鋼管混凝土拱橋在公路橋梁工程中的應用

武玉華

摘要：鋼管混凝土作為一種組合結構材料，是在鋼管內對混凝土實施填充的一種形式，該結構材料的應用具有高強度、耐疲勞以及抗沖擊等特點，在施工過程中鋼管不僅發揮著勁性骨架的作用，而且還發揮著混凝土模板的效果。文章分析了鋼管混凝土拱橋的優勢，并對鋼管混凝土拱橋的施工方法及工藝進行了探討。

關鍵詞：公路橋梁；鋼管混凝土；支架施工法；纜索吊裝法；轉體施工法

中圖分類號：U441文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0104-02

1鋼管混凝土拱橋的優勢

在公路橋梁工程中，鋼管混凝土作為一項新型材料組合形式及施工手段得到有效應用。從施工工藝進行分析有以下幾方面優勢存在：對鋼板材的加工提供便利，容易對最后成型鋼管拱進度實施控制。鋼管的存在能夠對混凝土受壓后的橫向變形實施有效的控制，促使核心混凝土處于三向受力的效果，從而發揮環箍的作用，即全方位實施箍筋應用。使得混凝土的承載能力得到有效提升。在對鋼管混凝土進行澆筑時，不僅發揮勁性支架的作用，而且作為混凝土模板，為灌注提供條件，便于混凝土泵送施工。與型鋼相比，鋼管自身有較大的剛度存在，在施工過程中容易有結構的剛性骨架產生。應先對鋼管實施安裝，后對混凝土進行澆筑。對支架實施簡化，將模板的裝、拆模板以及鋼筋綁扎工序等都省去，有效地縮短了工程的施工周期，縮小了用地范圍。所以，在實際情況下，鋼管混凝土拱橋被劃分為剛性無模板施工的拱橋類型。

2鋼管混凝土拱橋的施工方法及工藝

2.1施工方法

由于鋼管混凝土拱橋的施工屬于勁性骨架方法，因此有多種不為相同的施工方法存在，與不同的拱橋結構類型、跨度、現場施工條件以及施工設備相比，對不同的施工方法進行選擇。

2.1.1支架施工法。傳統的鋼管混凝土拱橋運用較多的施工方法則是支架施工法，在橋跨位置設置支架，并在支架上對拱肋拼裝或主拱圈的澆筑進行操作。因此在施工過程中，整個拱橋都處于無應力狀態。該方法運用了簡單的施工機械，且施工技術也相對簡便，但對于跨江跨河及高山深谷的橋梁來說，若運用支架施工方法，則會進一步提升施工及臨時設備的投入力度。因此，無論是施工還是工程經濟，都無法在大拱橋中相

適應。

2.1.2纜索吊裝法。在20世紀70年代，橋梁懸臂施工法的應用為鋼管混凝土拱橋的施工提供實踐依據及理論條件，懸索橋以柱纜作為承重體系對加勁梁及橋梁體系的架設方法為施工操作提供參考，拱橋的纜索吊裝法則是在纜索橋的施工理念上產生的。通過相關資料表明，該方法的運用能夠促使拱橋形成較大水平推力，使基礎的要求得到提升，因此在良好地質的峽谷中得到有效應用，但在持續增大的跨徑中，也存在較大難度。關注拱橋施工的成功經驗，促使拱橋工程人員掌握到其他橋型施工方法在拱橋施工中的應用。

2.1.3轉體施工法。在一般性拱橋施工方法的基礎上進行延續，進一步將鋼管混凝土系桿拱橋施工技術的纜索吊裝施工方法內容得到完善，在該基礎上通過創新，產生較為先進的轉體施工方法，同時將平面轉體的施工方法進行提出，有效更新了拱橋建設的傳統觀念。近年來，工程人員逐漸完善了樁體質量、施工方法以及施工工藝等方面內容，繼而有豎向轉體施工方法、豎轉、平轉組合法等內容形成。

2.2施工工藝

2.2.1二級壓注，一次成型。由于構成鋼管的屬于扁型，與相對較遠的近肋設置相結合，有較高的矢高存在，與混凝土形成的壓力及扁鋼管的抗變形能力相結合實施計算，在拱腳向拱頂實施混凝土的持續壓至，混凝土的壓力會對扁鋼管的直線部分造成壓彎，所以，采用“二級壓注，一次成型”的方法，在設置原有拱腳底對焊接的泵管接頭實施預留時，確保1/2拱高位置的兩邊達到對稱效果，增設相同型號的泵管接頭，運用長度為20cm，高度為1.5m的兩根排氣增壓鋼管在拱頂吊桿臨近的位置兩側進行設置。

2.2.2觀測施工中的鋼管拱。為了確保測量數據的完整性，在對混凝土實施壓注時，應采用全程觀測的方式，當混凝土壓注至每個控制點位置時，都需對一次拱軸線及標高實施測量，按照測量結果，將實踐或工況變化的曲線圖實施繪制，和曲線相結合，在混凝土泵送的各階段管拱的變化狀況進行直觀性的了解。

