大跨度鋼管混凝土拱橋支架施工技術(shù)

漆志娟 祁信麗

(1.河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，河南 鄭州 450000;2.鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，河南 鄭州 450000)

1 工程概況

龐村西特大橋是鄭州市南出口暨鄭州至新鄭快速通道上的一座控制性工程，跨越南水北調(diào)干渠;受干渠規(guī)劃制約，主橋采用160m下承桁架式鋼管混凝土無推力系桿拱橋，橋梁跨徑布置為:25m+164.4m+25m，橋梁全長(zhǎng)220.4m，采用平面與河道斜交，斜交角度為50度。主拱拱軸線采用懸鏈線，矢跨比f/L=1/5，拱軸系數(shù)m=1.3。單幅橋主孔橫橋向平行設(shè)置兩片鋼管混凝土拱肋，其橫向軸線距為23.6m，拱肋鋼管桁架為等截面布置，拱肋高3.8m，拱肋寬2.1m。標(biāo)準(zhǔn)段拱肋上、下弦桿鋼管均采用φ900×16mm的直縫焊接管，每道拱肋兩拱腳間設(shè)置一道剛性系梁，系梁為箱形結(jié)構(gòu)，寬1.8米、高3.2米。本橋橫梁分為中橫梁及端橫梁，中橫梁采用 T型梁，馬蹄寬50cm，腹板厚0.36m;梁高1.8m。端橫梁采用單箱室，截面寬4.0m，跨中梁高4.0m，頂、底板厚均為50cm，伸縮縫側(cè)腹板厚80cm，橋跨中心線側(cè)腹板厚40cm，均采用C50混凝土;單幅橋共24對(duì)吊桿，吊桿縱向間距按6m設(shè)置，主墩采用實(shí)體式橋墩，方形承臺(tái)，鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。

2 上部結(jié)構(gòu)施工流程

主橋上部結(jié)構(gòu)施工順序如下:①搭支架現(xiàn)場(chǎng)澆筑系梁、端橫梁、中橫梁及拱肋預(yù)埋段;達(dá)到強(qiáng)度后張拉第一批系梁、第一批端橫梁及中橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束;②澆筑混凝土橋面板，同時(shí)安裝拱肋支架，依次安裝拱肋鋼管及風(fēng)撐，拱肋分9段安裝，其中兩段為預(yù)埋段;③待拱肋合龍后，調(diào)整拱肋線形，符合設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行節(jié)段之間的焊接;④自下向上兩端對(duì)稱泵送鋼管混凝土，順序是:下弦內(nèi)側(cè)管-上弦內(nèi)側(cè)管-下弦外側(cè)管-上弦外側(cè)管。⑤待鋼管混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆除拱肋支架，安裝吊桿，進(jìn)行初張拉，一幅橋同一編號(hào)的吊桿同步張拉;⑥張拉剩余系梁、橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束;拆除系梁支架;⑦施工橋面鋪裝、橋梁防撞護(hù)欄及欄桿等;⑦調(diào)整吊桿索力至成橋索力。

3 施工工藝

3.1 端橫梁、系梁及拱腳的施工

端橫梁、系梁及拱肋鋼管預(yù)埋段采用支架現(xiàn)澆。

1)端橫梁、系梁及拱肋鋼管預(yù)埋段施工:拱肋鋼管預(yù)埋段是拱肋線形控制的基礎(chǔ)，施工時(shí)注意其幾何尺寸、縱向仰角、橫向垂直度，以確保拱肋安裝的精度。由于拱肋鋼管預(yù)埋段與系梁、端橫梁部分的混凝土一起施工，因此，在澆筑混凝土?xí)r，將拱肋鋼管預(yù)埋段固定，防止在施工時(shí)移位。

2)拱腳混凝土的澆筑:澆筑拱腳混凝土?xí)r，由于拱肋鋼管兩側(cè)是鋼筋、橫向豎向波紋管密集區(qū)，混凝土難以從上澆人，振動(dòng)棒上部插入困難;且橫梁高度高，使混凝土澆振密實(shí)有一定難度。為保證拱腳中下部的澆搗質(zhì)量，需要采取必要措施。

3.2 拱肋及風(fēng)撐制作與施工

依據(jù)吊裝設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)條件的便利性，本橋每片拱肋分9段預(yù)制。

