“先梁后拱”方法在南門關大橋中的應用分析

周元元

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津市 300000）

0 引言

鋼管混凝土拱橋僅通過短短的十幾年時間，就在我國發展起來，這很大程度上可以歸結于其良好的抗壓、抗變形能力。下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋，屬于拱梁組合體系，因此其不僅兼具混凝土與鋼材的優勢，也可同時利用拱梁承受荷載，結構可靠，但是此種橋梁的施工也相對復雜，必須梳理好拱梁施工順序，規范落實各項作業。

1 工程概況

南門關大橋地處四川省，在2005年曾遭遇特大泥石流，由此遭到毀壞?，F擬采用單孔拱橋，本橋是下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋，一孔跨徑為100 m，橋長108.4 m，橋中心樁號為K64＋714.00。橋面橫向布置如下：0.9～1.65 m（人行道、欄桿）＋7.5 m（機動車道）＋0.9～1.65 m（人行道、欄桿），橋面寬12.3～13.8 m。

橋位區為河谷地貌，屬于泥石流流通區、堆積區過渡地帶，左岸受沖刷嚴重，右岸為泥石流堆積區，存在冰水堆積體，極易被泥石流沖刷，出現局部塌方。

2 鋼管混凝土系桿拱橋特點

采用鋼管混凝土結構，其可靠性更強，有利于提升結構的抗壓、抗變形能力。目前，在我國橋梁體系中，鋼管混凝土拱橋憑借著受力合理、結構嚴謹、經濟性良好以及造形美觀的優勢得到了廣泛應用，按車承形式可將拱橋分為上承式、中承式以及下承式，南門關大橋即為下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋，其施工技術要求高、難度大，必須合理確定施工方案，確保施工作業的順利完成[1]。

3 施工方案的選擇

南門關大橋屬于拱梁組合體系橋，拱梁共同承擔荷載，不僅有利于節約材料，也有利于降低對墩臺、基礎的要求，尤其適用于大跨度、橋下凈高受限的情況。根據拱梁組合體系施工情況來看，“先梁后拱”方法應用廣泛，這也是南門關大橋所選用的施工方案，簡單來說就是先施工梁、后施工拱部結構[2]。

4 “先梁后拱”施工方法

（1）臨時支墩施工

由于現澆橋梁所處地段的地質層位為泥石流堆積區，根據地基承載力情況，中間設6個臨時支墩，支墩基礎采用C30混凝土擴大基礎，考慮山區泥石流的影響，現有河道臨時支墩采用混凝土順水流方向澆筑而成，其上游側設為尖角，以防泥石流的沖刷；河道外支撐采用貝雷片鋼支撐。具體圖示見圖1。

圖1 臨時支墩施工示意圖（單位：mm）

河道內臨時支墩基礎采用擴大基礎，支墩全長13.3 m，寬1 m，河道上游側設為尖角。河道外支撐長15 m，寬1.2 m。在臨時支墩墩頂上焊接砂箱；貝雷梁上按照75 cm間距布設22工字鋼作橫梁；橫梁上鋪設縱梁底模及底模背肋。

（2）支架預壓

完成底模的施工后，即可開展支架預壓施工，預壓重量等于1.3倍的設計荷載，采用沙袋預壓法，4 級加載，分別為 0.3、0.6、1.0、1.3 倍設計荷載，在加載的過程注意必須有專門的技術人員控制加載的位置與重量，以確保加載的精確性，防止出現質量、安全事故。

在支架預壓時，需對支架的變形值進行測量，同時綜合分析設計標高，對梁底的標高進行調整[3]。

（3）系梁及拱腳施工

系桿縱梁為空心結構，支架預壓完成后，調整底模標高，綁扎鋼筋布置預應力鋼絞線，模板為竹膠板、組合鋼模?？v梁頂板留窗，便于拆除內模。預應力張拉按照設計要求分批進行。系梁、拱腳均采用C50混凝土，嚴格按照標準規范要求恰當選擇原材料、明確配比，科學開展拌制施工。

