提供操作平台，其基础采用扩大基础，用强度等级为C25 的混凝土通过现浇而成，根据分段长度，结合现场实际情况，位于中间的支架，其顺桥向的长度确定为8m，位于边侧的支架，其顺桥向的长度确定为4m。在支架的水平与垂直两个方向上使用槽钢进行剪刀撑的连接，以此提高支架整体稳定性与刚度。

3.2 拱肋起吊

以计算结果为依据，节段长度在17m 左右，重量在13t 左右，采用两点起吊法进行吊装施工。对各节段进行起吊之前，应现在吊点进行钢丝绳的捆绑，所用钢丝绳的外径确定为26mm。将钢丝绳布置好后，用汽车吊开始起吊，以较慢的速度放置到设计确定的位置。

4 移动模架现浇方案

4.1 工艺原理

为规避使用大型起吊设备及减少对桥下同步施工的干扰，提出移动模架现浇中横梁的施工方案，该方案极大地提高了施工工装化水平。通过在两侧主系梁上设置轨道系统，在轨道系统上设置走行系统及承重桁架系统，承重桁架系统借助走行系统能实现在中横梁的上方顺桥向移动。在承重桁架系统上安装吊挂系统，吊挂系统下端连接模板系统及移动导梁系统，当移动模架走行至横梁上方，调整好移动模架后即可进行中横梁现浇施工，施工完后通过移动导梁系统走行至下一道中横梁后再重复上述工序。

4.2 工装构造

中横梁现浇移动模架由轨道系统、走行系统、承重桁架系统、吊挂系统、模板系统、移动导梁系统及附属系统7 大部件组成。轨道系统由轨道梁和P50 钢轨2 部分组成，P50 钢轨位于轨道梁上方，通过压轨板焊接固定。轨道梁采用双拼I20b 槽钢上下加盖板组焊而成，通过预埋件固定在主系梁上。走行系统由走行轮、电机、刹车装置等部件组成。承重桁架系统长27m，宽1．8m，两端落座在走行系统上，由5 道间距22．5cm 贝雷梁通过顶部、底部及竖向90 型支撑架组拼而成。吊挂系统采用直径32mm 精轧螺纹钢，吊杆上端固定在承重桁架系统上并配有分配梁、千斤顶、扁担梁等用于调整模架高程。吊杆下端连接模板系统及移动导梁系统，是整个移动模架主要传力构件。中横梁模板系统包括底模板及侧模板2 部分，用于浇筑混凝土时控制中横梁几何尺寸。移动导梁系统由移动滑架及导梁组成，是控制模架移动平衡及稳定的主要构件。附属系统主要包括防护栏杆、上下爬梯等，用于确保模架操作时人员安全[3]。