鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)探討

1、鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)引言：近年來，鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、 省建材等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于公路工程。但該橋型技術(shù)復(fù)雜，施工難 度大，已經(jīng)暴露和潛在的問題還很多，亟待廣大工程技術(shù)人員在實踐 中不斷探討和完善，本文將結(jié)合工程實踐就有關(guān)問題做簡要闡述。一、支承系統(tǒng)功能。系桿拱橋支承系統(tǒng)宜選用WDJ齒碗扣型多功能支架，該 系統(tǒng)具有支架豎向組合微調(diào)功能，主要以工具支架和特制微調(diào)座組 成。地基處理。WDJ齒碗扣型多功能支架必須搭設(shè)在經(jīng)處理的堅實 地基上，地基須高出原地面0.50.8m，做好防水，避免雨季浸泡。 在立桿底部鋪設(shè)墊層和安放底座，墊層可采用厚度2 20cm的混凝土 或厚度

2、10cm的鋼筋混凝土或厚度5cm的木板。預(yù)壓。支架使用前須全程預(yù)壓，不能以一孔預(yù)壓取得的經(jīng)驗數(shù) 據(jù)推概全橋。靜壓5d(120h)以上及達到沉降穩(wěn)定狀態(tài)2d(48h)以上， 沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：24h沉降不超過1mm。二、主拱肋拱軸線控制系統(tǒng)以激光照準(zhǔn)和精密測標(biāo)組成定位系統(tǒng)；監(jiān)測項目為拱肋的線形 變化、拱腳位移和拱腳沉降。建立測量控制網(wǎng)。在每節(jié)拱肋端頭設(shè)置固定的測量控制點，控 制點設(shè)在拱肋中線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進行，每架設(shè) 一節(jié)段拱肋，對全部控制點都要進行觀測。此外，對拱座的偏位進行 觀測。鋼管拱對溫度，特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和日 照對線形控制的影響，標(biāo)高的測量包括合攏時間

3、都安排在凌晨。施工控制。在扣索塔架頂部設(shè)有扣、錨索調(diào)整裝置千斤頂，通過改變扣 索的張力，并采用在拱段之間的內(nèi)法蘭盤接頭處抄墊鋼板的方法來實 現(xiàn)拱段接頭標(biāo)高的調(diào)整(跨徑較小的拱肋可利用WDJ支撐系統(tǒng)高度及 其豎向微調(diào)功能實現(xiàn))。設(shè)置臨時橫撐固定拱肋。每架設(shè)一節(jié)拱肋，就利用鋼管拱的 橫聯(lián)鋼管臨時焊接固定上下游拱肋，特別是在合攏段基肋端一定要設(shè) 置臨時支撐。在焊接拱肋接頭外包板時，對稱布置的焊縫，采用成雙焊工 對稱施焊，這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消；非對稱焊縫，先焊 縫少的一側(cè)，這樣可使先焊的焊縫變形部分抵消。為保證鋼管拱在吊裝過程中的橫向穩(wěn)定性，在每吊裝一節(jié)段 拱肋時，采用通過對稱設(shè)置兩道浪風(fēng)

4、繩來調(diào)整和控制拱段就位中線位 置，減少拱肋自由長度，增大橫向穩(wěn)定。控制浪風(fēng)繩長度基本相同。三、鋼管混凝土配制選材設(shè)計高性能微膨脹混凝土應(yīng)選擇525R早強型水泥為主體，其 用量不宜過大，初凝時間以812h為宜。配制高性能微膨脹混凝土須使用干凈的河砂并嚴(yán)格控制云母 含量、硫化物含量、含泥量和壓碎值，一般選用細度模數(shù)2.6-3.1的 中砂為宜。不宜用砂巖類山砂、機制砂、海砂，此類砂對混凝土的膨 脹率影響極大。粗骨料石質(zhì)對高性能微膨脹混凝土影響很大，主要體現(xiàn)在骨 料一砂漿界面粘結(jié)強度、骨料彈性模量和骨料強度。在考慮混凝土可 泵性的同時，要考慮混凝土的早強性和后期強度。碎石需二次破碎， 使其基本無棱角，

