鋼管混凝土拱橋的施工技術探討范文

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1案例背景

某公路橋梁的橋梁總施工長度為585.4m，橋梁的寬度為28m，主橋主要由雙承載面、五孔無風撐構成，拱橋的矢跨比為1/5，拱軸線為二次拋物線，拱肋使用圓端形扁鋼結構，其中拱肋的跨度為0.91m，高度為73m，寬度為1.8m，使用C40微膨脹混凝土對鋼管內部進行填充，使用Q345D作為拱肋鋼管，鋼管的厚度為15mm。橋梁整體立面圖如圖1所示。

2橋梁工程施工的主要流程

在橋梁工程施工過程中一共由下述幾個流程：⑴安裝施工橫撐和空鋼管，吊裝拱片到位以后，對線形進行調整，保證其可以達到設計預拱度的要求，然后進行焊接，同時進行邊拱的施工；⑵主拱焊接成形后，將主拱施工架拆除，保留邊拱的施工架；⑶進行縱梁和橫梁的架設，然后穿吊桿；⑷對稱，同時進行下弦管混凝土的灌注；⑸當下弦管的混凝土強度超過90%后，對稱，進行上弦管混凝土的灌注；⑹上弦管混凝土強度超過90%后，對稱，進行腹板混凝土的灌注；⑺在腹板混凝土強度超過90%以后，加載縱橫梁，并對P1-1、P1-2系桿進行張拉，張拉力為1700kN；⑻對橋面預制板進行吊裝后，對P2-1、P2-2系桿進行張拉，張拉力大小為1700kN；⑼進行橋面現澆層的施工，對P2-1、P2-2系桿進行張拉，張拉力大小為1700kN；⑽鋪裝人行道板、施工橋面和護欄；⑾對系桿P1-1、P1-2進行張拉，張拉力大小為1700KN；⑿對索力進行集中調整；⒀將邊拱支架拆除。

3鋼管混凝土拱橋施工的關鍵技術

3.1制作拱肋在本工程的施工過程中，拱肋截面為啞鈴形，截面的高度為2.5m，直縫焊接管的直徑為1m，設計拱軸線提供的系數m=1.5m，使用每節長度為2m的直鋼管以直代曲制成，采用這種分結方式不會對拱肋曲線形狀造成影響。使用單面坡口形式進行各節鋼管的環焊縫以及直焊縫的焊接，并用陶瓷進行襯墊。橋梁的左幅橋梁和右幅橋梁一共有4片拱肋，每一片拱肋都在施工現場分8段進行制作，整橋一共有32個拱段，完成制作工作后，按照1∶1的大樣在工程中進行預拼調整。按照《鋼管混凝土結構設計和施工規程》中的規定，要求鋼管制作大小滿足下述要求：⑴鋼管的橢圓度f/D≤3/1000。由于鋼管的橢圓度會對鋼管的對接造成一定程度的影響，但對套箍的影響并不大，所以要求控制好管端的橢圓度。根據具體的施工情況，可以適當放寬管節中間的橢圓度，但是偏差要控制在5mm以內。另外，如果橢圓度過大會導致直縫管焊接殘余的應力變大。⑵要求鋼縱向彎管的偏差f/d≤L/1000，并且不能超過10mm。

3.2吊裝拱肋由于本工程在旱地上進行施工，使用少支架施工法進行施工，將每一片拱肋分成8個運輸單元，啞鈴型截面的長度為16m，截面高度為2.5m，重量為17t，高空中各片拱肋一共有7個焊接點，全橋拱肋的高空焊接點一共有28個，因此高空焊接施工量大，做好高空焊接質量的控制至關重要。在進行焊接作業時，最好在濕度低于80%的室內環境中進行作業。焊接的環境溫度在0℃以上，當遇到陣雨、大風情況時，如果沒有保護措施，不宜進行焊接。要求焊縫質量可以達到《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）和《鋼結構工程質量檢驗評定標準》（GB50221-95）中的要求。要求拱肋鋼管環向和拱肋骨縱向焊縫的施工質量等級達到二級焊縫質量。焊接作業完成后，要在24h內進行無損檢驗工作，無損檢驗主要包括儀器探傷檢測和外觀檢測[1]。一般使用射線探傷法和超聲波探傷法對焊縫進行無損探傷，超聲波的探傷比例檢查是焊縫長度的100%，二級焊縫的外觀檢測比例長度也為100%，采用X射線探傷只檢查焊縫長度的10%即可。在對焊縫進行探傷時，如果發現有裂紋出現，要對探傷的長度進行延長，必要時對整個焊縫都進行檢查。焊縫探傷后，在外觀和質量均滿足要求的前提下，按照《建筑鋼結構焊接規程》中的相關規定磨修焊縫。

