大跨徑鋼管混凝土拱定位技術概述

陳亮 梁群

鋼管混凝土拱橋屬于鋼—混凝土組合結構中的一種。其最早出現在前蘇聯，是將填充有混凝土的鋼管作為主要受力構件，由于鋼管的約束而明顯提高混凝土的抗壓強度。鋼管混凝土拱橋在我國是20世紀90年代發展起來的，我國第一座鋼管混凝土拱橋是1990年10月建成通車的四川旺蒼大橋，使我國在鋼管混凝土結構實際應用上取得重大突破。隨著國民經濟的發展，鋼管混凝土拱橋的最大跨徑記錄不斷被刷新，成為世界矚目的大跨徑鋼管混凝土拱橋建設的強國。但是同時，隨著鋼管混凝土拱橋跨徑的增大，其施工難度和精度要求越來越高。因此，在具有相應的設計理論基礎的同時，還必須具有熟練的施工定位技術才能完成施工過程，才能保證施工質量，才能達到設計精度。大跨徑鋼管混凝土拱橋的主要受力構件為鋼管混凝土拱肋，其包括鋼管和混凝土。只有保證拱肋結構施工定位的線型和質量，才能保證依附于此的附屬結構的受力合理，才能保證整個結構使用壽命的長久。大跨徑鋼管混凝土拱的關鍵定位技術主要有以下幾個方面。

1 加工線型控制

考慮到鋼管混凝土拱的制作、運輸和吊裝條件，需要將鋼管拱先在場內按節段進行管節制作，再按分段長度進行管節的接長，形成弦管節段，在大拼胎架上進行節段的整體拼裝，安裝接頭法蘭。

由于鋼管拱線型一般是拋物線或者懸鏈線線型，所以鋼管節段的接長一般采用以折代曲或者熱煨彎工序來完成。采用熱煨彎工序加工的管節線型優美、精度高，但相對于大跨徑鋼管拱，由于其跨度大，鋼管直徑較大，鋼管壁厚較厚，進行熱煨彎難度大，故主要采用直縫焊管進行管節和節段的制作。

弦管曲線為二次拋物線或懸鏈線線型，曲線放樣采用計算機進行，按設計圖紙中給定的增加預拱度后的曲線進行各控制點坐標的計算，曲線采用以折代曲。為達到線型精度要求，要求管節兩端點坐標位于曲線上，管節中點與理論曲線對應點的最大距離需在公差允許范圍內，否則需要繼續細分管節單元長度。

因此，在預拼裝以及現場安裝拼裝時，由于以折代曲誤差以及焊縫余高等因素，所選控制點需在某一管節端點附近，以便于提高施工坐標精度。

2 架設定位技術

在大跨度鋼管混凝土拱的節段吊裝定位施工中，其關鍵技術之一是節段的線型控制。大跨度鋼管混凝土拱的吊裝線型測量可以分為拱軸線控制和標高測量控制兩部分。由于鋼管拱的架設定位測量做不到水準觀測，只能采用三角高程測量各控制點三維坐標中的高程，所以需要根據橋長、橋跨及跨越的結構形式，選定合適等級的平面監測網為獨立三角網展開三角高程測量工作。為提高定位測量精度，盡量選擇在沒有日照、沒有3級以上大風，并且空氣溫度以及鋼管拱溫度變化不大的時段進行鋼管拱的精度定位測量工作。所以一般情況下，拱肋的放樣與驗收測量時間一般盡可能安排在早上6點～8點和下午17點～19點時間段內進行，其他施工驗收和施工觀測隨進度進行。

同時，大跨度鋼管混凝土拱的定位精度要求與施工技術有密切的關系。目前，大跨度鋼管混凝土拱橋主要采用纜索吊裝、斜拉扣定和支架施工法等施工新技術。

2.1 纜索吊裝定位施工

纜索吊裝定位施工是修建大跨度鋼管拱橋的主要架設方法之一，纜索吊裝定位技術采用鋼絞線或高強鋼絲作為扣索，兩端用錨具固定，其工作狀態近似于斜拉橋的斜纜，其基本工作程序有:

1)在工廠按照1∶1制作拱肋節段;

2)用纜索起重機把拱肋段吊至跨間;

3)用鋼絞線把拱肋段扣掛在設計位置，用千斤頂在錨錠上施力;

4)第一段拱肋段與拱座鉸接后，以后扣掛一段立即與前段固接，直至全部節段吊裝完畢;

5)如全跨只有一條拱肋，則放松并摘除扣索即完成了懸臂合龍全部工序，有兩條及兩條以上拱肋時，每條肋重復上述1)～4)，待所有拱肋懸拼合龍完成后，分次對稱放松所有扣索，完成全跨拱肋的懸拼合龍。

纜索吊裝施工由于具有跨越能力較大，水平和垂直運輸機動靈活，適應性廣，施工方便等優點，尤其在修建大跨徑或連續多孔的拱橋中，更顯示出這種施工方法的優越性。拱肋節段的線型精度通過實測每節鋼管拱的標高及拱軸線位置并借助扣索實施動態調整來保證。

2.2 支架定位施工

支架施工方法就是在橋位處先按鋼管拱肋的設計線型和預留拱度值，拼裝好膺架，于膺架上就位拼裝、焊接成拱的施工方法。采用支架施工時，膺架的基礎沉降、彈性和非彈性變形等要事先算出，并預留拱度，膺架頂部設置微調裝置，如千斤頂、鋼楔等，以便對拱肋的標高和平面位置進行調整。支架法施工通常在拱肋離地面不高、橋下無水或水位不深、施工條件較好的情況下采用。這種方法的優點是:施工穩定性好，拱軸線容易控制，構件安裝簡便，施工操作面廣。

3 結語

大跨徑鋼管混凝土拱橋拱肋的定位施工質量和拱肋工廠加工技術、測量控制網等級以及施測技術、架設定位技術等都有非常密切的關系。須在合理的設計前提下，在每個環節、每個參建方的密切配合下，加強質量控制，提高施工技術，保證監控水準，才能保證大跨徑鋼管混凝土拱橋的興盛不衰，長久屹立于龐大的橋梁世界中。

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