鋼管混凝土拱橋在港口工程中的應用探討

龍仲興

【摘 要】 隨著當前科學技術不斷發展，拱橋技術研究也取得較大進步，拱橋技術分支逐漸增多。作為拱橋的分支之一，鋼管混凝土拱橋在拱橋技術的帶動下也在飛速發展。鋼管混凝土拱橋的橋型靜力體系多樣化，適用于各種地質條件。近年來，該類拱橋已經在港口工程中被廣泛應用，并且取得了優異成效。但是，在進行鋼管混凝土拱橋在港口工程的應用過程中，需要對其影響因素進行考慮，降低環境因素、地質因素等對拱橋在港口工程中的應用效果的不良影響。

【關鍵詞】 鋼管混凝土拱橋； 港口工程 ；應用效果

前言

隨著當前科學技術的不斷發展，對鋼管混凝土材料的研究逐漸開始深入，鋼管混凝土開始在大面積范圍進行應用，包括廠房、橋梁、建筑、港口工程等。鋼管混凝土是當前國際上的一種新型材料，可以帶來巨大的經濟效益。但是，隨著鋼管混凝土應用的深入，其應用過程中暴露出許多問題，導致工程效果下降。本文就鋼管混凝土拱橋在港口工程中的應用進行研究，對其存在問題進行分析，提出解決措施，現研究結果如下。

1 國內外鋼管混凝土拱橋的發展

1879年，鋼管混凝土結構在英國賽文鐵路橋的建設中首次應用，鋼管混凝土結構問世。隨后，蘇聯將這種結構首次成功應用到拱橋結構之中。我國于1990年在四川旺蒼東河大橋中應用了鋼管混凝土結構。隨著我國的交通規模不斷擴大，鋼管混凝土技術有了很大改善。截至目前，由于鋼管混凝土拱橋具有強度高、造型美觀、施工方便等多種優點，已經在我國橋梁界得到了快速的發展和應用，并在一些橋梁設計方面取得非常大的經濟效益。

近年來，國內外對鋼管混凝土拱橋研究的逐漸深入，當期的鋼管混凝土拱橋逐漸被分為兩大類：第一類，內填型鋼管混凝土拱橋。該類拱橋橋體主要為內填型，鋼管壁外漏，拱橋本體含剛率比較高。內填型鋼管混凝土拱橋不僅抗沖擊能力強、抗壓強度大，而且施工技術方便，增大了橋體跨越能力。第二類，內填外包型鋼管混凝土拱橋。該類拱橋主要對大跨度拱橋的拱肋安裝問題進行分析和處理，實現對大跨度拱橋的建設設計。內填外包型鋼管混凝土拱橋主要是在空鋼管內澆筑混凝土形成鋼管混凝土，對鋼管混凝土骨架外掛模板進行外包混凝土澆筑，確保橋梁形成鋼筋混凝土結構。該種橋梁通常還被稱為勁性骨架混凝土拱橋，結構在成橋后受力能力較強，對港口工程橋梁發展具有非常積極的意義。

2 實際工程中的常見問題分析

雖然當前鋼管混凝土拱橋發展迅速，拱橋設計工藝已經取得較大進步，得到廣泛應用，但是，隨著科學技術的不斷發展，光管混凝土拱橋也有了突飛猛進的發展，并得到了廣泛的應用。但鋼管混凝土拱橋在港口設計應用的過程中還存在著一些問題。其主要表現在以下幾個方面：

2.1 剛度取值和計算問題

雖然我國已經制定一系列的規程確保鋼管混凝土拱橋的安全應用，但是，在實際運用中這些規程存在較大漏洞，整體規程不完善，導致港口橋梁建設設計出現瑕疵。國內外沒有形成統一的規程，沒有形成合理理論計算公式，直接加大了港口工程建設的難度，導致剛度取值和計算問題，例如拱肋的剪切、軸壓以及彎曲剛度的計算存在嚴重制度缺失。

2.2 初始應力方面的問題

自架設是鋼管混凝土拱橋設計中最基本的方法，自架設方法主要是先完成拱肋的安裝和合攏，再進行管內混凝土澆筑，與此同時，將初始應力集中于鋼管內。這種初始應力對鋼管混凝土拱橋的極限承載力影響較大，與港口工程精度息息相關。然而我國目前在這一方面的研究還不能滿足實際工程當中的需要，存在較大缺陷，需要加強研究力度，提高研究效果，對其進行充分挖掘。

2.3 吊桿系桿的問題

在進行鋼管混凝土拱橋施工的過程當中，鋼管混凝土拱橋吊桿和系桿經常出現由于使用過久導致的嚴重腐蝕現象。除此之外，還有部分鋼管混凝土拱橋存在更換費用較高，工程吊桿和系桿不合標準的現象。為了確保鋼管混凝土拱橋在港口工程中安全的應用，相關人員要對吊桿和系桿安全建設進行研究，研制較實用、性價比較高的吊桿和系桿，提高應用效果。