1)鋼管制作:拱肋及風(fēng)撐鋼管采用Q345C鋼鋼板卷制的直縫焊接管，鋼管的卷制和焊接由專業(yè)廠家進(jìn)行。卷制前，應(yīng)逐張仔細(xì)檢查使用的鋼板以滿足設(shè)計(jì)中對(duì)材料的要求。卷制鋼管時(shí)，卷管方向應(yīng)與鋼板壓延方向一致，注意根據(jù)要求將板端開好坡口。焊接鋼管的卷管焊縫應(yīng)采用埋弧自動(dòng)焊。

2)拱肋制作:主拱拱肋桁架為4根鋼管組合而成的桁式斷面。根據(jù)運(yùn)輸要求、工地節(jié)段吊裝要求及焊接要求，對(duì)單片拱肋進(jìn)行分段加工。拱肋制作必修保證其幾何尺寸的準(zhǔn)確。組拼時(shí)，建議先組拼一段拱肋的上弦桿，再組拼下弦桿，然后按設(shè)計(jì)要求將上、下弦桿定位后再套樣制作腹板并與弦桿焊接。

3)支架設(shè)計(jì):施工支架結(jié)構(gòu)在使用條件下強(qiáng)度、穩(wěn)定及變形等必須滿足預(yù)定功能，支架驗(yàn)算必須考慮風(fēng)荷載、拱肋自重及混凝土濕重等;經(jīng)驗(yàn)算支架體系采用Q235材料;鋼管柱主肢均采用Φ426mm×8mm的鋼管，橫撐采用［20#槽鋼，頂部分配梁采用H型鋼440×300×11×18，斜撐采用∠75×5的角鋼，節(jié)點(diǎn)板采用12mm厚鋼板，上人爬梯采用∠50×5角鋼，并安裝安全護(hù)圈和休息平臺(tái);縱向和橫向聯(lián)系梁弦管采用Φ273mm×8mm的鋼管，橫撐采用［20#槽鋼，斜撐采用∠75×5的角鋼。

4)拱肋安裝:每條拱肋分7段吊裝合龍，單片拱肋吊裝時(shí)每段鋼管桁架長(zhǎng)約25米，重約45噸。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、支墩布置和拱肋安裝情況，拱肋吊裝作業(yè)半徑9～38米，吊裝重量10～60噸，最后選用QUY350履帶吊機(jī)，超起配重，主臂長(zhǎng)60米。吊裝時(shí)應(yīng)以拱肋下弦為基準(zhǔn)，先對(duì)準(zhǔn)兩段拱肋的下弦桿，再調(diào)整上弦桿。

3.3 拱肋混凝土的灌注

1)本橋采用從拱腳到拱頂用泵送混凝土頂升法灌注混凝土。泵送混凝土的壓強(qiáng)控制在2MPa內(nèi)，最大不超過2.5MPa。在拱腳上下弦管設(shè)置灌注孔，在拱頂管內(nèi)隔板左右兩側(cè)設(shè)置出漿孔，焊接冒漿管以利拱頂段混凝土密實(shí)。拱圈混凝土的澆灌程序應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的工序?qū)ΨQ、均衡原則進(jìn)行施工。拱肋灌注前應(yīng)壓注高強(qiáng)等級(jí)砂漿潤(rùn)滑輸送甭管、主拱肋鋼管的內(nèi)壁，用以潤(rùn)滑輸送管道，減小混凝土的泵送阻力。

2)對(duì)于支架法施工的拱肋混凝土灌注，拱肋的附加應(yīng)力相對(duì)小，由于桁架式鋼拱肋結(jié)構(gòu)剛度大，在混凝土灌注中鋼管變形小，但由于鋼管是多點(diǎn)連續(xù)支撐，鋼管應(yīng)力在縱向有不均勻性，應(yīng)加以重視。

3)混凝土要求采用微膨脹、低水化熱的流態(tài)混凝土。

4 結(jié)語

采用支架法施工的下承式鋼管混凝土拱橋?qū)Φ跹b設(shè)備要求低，拱軸線相對(duì)容易控制，施工費(fèi)用低;其結(jié)構(gòu)輕盈，造型美觀，適用于跨度較大城市橋梁;但鋼管拱橋在施工過程中的重要環(huán)節(jié)應(yīng)引起重視;如拱腳混凝土的澆筑、鋼管拱肋現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝、焊接質(zhì)量控制及拱肋內(nèi)混凝土灌注等。隨著鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用推廣，施工問題會(huì)日益受到重視;以上關(guān)鍵環(huán)節(jié)會(huì)在實(shí)踐中不斷總結(jié)和完善。本文總結(jié)的一些施工經(jīng)驗(yàn)和方法可供同行在同類橋型設(shè)計(jì)、施工中參考。