分析橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋技術

孫勇 孫小勇

摘 要：以某項目工程實例為研究背景，對橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋技術實踐要點進行研究。先是從系桿拱鋼管混凝土拱肋技術方案選擇對方案確定的內容進行論述，其次在詳細地分析了橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋技術操作工藝，希望論述后，可以給此類工程提供幫助。

關鍵詞：橋梁下承式;系桿拱鋼管;混凝土;拱肋技術

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A

1 工程概況

某橋梁工程中的108#墩和109#墩為兩側主墩，其處在同一個半徑為1 200 m的圓曲線上。橋梁工程的正常行駛方向和河道存在70°的夾角，主橋中布置有1孔96 m的平行系桿拱橋，其拱肋橫截面為啞鈴型鋼管，高3 m，由鋼板（16 mm）和鋼管（16 mm×1 000 mm）所組成。拱肋腹板內部和上下弦管全部使用C55的無收縮混凝土進行填充。系梁的主要結構為單箱雙室預應力混凝土箱形截面，鋼管混凝土拱肋是整個結構的懸掛模板，具體的施工方式為先拱后梁的方式[1]。

2 橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋主要施工環節分析

2.1 確定施工方案

因為該橋梁在施工中，直接受到下部河道的通航能力的影響，所以上部結構的施工需要按照先拱后梁的方式來進行，但是拱肋安裝應該對比如下方案再確定合適方案。

（1）方案一：拱肋中段整體提升的方法。該方式應該設置臨時碼頭才能完成整個施工環節，然后在現場進行拱肋中部拼接處理，且要利用浮船來將其運輸到垂吊的位置上，并且使用提升系統到達規定的位置上，進行合攏拼接施工。

優點：一是能夠實現工期控制，上、下部分的施工不會產生干擾影響;二是線型更加精確，因為使用支架施工方式，工程難度較低，線型可以控制;三是僅占用航道一次，一天時間即可完成。

缺點：拼裝拱肋初期投入大量的資金和工期。比如安全防護、設備租賃、場地費用等方面。

（2）方案二：采用纜索吊的方法。把拱肋總計分成2組，每組有5段，主要從兩岸對稱進行安裝施工。

優點：一是能夠節約現場的拼裝時間，各段拱肋在預制廠內市場加工拼裝，然后再運輸到現場進行施工;二是可以有效地降低現場組拼工作量，很多工作都是在制作廠內進行;三是節約現場的空間，并不需要設置臨時場地進行施工。

缺點：一是工期過長，支架搭設難度高且技術要求高，不能提前開始施工，在承臺部分結構施工后才能進行;二是工藝難度高，纜索吊裝階段還要確定吊索線型、扣索拼裝各個部分都要進行錨固施工等，數據精度要求高且難以控制質量;三是成本過高，且要實現多次河道占用[2-3]。

（3）方案三：采用浮吊安裝法。首先在岸邊清理一定區域作為臨時施工長度，把各個節段拱肋分別組裝施工，然后利用浮船運輸到規定的位置，進而可以從岸邊來進行逐步安裝施工。

優點：一是工期非常短，上、下結構可以同時施工;二是成本非常低，租賃設備、場地費用都可節約;三是工藝簡單且難度低，工程質量水平較高。

缺點：安裝施工階段，要設置必要的防護裝置，橫撐安裝時應該保證質量和穩定性合格。進行全面分析論證，通過浮吊進行安裝效果最佳，技術性、經濟性較為優越。即先進行拱肋兩端系梁節段1（1'）現澆段和拱腳預埋段的施工，節段1和節段1'長度均為15 m，然后就能夠開始進行支架安裝施工，中間大節段部分的鋼管拱要在制作廠內進行分段施工，運輸到現場進行整體吊裝。其中，鋼管拱混凝土結構使用固定泵四趾同時向上提升，系梁則主要是掛籃懸臂方式，整體吊裝到拱肋水平長度51 m，重量約170 t。

2.2 節段1和拱腳施工

（1）支架樁基、冠梁施工。吊桿張拉施工開始前，此時的系桿拱結構部位上的風撐、拱肋和系桿等荷載全部都施加到支架縱梁的結構位置上，然后傳輸到鋼管樁上。鋼管樁支架一般都需要插入到水中，支架應該應用鋼管樁（A235鋼）施工，以提升系統結構穩定性的要求。經過準確的數據計算分析之后，保證鋼管樁進入到持力層8.4 m就能夠達到標準的要求。振沉支墩鋼管樁階段，應該考慮到地層條件、承載性能等方面來合理確定打入深度，保證每個鋼管樁承載性能不低于600 kN。所有鋼管樁施工后，就要開始搭設簡易工作臺和塔吊，保證冠梁施工結束后組合成為整體結構形式。

（2）搭設支架。對于鋼管樁支墩來說，選擇使用聯合貝雷架連續梁的形式來搭設支架結構。橫橋向應該設置7根鋼管樁，間隔距離處于2 m～2.5 m之間;縱向在系梁、標準段、系梁漸變段都要設置一排鋼管樁，然后使用16#槽鋼和剪力撐使組合成為整體結構形式，并且要應用工字鋼作為配梁結構安裝到貝雷架上。在分配梁上布置方木，同時在上層需要鋪設一層竹膠板，以12.6#槽鋼為剪力撐。

（3）采用科學合理的方式來進行支架變形量的監測，同時進行加載試驗，保證其安全性達標。因為系梁1以及1'所對應的前半部分為單箱雙室的結構形式，后半部分則為實心箱梁形式，中間過渡應用的是2.5 m的過渡段，整體結構長度尺寸為15 m。拱腳部分的實體箱梁結構設計為預應力箱梁形式，其是按照分兩次澆筑方式，在二期恒載達到標準要求后，開始第二次澆筑施工[4-5]。

