混凝土拱桥技术

混凝土拱桥技术（精选11篇）

混凝土拱桥技术 篇1

0 引言

近半个世纪, 现代化桥梁建设进程日趋拓展。拱桥作为其中的重要一员, 无论从建设规模层面亦或从发展速度层面, 均取得了显著成就。然而, 沉寂于发展所带来的喜悦与振奋的同时, 亦应面向未来。应当意识到, 高速发展的经济和激增的交通运输需求对拱桥建设提出了新的和更严峻的要求, 进一步吸纳新技术、新工艺以完善施工技术, 保障建设质量, 进而为经济发展提供更有利支撑尤为重要。与此同时, 也应看到所带来的美好发展机遇和广阔发展空间。

1 混凝土拱桥施工技术

1.1 有架施工技术

通常, 在缺乏足够的吊装能力和允许设置拱架的情况下, 首选有架施工技术。概括来说, 有架施工技术的主要施工流程如下:准备材料→拱圈放样→制作、安装拱架→砌筑拱圈→拱上建筑施工。下面对各环节进行详细概述。

1) 准备材料。该环节是施工流程中最为简单的环节。但需指出的是, 所选择的建筑材料必须满足设计及施工规范要求。

2) 拱圈放样。要保证建造完成的拱桥符合最初设计要求, 首要前提是拱圈的准确放样。

3) 制作、安装拱架。作为基于有架施工技术建造拱桥必需的最主要临时设备, 拱架在拱桥建设中发挥着重要作用。可以说, 拱圈线形的保证主要依赖于拱架的质量。为此, 要求制作的拱架必须具备足够的刚度、强度及良好的稳定性。除此之外, 还应兼具省材、简构造、便拆装等优点。

4) 砌筑拱圈。常用的砌筑拱圈方法有分段砌筑、连续砌筑、分层分段砌筑等。在工程实际中, 为保证拱圈质量, 避免在施工过程中产生裂缝乃至坍塌, 合理选择砌筑顺序和工艺尤为关键。

5) 拱上建筑施工。作为拱桥施工的最后一环, 拱上建筑施工需在全桥合拢且拱圈强度达到规定设计要求后进行。具体来说, 对大跨径拱桥, 其上建筑在施工过程中一般按照自拱脚向脚顶对称均衡分布的方式展开, 这可明显降低主拱圈的不均匀变形程度, 保证拱圈的质量。对多孔连续拱桥, 则多采取相邻孔间对称均衡施工的方式, 以避免桥墩承受过大的单向推力, 影响其结构稳定性。

1.2 无架施工技术

无架施工技术适用于峡谷、湍急河段间搭桥, 以及有架施工技术无法施展的场合。概括而言, 工程中应用的隶属于无架施工技术范畴的技术主要有缆索吊装、转体施工、劲性骨架施工、悬臂施工等。下面对各技术的原理、特点及适用场合进行概述。

1.2.1 缆索吊装

利用支撑悬挂在索塔上的缆索运输和安装桥梁构件是缆索吊装的主要原理。因具有适应性广、操作便捷且安全、水平及垂直运输灵活等优点, 该技术是目前无支架施工技术中最常用的工艺方法之一。从施工流程的角度划分, 缆索吊装施工内容包括预制拱肋、吊装主拱圈、砌筑拱上建筑和桥面结构施工等。本文仅以吊装主拱圈为例, 对所涉及的吊装设备、吊装方法及加载程度进行详细概述。

1) 吊装设备。主索、牵引索、起重索、扣索、结索、浪风索、索鞍、塔架、地锚、电动卷扬机和滚轮等是常用的主要吊装设备。各自的结构、安装形式及功用不尽相同。

2) 吊装方法。吊装方法的选取并非漫无根据, 需结合拱桥跨径、桥宽和桥长等技术参数。比如, 对于大跨径拱桥, 多采取双拢或多拢同时合拢的吊装方法。具体过程为:吊装从一孔桥的两端向中间对称进行, 完成最后一节拢段的吊装后, 撤去所有扣索。

3) 加载程序。为避免因拱轴线不均匀变形而造成的拱圈开裂乃至坍塌情况出现, 采取合理的加载程序至关重要。通常, 加载程序遵循以下原则: (1) 中小跨径的拱桥, 在某些特定情况下可不做施工加载程序设计; (2) 大中跨径的肋拱桥或箱形拱桥, 多按分段分环、对称均衡的方式加载, 但对于坡拱桥, 应保证低拱脚半跨的加载量稍多于高拱脚半跨的加载量。

1.2.2 转体施工

转体施工是将拱圈与其上部结构分作两个独立半跨, 并分别在两岸借助于简单支架或地形预制、砌筑半拢, 然后合并两个半拢。该技术的突出优点在于, 施工周期短、进程快, 对桥下交通的干扰程度低, 高空作业工作量少。尤适用于单孔拱桥的建造, 是最具良好经济效益的技术之一。

根据转动方式不同, 转体施工技术可细分为竖向转体技术、平面转体技术和平竖结合转体技术三类。从原理角度解释, 前两者是预制完成两半桥, 后借助于动力装置分别实现两半桥在桥轴水平平面和桥轴垂直平面内的合拢。后者的原理与前两者差别不大, 通常是在前两者无法施展的情况下才使用。但转轴的构造较为复杂, 因而在实际用中存在一定的局限性。