（4）橫梁施工

本工程的中橫梁集中預制，并對其上部的張拉束進行張拉后，展開安裝施工，具體見圖2。

圖2 中橫梁施工示意圖

端橫梁采取現澆施工，與中橫梁濕接縫同時進行施工，并張拉壓漿預應力束。

（5）鋼管拱施工

a.拱肋加工。本橋一共設置2根拱肋，具體參數如下：橫截面：啞鈴形；高與寬：240 cm、100 cm；厚度：14 mm。施工中，拱肋、加勁縱梁必須牢固，拱肋之間的距離為9 m。在拱肋間設置7道鋼管風撐，具體參數如下：橫截面：啞鈴形；直徑：700 mm；厚度：10 mm。拱肋分五段預制，并經過吊裝焊接成為整體，其焊接方法見表1。

b.拱肋安裝。做好拼拱支架定位，通過橋面預留鋼筋將其固定，澆筑混凝土基礎；安裝拼拱支架；安裝拱肋節段、橫撐；安裝、焊接拱肋、合攏段、橫撐。

表1 焊接方法

c.拱肋鋼結構防腐處理。鋼結構外表面在進行涂裝之前，將二次除銹工作做好，噴砂達Sa3級，要求粗糙度為Rz40～80 μm；水性無機富鋅防銹底漆2道100 μm；棕紅云鐵環氧中間漆1道40 μm；氟碳面漆2道80 um。鋼結構內表面則需清洗干凈，做好除銹工作。

d.鋼管混凝土壓注。采用4臺混凝土輸送泵進行壓注施工，選用的是C50微膨脹混凝土，施工方法為對稱頂升法，工藝如下：清洗管內雜物；封拱腳，壓注頭以下區段需要采用人工澆筑的方法，其后采取泵送法施工，由拱頂排氣孔對混凝土進行振搗；將壓注口閘閥關掉、拆除，完成壓注。

e.吊桿安裝及張拉?；炷吝_一定強度，即可將臨時支架拆除。根據設計要求，實時調整吊桿索力，對稱開展吊桿張拉[4]。

（6）張拉系梁的第二批預應力束

二期恒載上橋前，采用YCW—550型千斤頂嚴格按照設計要求對第二批預應力索進行張拉，并做好孔道壓漿、封錨。

（7）二期恒載及拱腳二次混凝土施工

完整張拉后，將系梁支架拆除，檢測并調整吊桿力，確保其滿足設計要求，隨后可以進行拱腳模板的安裝與拱腳二次混凝土的澆筑施工。全部施工都完工后，需對鋼管外表面進行涂裝，至此系桿拱橋全部作業完畢。

6 結語

綜上所述，根據我國目前橋梁建設情況來看，橋梁的跨度、面臨的地質條件的復雜程度均有所增加，在此背景下，合理選擇橋梁型式與施工方法，是保證橋梁施工安全、運行可靠的重要措施。下承式鋼管混凝土拱橋憑借著其結構可靠等諸多優點，目前在各地的應用均較為廣泛。南門關大橋重建時，通過對橋址區地質條件等進行綜合分析后，決定選用下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋型式，其在應對不良地質方面具有顯著優勢，同時本工程采用了“先梁后拱”施工方法，施工作業規范、有序，橋梁質量達標、結構可靠。

[1]蘇明星,楊運平.某鋼管混凝土系桿拱橋吊桿斷裂影響分析[J].世界橋梁,2016(6):74-78.

[2]黃天立,傅金龍.支架現澆剛性系桿拱橋的吊桿施工張拉力確定方法[J].橋梁建設,2016(5):35-40.

[3]李杰,陳淮,馮冠杰.鋼管混凝土系桿拱橋施工分析與施工控制[J].鄭州大學學報（理學版）,2016(1):110-115.

[4]殷鵬程.高速鐵路鋼管混凝土系桿拱橋吊桿糾偏分析[J].鐵道標準設計,2016(4):43-47.