5、并減少針片狀顆粒的含量。選用時應(yīng)嚴(yán)格控制含泥 量、強度、彈性模量和粒徑30mmo粉煤灰與水泥“二次水化反應(yīng)”產(chǎn)生的凝膠封堵了混凝土的 毛細管路，增強了密實性，提高了耐久性?！岸嗡磻?yīng)”只有1 級粉煤灰和磨細粉煤灰可以徹底完成：“使混凝土升溫降低15%35%; 應(yīng)嚴(yán)格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%1.5%”為宜；粉煤灰應(yīng)符合現(xiàn) 行國家標(biāo)準(zhǔn)用于水泥和混凝土中的粉煤灰規(guī)定。選擇外加劑一定要經(jīng)過多次試驗。試驗表明，緩凝型減水劑 會降低混凝土膨脹率，所以應(yīng)反復(fù)試驗，膨脹率合適才可使用；高效 減水劑還應(yīng)具有緩效凝作用和緩凝劑摻配作用，且是非引氣型、低氣泡減水劑；其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)混凝土外加劑規(guī)定。

6、膨脹劑在有鋼管約束條件下，在結(jié)構(gòu)中建立0.20.3MPa預(yù)應(yīng)力， 可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，從而提高抗裂能力。選 擇時一定要多試驗幾個品種，膨脹劑應(yīng)對混凝土后期強度及質(zhì)量無 害，與所用水泥適應(yīng)性好。我國主要使用U型膨脹劑、復(fù)合膨脹劑及 明磯石膨脹劑。設(shè)計高性能膨脹混凝土的三個問題混凝土施工可按一般高性能混凝土設(shè)計方法進行配制強度 計算，不必計算后將強度提高一個等級作為配制強度，關(guān)鍵在于施工 配合比的施工現(xiàn)場驗證。設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，將其確定為定值?；炷潦遣捎娩摴苤许斏嘧?，粗骨料在頂升過程中不能因 自身重力而下落，否則會造成頂升壓力過大而失敗。在設(shè)計混凝土配 合比過程中碎石

7、應(yīng)稍微呈懸浮狀態(tài)，不能下沉。所以該種混凝土的砂 率可提高一些。許多工程實踐認(rèn)為鋼管混凝土設(shè)計為微應(yīng)力時，限制膨脹率 28天內(nèi)應(yīng)控制在(26) x 10-4的范圍內(nèi)是合理的。四、主拱肋鋼管的拼裝鋼管拱肋的制作鋼管拱主弦管直徑600mm采用螺旋焊管。宜選用具有CAD加工設(shè)計技術(shù)和成功經(jīng)驗的廠家；單元階段制造好后在工廠進行平面和立面組拼檢查；螺旋焊管彎曲成型在中頻 彎管機上進行，采用埋弧自動焊；腹板安裝采用CO2氣體保護焊；單 元階段焊接完成后，若與理論線形不符，可用“火工矯正法”矯正。鋼管拱單元階段制好后運至工地組焊成吊裝段，運至施工現(xiàn) 場，最后用跨墩龍門吊機或其它起重設(shè)施將吊裝段吊上橋組裝。為便

8、于調(diào)整拱肋預(yù)埋段制造、溫度引起的偏差，鋼管制造在 工廠時，拱腳預(yù)埋段與拱中段之間預(yù)留80mm調(diào)整量；拱肋合攏鎖定 溫度為1015C。鋼管拱肋單元構(gòu)件的防護。預(yù)拼成型的安裝節(jié)段必須對接口進 行地面預(yù)接和必要的技術(shù)處理，拱肋每一個吊裝階段之間采用內(nèi)法蘭 連接，法蘭間可抄墊鋼板進行微調(diào)；單元制造階段之間采用臨時外法 蘭連接。鋼管拱肋的懸拼拱肋吊裝采用懸拼和扣掛施工。拱肋作完后，首先在制作場 地進行預(yù)拼，合格后方可吊裝。拱肋吊裝前應(yīng)安裝好拱腳臨時鉸，懸拼過程中允許拱肋繞鉸 轉(zhuǎn)動。每吊裝一個階段除安裝好橫撐及臨時橫撐外還要設(shè)置橫向浪風(fēng) 索。以利調(diào)整拱軸線和保證橫向穩(wěn)定。兩階段接頭端面先用螺栓對接，安裝合