2.4 脫空方面的問題

大自然的因素例如溫度、風、海水等會對鋼管混凝土拱橋產生很大的影響，其中溫度對鋼管混凝土拱橋的影響最大。溫度變化不僅會導致鋼管混凝土拱橋鋼管與混凝土松動，導致粘黏不牢，還會導致橋體出現裂縫脫空現象。采用壓降或者微膨脹混凝土可以對混凝土的收縮進行簡單緩解，但是無法有效解決全部的問題。因此，相關人員要對混凝土固結后還有收縮現象進行深入研究，確保順利解決脫空方面的問題。

3 鋼管混凝土拱橋施工工藝研究

在進行港口建設過程中，一般采用的都是下承式鋼管混凝土拱橋，將港口工程引橋是作為離岸碼頭和陸域之間的通道，通過碼頭高度對混凝提橋面進行控制。常規鋼管混凝土拱橋施工法有支架法、轉體施工法、懸臂施工法、勁性骨架施工法等，但是隨著當前港口的發展特殊性加強，這些與實際的港口工程存在較大差距。而通過采用海吊整體吊裝法，可以對施工現場進行安裝搭建，完成附屬施工，與此同時，它還可以通過駁船把整橋運輸到施工現場，再用還吊進行整體吊裝。

海吊整體吊裝法的施工工藝主要為在港口工程的施工現場搭支架，對橋體進行整裝，通過還吊吊運對橋體進行主體安裝，澆筑拱肋混凝土加固，與此同時，海吊整體吊裝法還對橋體進行附屬施工，對其橋面進行修復加固，建設輔助橋體，確保港口鋼管混凝土拱橋的工程效益。

4 實際工程應用分析

由于鋼管混凝土拱橋具有這很多其他橋型不具有的優點，例如材料強度高、施工方便、等，符合了我國社會技術條件下的基礎設施建設要求，所以鋼管混凝土拱橋在國內就取得了較為快速的發展。我國鋼管混凝土拱橋在港口工程建設中已經取得廣泛應用，設計原理和應用效益逐漸趨于完善，鋼管混凝土拱橋在港口工程中發揮巨大優勢，對其建設具有非常重要的意義。下文就相關的混凝土拱橋在港口工程中的應用效果進行解析。

四川省某大橋的實際工程位于四川盆地南部長江流域深水區，距內陸沿岸線大約兩千多公里。該棧橋的上部結構通過兩跨系桿鋼管混凝土拱橋，對其地域碼頭和陸域進行連接，進行礦石運輸。兩跨系桿鋼管混凝土拱橋總長度 197.4 米，橋梁的總寬度 25.6 米，單孔跨徑 94米，橋面高程 1O.5 米。

該棧橋的設計標準：車道荷載為1O.5kN/m，皮帶線支腿荷載為4×45 kN/每根，人群荷載為3.5kN/m。橋體抗震設計7度，行車道為7米，橋面凈寬度為16米。

5 總結

橋梁最為普遍的一種結構形式就是拱橋，同時拱橋也是在人類文明發展史上占據著極其重要的地位。然而，在近年來的發展中，隨著高強、大跨索結構的不斷采用，拱橋的跨越能力相對來說已經逐漸下降。實際工程中，如果橋梁跨徑超過300m，則通常都會選擇斜拉橋，嚴重阻礙了拱橋的發展進步。但是相反而言，如果是設計200m跨徑以下的橋梁，根據現代預應力理論的要求，其中連續剛構會充分發揮其施工優勢而受到歡迎。綜合分析，我們就可以看到拱橋的競爭能力同過去相比已經是不再輝煌。

鋼管混凝土拱橋在港口工程中應用十分廣泛，發展非常迅速，已經成為港口工程建設的核心。鋼管混凝土拱橋跨徑適應能力大、外形美觀、施工方便、地基要求低，便于港口建設施工，對港口工程發展具有非常重要的意義。我國目前對的鋼管混凝土拱橋還存設計理論不成熟、缺乏工程實踐經驗等問題，需要相關人員根據港口施工經驗對其進行不斷完善，加強創新研究，從本質上提高鋼管混凝土拱橋在港口工程中應用的效益，不斷地豐富和完善鋼管混凝土拱橋的設計理論和工程實踐。

參考文獻

[1] 崔巍.鋼管混凝土拱橋在港口工程中的應用[J].結構工程師，2010， 26（3）：92-93

[2] 王安華，朱圣文，王玉華.港口工程鋼管混凝土拱橋風荷載的計算方法[J].水運工程，2012， （4）：34-35

[3] 李自林，劉明艷，李妲.大跨度鋼管混凝土拱橋溫度效應研究[J].鐵道建筑，2010，（8）：129-130