2.2.3壓注及頂升施工。在灌注施工之前，應對泵管及輸送泵的各個接頭進行檢查，接頭之間應對橡皮圈實施設置，避免有漏漿、漏氣現象產生。將止回閘閥的K1、K2打開，采用和混凝土相同的標號及品種的水泥實施攪拌，將泵車和泵管進行潤滑處理，使得混凝土泵送時有效減少了摩阻力，將砂漿向鋼管拱外排出。在對稱進行混凝土灌注時，應由專業人員對拱外混凝土的泵送狀況進行觀察，盡可能控制兩臺灌注的速度，使其達到相互統一狀態，當有不統一問題出現時，則應對其進行及時調整。作為一種實用且簡單的觀察方法，“錘擊法”應得到有效應用，也就是對鋼管拱運用鐵錘進行敲擊操作，當鋼管拱內形成沉悶及清脆的聲音交界時，即可確定混凝土壓入的交界位置，該觀測方法的運用確保混凝土的澆筑滿足同步且對稱的效果。當兩側壓注速度出現不一致時，應與泵車指揮人員進行及時溝通，運用有效調整的方式進行操作。促使有效地將小部分偏載造成的鋼管彈性變形問題得到恢復，促使拱軸線與設計要求相符。當排氣孔內冒出混凝土時，應有效控制灌注速度，改變原有的兩臺同步對稱泵為交替泵送，對1～2m3的混凝土實施繼續壓注，促使鋼管拱內混凝土的壓注達到密實效果。然后關閉止回閥閘，避免混凝土出現導流問題，有效清洗泵管及泵車。當混凝土灌注完成之后，應將鋼管混凝土保溫工作進行落實。

2.2.4鋼管的防腐處理。由于大氣中的潮濕氣體及雨水等腐蝕介質的作用，導致長期裸露在大氣中的鋼結構橋梁會逐漸形成電化學反應，造成鋼材腐蝕現象形成。所以，必須對高質量的涂料防腐體系進行運用，將鋼結構的腐蝕體系得到延緩，促使鋼管混凝土的使用壽命及結構安全性得到提升。現階段，鋼管拱橋中運用的則是高性能涂料、高分子復合材料防腐體系以及金屬熱噴涂防護技術等方法，其中運用最為廣泛的則屬金屬熱噴涂防護。

3鋼管混凝土拱橋的技術要點分析

3.1優化混凝土的配合比

由于鋼管混凝土對早強、緩凝、高流態、可泵性以及自密性的要求較高，其中由于鋼管混凝土屬于微應力混凝土，混凝土內對膨脹劑進行摻加，使補償收縮要求得到滿足，要求坍落度達到工作面的18～20cm，結合壓注速度對初凝時間進行計算，使其達到超過6h即可。對微應力實施設置，有效提升構件的承載力，改變普通混凝土灌注造成的混凝土及鋼管間的間隙問題。在設計配合比時，對微膨脹率的關鍵因素進行確定。工程結構安全受到鋼管內部混凝土結構安全的較大影響，當有絲毫不當，都會導致質量問題出現，造成泵送難度增加。當其中出現空氣和不飽滿現象時，會產生混凝土和鋼管間收縮空隙現象，因此，應通過多種實驗對混凝土配合比進行操作，使膨脹率得到有效的控制。

3.2壓注混凝土

在混凝土壓注過程中，應采用兩側對稱同步的方式實施全程觀測，鋼管拱線形受到混凝土自重的影響較為顯著。因此應同步實施壓注操作。在澆筑施工之前，由于焊接及拼裝等因素導致控制點一側高一側低時，應采用非對稱澆筑方法進行調整。應先在較高一側壓注混凝土，密切觀察拱的變形現象，當拱兩側的控制點標高和設計標高相符之后，即可對兩側實施同步澆筑。逐漸調整兩側混凝土的壓注量，最后向拱頂壓注實施同時操作。當壓注達到拱頂時，需要持續進行，使排氣增壓孔內有1～2m3的混凝土排除即可，當排氣孔不會有冒泡現象出現時，應將壓注停止，最后對混凝土止回閥進行

關閉。

3.3鋼管混凝土的保溫處理

當鋼管和混凝土之間存在空隙時，會使微膨脹混凝土的優勢失去，對拱的承載力產生直接影響。空隙是導致鋼管混凝土保溫工作不到位的直接原因。所以，運用麻袋對鋼管拱實施包裹的方式，促使內外溫差得到有效減小。

4結語

綜上所述，作為一種新型材料組合結構及施工技術，鋼管混凝土拱橋能夠使拱橋施工中骨架及模板問題得到有效解決。既能發揮推力拱的作用，又能作為無推力的系桿拱，與各種不同的地質及地形相適應，因此受到橋梁工程設計及施工人員的青睞。

參考文獻

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