9、攏段前應(yīng)預(yù)先通過扣 索調(diào)整拱肋橫向位置，然后再安裝拱頂合攏段。兩條拱肋全部合攏后，再全面校核一次拱軸線坐標(biāo)，并調(diào)整 至誤差容許范圍內(nèi)。再對焊主拱鋼管、燒掉螺栓，用加勁鋼板補焊拱肋鋼管接頭，以保證受力連續(xù)。用鋼管焊接封死拱腳臨時鉸，澆注拱座預(yù)留槽口 C50混凝土， 形成無鉸鋼管桁架拱，待拱腳混凝土達到強度后拆除扣索；泵送壓注填充管內(nèi)C50微膨脹混凝土。跨徑較小的橋梁可用WDJ支撐系統(tǒng)配合吊車、攬繩完成拱肋 組拼。五、支座墊石鋼板懸空預(yù)埋支座墊石鋼板下混凝土懸空，既影響下部結(jié)構(gòu)受力，又危害 上部結(jié)構(gòu)荷載均勻傳遞和受力平衡，也就是說，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是很危 險的，其主要原因是混凝土在澆筑流動過程中，預(yù)埋

10、鋼板下的氣體無 法排除，形成了空洞，為避免該現(xiàn)象的發(fā)生，可在鋼板中心用電鉆打 一個直徑5mm的“排氣孔”，澆筑預(yù)埋鋼板處混凝土?xí)r，濃水泥漿由 “排氣孔”冒出即可。六、拱腳混凝土空洞拱腳混凝土振搗拱肋與系桿節(jié)點一一拱腳之鋼筋構(gòu)造縱橫交錯、交叉重疊，混凝 土澆筑困難，振搗棒無法正常工作，混凝土密實成了問題。一般采用 剛度較大的鋼模，澆筑混凝土?xí)r，先用一巨型扁鏟(其寬度振搗棒直徑）在振搗棒插入處，臨時將鋼筋間距撥寬，至振搗棒順利插入、 正常振搗為止，可確保混凝土振搗密實；待振搗棒拔出后，開啟固定 于模板兩側(cè)的附著式振動器，一方面有助于被撥動的鋼筋恢復(fù)原來位 置，另一方面可避免混凝土漏振，有助于混凝土

11、密實、均勻。拱腳混凝土預(yù)防裂縫為預(yù)防拱腳混凝土裂縫，可選用鋼纖維混凝土，鋼纖維用量一般 為 60kg/m3。七、空腹式端橫梁澆筑工藝端橫梁為封閉式變斷面空心梁，其施工有兩種方法：一種方法是 采用木?；蚱渌淮涡孕灸?，不考慮翻番周轉(zhuǎn)，此類模板只側(cè)重考慮 其強度，滿足混凝土幾何尺寸需要即可；另一種方法是采用鋼模或其 它可周轉(zhuǎn)性芯模，澆筑混凝土?xí)r在梁頂預(yù)留“天窗”，待拆除芯模后 再二次澆筑混凝土，將天窗堵死，但應(yīng)注意兩期混凝土的結(jié)合牢固問 題。八、鋼管混凝土 “緊箍效應(yīng)”落空由于施工工藝和混凝土收縮，混凝土總是無法完全充滿鋼管，使 得“緊箍效應(yīng)”無法實現(xiàn)，混凝土達不到三軸壓縮的理想效果。防治 該問題的一般方法有兩種:1.預(yù)防。微膨脹混凝土隨著齡期增長，混凝土的收縮仍然不可避 免，為防止這類問題發(fā)生，在混凝土配合比設(shè)計