大跨度鋼管混凝土拱橋支架施工技術

漆志娟 祁信麗

(1.河南省交通科學技術研究院有限公司，河南 鄭州 450000;2.鄭州市交通規劃勘察設計研究院，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，跨越南水北調干渠;受干渠規劃制約，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m=1.3。單幅橋主孔橫橋向平行設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。標準段拱肋上、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置一道剛性系梁，系梁為箱形結構，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，伸縮縫側腹板厚80cm，橋跨中心線側腹板厚40cm，均采用C50混凝土;單幅橋共24對吊桿，吊桿縱向間距按6m設置，主墩采用實體式橋墩，方形承臺，鉆孔灌注樁群樁基礎。

2 上部結構施工流程

主橋上部結構施工順序如下:①搭支架現場澆筑系梁、端橫梁、中橫梁及拱肋預埋段;達到強度后張拉第一批系梁、第一批端橫梁及中橫梁預應力鋼束;②澆筑混凝土橋面板，同時安裝拱肋支架，依次安裝拱肋鋼管及風撐，拱肋分9段安裝，其中兩段為預埋段;③待拱肋合龍后，調整拱肋線形，符合設計要求后，進行節段之間的焊接;④自下向上兩端對稱泵送鋼管混凝土，順序是:下弦內側管-上弦內側管-下弦外側管-上弦外側管。⑤待鋼管混凝土達到強度后拆除拱肋支架，安裝吊桿，進行初張拉，一幅橋同一編號的吊桿同步張拉;⑥張拉剩余系梁、橫梁預應力鋼束;拆除系梁支架;⑦施工橋面鋪裝、橋梁防撞護欄及欄桿等;⑦調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、系梁及拱肋鋼管預埋段采用支架現澆。

1)端橫梁、系梁及拱肋鋼管預埋段施工:拱肋鋼管預埋段是拱肋線形控制的基礎，施工時注意其幾何尺寸、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，在澆筑混凝土時，將拱肋鋼管預埋段固定，防止在施工時移位。

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

3.2 拱肋及風撐制作與施工

依據吊裝設備和現場條件的便利性，本橋每片拱肋分9段預制。

1)鋼管制作:拱肋及風撐鋼管采用Q345C鋼鋼板卷制的直縫焊接管，鋼管的卷制和焊接由專業廠家進行。卷制前，應逐張仔細檢查使用的鋼板以滿足設計中對材料的要求。卷制鋼管時，卷管方向應與鋼板壓延方向一致，注意根據要求將板端開好坡口。焊接鋼管的卷管焊縫應采用埋弧自動焊。

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。根據運輸要求、工地節段吊裝要求及焊接要求，對單片拱肋進行分段加工。拱肋制作必修保證其幾何尺寸的準確。組拼時，建議先組拼一段拱肋的上弦桿，再組拼下弦桿，然后按設計要求將上、下弦桿定位后再套樣制作腹板并與弦桿焊接。

3)支架設計:施工支架結構在使用條件下強度、穩定及變形等必須滿足預定功能，支架驗算必須考慮風荷載、拱肋自重及混凝土濕重等;經驗算支架體系采用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，節點板采用12mm厚鋼板，上人爬梯采用∠50×5角鋼，并安裝安全護圈和休息平臺;縱向和橫向聯系梁弦管采用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，單片拱肋吊裝時每段鋼管桁架長約25米，重約45噸。根據現場地形、支墩布置和拱肋安裝情況，拱肋吊裝作業半徑9～38米，吊裝重量10～60噸，最后選用QUY350履帶吊機，超起配重，主臂長60米。吊裝時應以拱肋下弦為基準，先對準兩段拱肋的下弦桿，再調整上弦桿。

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。泵送混凝土的壓強控制在2MPa內，最大不超過2.5MPa。在拱腳上下弦管設置灌注孔，在拱頂管內隔板左右兩側設置出漿孔，焊接冒漿管以利拱頂段混凝土密實。拱圈混凝土的澆灌程序應按設計要求的工序對稱、均衡原則進行施工。拱肋灌注前應壓注高強等級砂漿潤滑輸送甭管、主拱肋鋼管的內壁，用以潤滑輸送管道，減小混凝土的泵送阻力。

2)對于支架法施工的拱肋混凝土灌注，拱肋的附加應力相對小，由于桁架式鋼拱肋結構剛度大，在混凝土灌注中鋼管變形小，但由于鋼管是多點連續支撐，鋼管應力在縱向有不均勻性，應加以重視。

3)混凝土要求采用微膨脹、低水化熱的流態混凝土。

4 結語

采用支架法施工的下承式鋼管混凝土拱橋對吊裝設備要求低，拱軸線相對容易控制，施工費用低;其結構輕盈，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節應引起重視;如拱腳混凝土的澆筑、鋼管拱肋現場焊接工藝、焊接質量控制及拱肋內混凝土灌注等。隨著鋼管混凝土拱橋的應用推廣，施工問題會日益受到重視;以上關鍵環節會在實踐中不斷總結和完善。本文總結的一些施工經驗和方法可供同行在同類橋型設計、施工中參考。