3.3鋼管的防腐施工建成鋼管混凝土拱橋后，由于拱肋的表面為鋼結構，所以，要做好鋼管外側的防護作業。近年來鋼管混凝土拱橋在我國得到了快速的發展，防腐工作也成為了一項重要工作，如果不重視這方面的問題，會造成非常嚴重的后果。根據本橋梁工程的設計要求，其防腐周期為25年，對鋼結構涂層防腐要求比較高，不允許出現嚴重腐蝕的情況，也不需要大修涂層，本項目工程在進行鋼管防腐施工時，使用第六涂裝體系進行施工，鋼結構表面除銹級別為Sa3級。

3.4灌注鋼管內混凝土本工程鋼管內混凝土灌注使用泵送頂升法進行施工，每一幅橋都使用對稱灌注法進行施工。灌注混凝土時，先進行下管混凝土的灌注，當下管混凝土的強度超過設計強度的90%后，再進行上鋼管混凝土的灌注。上鋼管混凝土的強度超過90%時，進行腹板混凝土的灌注。為了控制好混凝土的彈性模量和強度，在保證混凝土的強度達到90%的同時，要求混凝土齡期超過一周。在進行混凝土的泵送施工時，整個施工過程不能出現中斷的現象，鋼管上每間隔10m鉆一個小的排氣孔，在混凝土頂升過程中，將排氣孔封閉。在施工過程中，鋼管混凝土拱頂混凝土很容易出現不密實的情況，要在混凝土溢出一定量后，終止頂升工作，并將排氣孔封閉好。為了提高澆筑的便利性，保證混凝土的坍落度、混凝土強度以及混凝土的和易性達到規定要求，要使用高效減水劑來降低水的使用量，降低水灰比，提升混凝土的流動性，提升混凝土的耐久性和強度[2]。為了降低混凝土的水化熱以及混凝土的干縮變形，改善混凝土的性能，要將粉煤灰摻入到混凝土中，因為粉煤灰中含有活性氧化鋁和活性氧化硅，這兩種物質會和水泥水化，并產生氫氧化鈣，產生膠結性良好的水化硅酸凝膠，提高了混凝土的密實性、抗水腐蝕能力和抗侵蝕能力。

3.5系桿的張拉本工程使用熱擠HDPE護套高強低松弛鋼絞線進行張拉，直徑為15.14mm，每一束37根，ƒpk=1860MPa，每片拱肋設置四束。在邊拱和主拱的內線平行布置系桿，系桿布置在橋面板的下方，從鋼橫梁腹板穿過。系桿從邊拱穿過時，使用鋼管套在邊拱出進行預埋，然后從鋼管套穿過。本工程在施工過程中，系桿張拉一共分為4次，分別在第7、8、9、11步進行系桿的張拉，使用伸長值和油壓表控制系桿的張拉，進行張拉時，同時使用四臺張拉機進行系桿的對稱張拉。

4施工過程中存在的問題及處理措施

整體來說，此橋梁的施工方法是比較合理的，從制作鋼管到最后對索力進行集中調整，基本都是科學可行的，并且在施工過程中也取得了良好的社會效益和經濟效益。但是，在實際施工中，由于拱肋的分段比較多，使用少支架法進行施工也存在很多弊端，該橋主拱計算跨徑長度為100m，將單片拱肋平均分成了八個拱段進行吊裝施工，并在高空進行焊接，存在下述幾個方面的問題：⑴因為支架的沉降和變形比較大，鋼管單面也受到了不均勻的照射，在溫度場的影響下，在施工過程中調整線形的難度比較大。⑵本橋梁工程的空焊點比較多，焊接量大，無法保證焊接質量。⑶支架量較多，支架的搭設和拆除作業量大。考慮到上述問題后，本工程施工過程中，將工作平臺設置在地面上，然后將制作好的8段拱肋放到施工平臺上對線形調整好后再進行焊接。每一片拱肋分成2～3段吊裝，每次吊裝的質量在40t以下，降低了高空線性調整的難度，高空焊接量和支架工作量減少。

5結語

綜上所述，在鋼管混凝土拱橋施工過程中，需要嚴格按照規范要求和設計標準進行施工。本文通過實際案例，對鋼管混凝土拱橋施工中的關鍵技術進行了探討，工程施工后取得了良好的施工效果。

作者：洪森林 單位：江西省路橋工程集團有限公司