基于大跨度鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術探究

許曉飛

摘要：鋼管混凝土拱橋具有承載能力高、跨越能力大和施工快捷、經濟性高的優點。但鋼管混凝土拱橋的施工過程比較復雜，所以鋼管混凝土拱橋關鍵施工技術的研究變得十分重要。基于此，本文重點闡述了三種大跨度鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術，供相關人員參考。

關鍵詞：大跨度;鋼管混凝土;拱橋施工

一、鋼管混凝土拱橋的優點

跨越能力大、適應能力強：與鋼筋混凝土拱肋相比，鋼管混凝土拱肋的跨越能力更大。試驗數據表明，鋼管混凝土拱橋具有很強的適應性，特別是在跨度為100m～400m的拱橋中競爭性更強。承載能力大，施工周期短：鋼管混凝土結構中，當混凝土處在塑性破壞階段時，鋼管對此時的混凝土具有一個“套箍”的作用，這時的混凝土處在一個三軸受力的狀態，其強度得到很大的提升。同時，鋼管內部的混凝土又增加鋼管的穩定性，使其抗彎能力得到提升。鋼管和混凝土的共同作用使結構的承載力，抗拉強度和抗變形能力都得到增長。鋼管混凝土拱橋樣式多樣，故拱橋可根據所建設地形的不同進行設計成有推力式拱橋和無推力式拱橋。對于鋼管混凝土拱橋的施工，我國現在己有很多的施工方法，比如支架施工的滿堂支架，無支架施工的纜索吊裝以及無支架中的轉體施工。這些施工技術現在已經比較成熟，已經在拱橋的施工得到充分的應用。

二、大跨度鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術

（一）支架施工法

支架施工方法是采用鋼和其它構件形成拱形框架，然后澆筑拱架上部的主拱圈，或者是根據設計方案對拱架的上半部分進行建造，然后落架并完成其他部分的施工。當構造支架時，拱形框架需要支撐拱形環或其他建筑物上部的全部或部分重量，以確保拱環滿足設計要求。當支架用于施工時，支架的基礎沉降，彈性和非彈性變形預先計算并包括在預拱度中。支架頂部設有微調裝置，如千斤頂和導螺桿，以調節拱肋的平面和高度，支架施工主要包括以下三種。

（I）先梁后拱法：這種方法指的是使用少量的支架跨越河流，然后在支架上組裝或現澆加固梁，最后在豎向搭設鋼管拱肋和澆筑拱肋混凝土。

（2）先拱后梁法：首先架設少量的支架，在支架上組裝拱肋和風撐，然后將支架拆除，使用拱肋作為勁性骨架，承受荷載，再進行澆筑或是組裝加強梁。

（3）滿堂支架法：架設一個完整的支架，并在支架上澆筑梁和混凝土，等混凝土強度滿足要求后，將鋼管拱肋安裝在支架上，再安裝風撐，澆筑拱肋鋼管內部的混凝土，其次安裝吊桿，根據設計的初始應力對吊桿進行張拉。最后拆除整個支架，進行橋面系的工作。

（二）纜索吊裝施工法

纜索吊裝施工方法是拱橋無支架施工的一種，也是拱橋靠自身架設施工的主要方法之一。它的優點是其跨越能力強，在水平和豎向的運輸相對靈活，施工更加方便;缺點是在拱肋對接的過程中拱肋的線形和拱軸類型的控制較為困難，并且吊裝時分段越多，控制的質量和持續的時間的難度就越大。因此該方法施工時關鍵就在于確定扣索的索力和各個工段以及梁的標高位置。纜索吊裝方法是根據纜索吊機的提升能力，將拱肋分段吊裝，首先對拱腳位置的拱肋進行吊裝，采用扣索將其固定，然后再吊裝其他部分直至完成拱肋吊裝，但需注意的是后吊裝段要與先吊裝段進行對接。纜索吊裝在施工過程中需要精確的對纜索的受力進行控制。一般情況下，先采用正裝分析方法計算出主纜的最終的受力狀態以及各個拱段最終的吊裝位置，然后再采用倒退分析法計算出各個拱段的吊高位置和其抬高值，這是為了保證拱肋在吊裝完成后各個拱段在規定的設計值附近，減少拱肋在合龍時的調整工作量，使拱肋的成橋線性和設計線性相一致。纜索吊裝的吊裝順序為：①安裝塔架，設置主纜等，并在預制裝配現場預制主拱肋段;②將預制裝配好的侯建轉移到纜索機的底部，用起重機提升到指定位置。為了保證吊裝拱肋段在正確的標高位置，每一段拱肋吊裝后都要用扣索進行固定;③吊裝順序要從拱橋兩端同步進行。在所有拱肋段吊裝完成后要對拱肋軸線進行調整，確保其在設計的合理位置后松開吊索;④取下所有的吊索，然后進行拱肋鋼管中混凝土的灌注。

（三）轉體施工法

轉體施工法是將拱圈或整個上部結構分為兩個半拱，在河道的兩側分別采用地形或簡單支架構造或預制半拱，然后采用動力裝置將兩個半拱轉向拱橋的軸線位置上的施工方法。轉體施工主要有兩種施工方法，即平面旋轉施工和豎向旋轉施工。

平面旋轉施工是將拱橋分成兩部分，再利用地形在兩側進行簡單的支架架設，然后將預制好的半跨結構放置于其上，等到混凝土的結構強度達到要求后進行脫架，利用牽引系統的牽引力對拱橋的拱肋段進行合龍，最后再進行混凝土的灌注施工。平面旋轉施工主要分為有平衡重和無平衡重兩種方法。有平衡重平面轉體主要步驟：①制作底盤;②制作上轉盤;③試轉上轉盤到預制軸線位置;④澆筑背墻;⑤澆筑主拱圈上部結構;⑥張拉拉桿;⑦牽引系統啟動，使兩個半拱在空間轉動至設計標高位置，完成合龍。無衡重轉體施工的主要步驟：①轉動體系施工;②錨碇系統施工;③轉體施工;④合龍與卸扣施工。有衡重方法中的平衡重的大小取決于轉體的重量，當轉體的重量過大時，施工困難，經濟性低，所以有平衡重施工主要在跨度為100m以內的拱橋中應用廣泛。無衡重施工是用錨碇的重量來平衡半跨拱體對扣索產生的拉力，無衡重施工不受轉體重量的影響，其施工簡便，大多數應用與大跨度的拱橋施工。

三、總結

鋼管混凝土拱橋外形優美并且具備強度高、剛度大、耐疲勞、抗沖擊等優點，同時也具有經濟、施工方便、建造速度快等優秀的施工性能，因此在國內發展迅速得到了十分廣泛的應用。

參考文獻：

[1]賈巧燕，穆新盈，朱立軍.靜風荷載作用下大跨度鋼管混凝土拱橋位移的數值模擬[J].公路工程，2019，44（05）：226-232.

[2]馬元根.鋼管混凝土拱橋的應用及發展[J].工程技術研究，2019，4（16）：212-213.

[3]陳軍，曾勇.超大跨度拱橋需要在實驗室研究的關鍵技術問題[J].中國高新科技，2019（16）：48-51.

[4]余健.大跨度鋼管混凝土拱橋動力試驗與分析[J].公路交通科技（應用技術版），2019，15（03）：100-102.