2.3 對兩端邊拱肋鋼管進行對稱安裝

現澆系梁上部要開展支架搭設的情況下，同時要進行拱肋鋼管支架的預拼施工，根據工程的具體規定，應該合理的設置定位撐結構，然后以對稱的方式來開展兩側邊拱鋼管結構的安裝施工，并且要安裝1號K撐與風纜，保證拱肋線形達到設計方案要求。

2.4 對中間大節段鋼管拱進行整體吊裝

（1）合理選擇拼裝場地。因為本次工程中的108#墩的右側有一塊30 m寬、100 m長的場地，能夠達到正常的拼裝施工要求。在工廠進行鋼管拱預制結束后，要分成七段來進行運輸，按照施工順序逐步放置大支墩側邊。在放置后，要預留寬度為8 m的車道，保證后續施工吊車可以順利進行現場。在其他的位置上方式錨具、拱腳、系桿等部件，同時還要確定鋼筋加工場地。

（2）拼裝支墩。充分考慮到現場的交通運行狀態和地形特點，采用地面臥拼腮紅方式來進行拱肋的組裝施工?？傆嬓枰贾门R時支墩28個，節段下部應該設置兩個支墩，其高度尺寸為1 m。按照拱肋分段放置，總計需要設置支墩（1 m×0.5 m×4 m）有14個。為了能夠使得拱肋線形達到要求，要按照要求在地面放線，并且要在吊桿桿上下位置上布置控制點。拱肋兩側都應該焊接限位部件，保證拼裝支架穩定性合格。采用三維坐標方式，測量且確定拱肋線形、高程等方面的數據。

（3）拼裝中間段拱肋。每個鋼管拱肋都需要分解成為7個節段，在鋼管拱按照要求運輸到現場之后，要使用吊車把鋼管直接捆綁到支墩的頂部，吊裝偏差不能超過20 mm。吊裝到規定的位置上，采取人工方式進行微調處理，確保安裝精度合格。然后要檢測現場的安裝質量，明確現場焊接施工工藝、設備條件和材料等，保證焊接質量合格。拼裝焊接施工階段，要嚴格按照焊接評定報告來進行，如果發現現場環境變動過大，應該重新評定，否則禁止焊接。

2.5 安裝系桿和吊桿

把系梁施工中的臨時支架全部拆除，然后開始進行安裝施工。之后，拱肋上下結構垂直方向都應該設施鋼絲繩裝置，將系桿索拉住，然后開始進行張拉施工，并且要開展灌漿施工，防止系桿結構受到自重影響而導致下垂的問題。該橋梁工程中總計需要設置吊桿20對，按照尼爾森體系設置。在拱肋安裝后，要開展系桿索的安裝施工。

2.6 預埋件設置

首先是便橋基礎的搭設，這點對于后續的操作影響很大，因此應對其高度重視。在河岸區域進行基坑的開挖，使其進行到強風化泥質砂巖的深度以后，即應將片石回填其中，并對其實施壓實以及混凝土的澆筑，以最終形成橋臺結構。通常情況下，橋臺基礎上需要架設4片貝雷梁，其上還應焊接橫向槽和防滑板，這樣基礎性的設置才算基本完成。前期的準備工作完成以后，即可按照既定的設計程序進行吊裝施工，整個的操作務必要保持穩定有序，各個部分都應有精細嚴格的控制。預埋件也應按照既定的設計標準設置，同時鋼絞線也應符合具體的施工要求，且應保持穩定有序的推進速度。立模的設置以及波紋管的穿接都應確保前后銜接，而后是系桿梁及橫梁錨墊板的設置，這些完成以后則是端模方面的操作，此處應謹防漏漿情況的出現，通?？稍趥饶Ｅc底模拼接區域設置海綿條予以防范。以下預埋件在具體施工中應高效精細地設置：①處在系桿以及橫梁張拉等區域的錨墊板;②排漿孔的有序布設，這點應嚴格按照既定的技術標準實施;③對于吊桿來說，通常應使其有效固定，同時還應精確控制每個下導管的平面位置以及垂直度，這樣后續的施工推進才會更為穩定高效。

3 結語

橋梁是我國非常重要的交通基礎結構形式，在橋梁施工中應用下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋施工技術，可以大大提升施工效率、縮短工期，保證工程質量合格。經過本文的橋梁施工案例分析可以發現，應用該技術實施階段，要嚴格控制各個施工要點，加強各項技術標準的監督與管理，同時需要合理的計算確定各個關鍵技術點，確保各項施工技術全部合格，為橋梁工程質量的全面提升打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]楊凱榮.1-96 m下承式系桿拱橋鋼管混凝土拱肋施工技術[J].鐵道建筑技術，2012，29（s1）：15-17+48.

[2]吉小軍.下承式鋼管混凝土系桿拱橋拱肋施工風險研究[J].河南建材，2012，14（06）：105-106.

[3]張齊東.先梁后拱法下承式系桿拱橋系梁拱肋施工技術研究[J].公路交通科技（應用技術版），2017，13（12）：265-268.

[4]方飛洲.下承式系桿拱橋鋼管混凝土施工技術[J].山西建筑，2011，37（30）：179-180.

[5]趙培沖.探究下承式鋼管混凝土系桿拱橋支架施工技術[J].中國新技術新產品，2016，24（16）：113-114.