1.2.3 劲性骨架施工

劲性骨架施工是一种相对较古老的技术, 其原理是采用劲性钢材作混凝土拱圈配筋, 并在其上分段浇筑混凝土, 以形成钢筋混凝土拱圈。需指出的是, 劲性骨架因具有良好强度和刚度, 在施工中多作为拱圈混凝土施工拱架, 起承受现浇混凝土自重的作用。即便该技术兼具整体结构性好、拱轴线易控、施工进展快和用料少等优点, 目前仍未获得足够的应用空间。分析认为, 原因主要有两方面, 其一, 单纯的劲性骨架施工技术无法带来明显的经济性效果;其二, 发展速度缓慢, 很大程度制约着其受认可度。

相信随着桥梁施工控制技术的进步和高强度经济性骨架材料使用率的提高, 劲性骨架施工技术会赢得一定的施展空间。

1.2.4 悬臂施工

不同于上述技术的原理, 悬臂施工是从拱脚向拱顶以悬臂方式施工两半拱, 后在拱顶实现混凝土拱桥两半合拢。目前, 塔架斜拉索和悬臂桁架是工程应用悬臂施工的两种常见形式。其中, 在拱脚墩、台处安装临时塔架, 用斜拉索一端拉住拱圈节段, 另一端连接塔架的塔架斜拉索形式, 是国外应用最早且应用范围最广的悬臂施工技术。但由于悬臂施工技术需借助较多的临时设施, 很大程度增加了其施工成本, 加之不适用于大跨径拱桥的施工, 因而在我国的推广应用受严重制约。

浅谈钢筋混凝土刚架拱桥施工技术 篇2

关键词：钢筋混凝土刚架拱桥；拱桥施工技术；质量控制

中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0157-02

广州市××大桥左幅桥宽12.2m，下部为扩大式基础，U型台，上部为60m钢筋混凝土刚架拱，该桥全长85.18m。大桥乡大桥一孔为五片拱肋，为卧式五片分段浇筑，每拱片为实腹段、拱腿、斜撑、弦杆各二段共分八段预制，两台汽车吊（50t）同时起吊、翻身，炮车、挂车运输，有支架安装。

由于大拱腿与拱座固接（水平、竖向、转角三约束）、斜撑与拱座铰接（水平、竖向双约束）、弦杆与桥台铰接（竖向单约束），故形成超静定体系。在纵桥向：拱上建筑不仅单纯传递荷载；在横桥向：通过预制微弯板将拱肋与现浇整体化混凝土桥面组合成整体受力结构。因结构杆件大部分为偏心受压构件，无纯拉构件，从而充分利用了混凝土抗压能力强的特点。

现就大桥左幅施工，构件预制、起吊、运输、安装等工艺要求及方法作简要介绍：

一、构件预制

大桥刚架拱桥左幅的预制构件有：拱片5片，共计40根构件，横系梁96块，微弯板128块，悬臂板64块，全桥左幅总计预制构件328块。预制构件采用预制场地坐标放样进行预

制。拱片预制采用卧浇且在竖向分段浇筑的方法。

1．构件预制场地。按如下程序进行：清除障碍物、粗整平、压实、测量找平、制作底模铺片石、浇混凝土面层。

2．拱片放样。采用坐标法放样，先放跨径尺寸，再分段放出纵横坐标，将坐标点连接到拱片下缘线。据设计尺寸定出拱片、斜撑、弦杆轴线，画出构件轮廓线及交角圆弧线，定出各吊点位置、横系梁联结点位置及大小结点位置。

3．拱片模板。拱片为条弧形预制件，为方便、降低造价，采用木板材制作，用铁皮覆包表面，这样既能达到钢模板的效果，又能现场加工，可缩短制作时间。

4．钢筋骨架制作与就位。钢筋骨架采用分部成型、整体入模的方法，采取先放置钢筋骨架，然后现场焊接接头和安装固定横向联结系预埋件，调整点焊好现浇混凝土接头处钢筋，校核无误后立模。

5．浇筑混凝土。严格按设计配合比配料、拌制。拌制时随时检查混凝土塌落度、和易性。

6．微弯板悬臂板预制。采用土模，表层必须做6cm砂浆，并摸平。加强土模覆盖，以免经雨变形。横系梁的预制在浇筑地膜上，立木制包白铁皮的侧模板浇筑。

7．设置槽孔。为保证裸肋与桥面整体承受活载，在实腹段及腹孔弦杆截面的凸出部分，除应凿毛外，还需设置侧向齿槽或槽孔。

二、构件的起吊和运输

为使构件接头位置准确，起模前要将构件编号并复核尺寸，待构件混凝土强度达到设计强度的70%以上时，方可起吊。

所有构件运输，根据构件重量采用挂车，炮车更为理想。其它构件可按安装次序直接起吊、装车、运输，但也要确保构件的完好、安全。

三、构件的安装

所有预制构件的安装应严格按设计说明及规范要求进行，安装前必须先搭好临时支架，准备好一切吊装设备、材料等，安装施工如下：

1．拱腿起吊后，两端分别支撑于支座和支架上，支座内必须做浆，拱腿周围用硬木楔塞紧，尺寸就位检测准确。

2．用门架式导梁同时起吊实腹段，在支架上与拱腿对接好后，电焊钢板接头，形成裸肋。

3．裸肋安装好后，安装拱腿与实腹段的横系梁，拱片内预埋的槽钢与横系梁预埋的槽钢由角钢相连焊接。

4．斜撑起吊后，分别支承于斜撑支座和支架上，斜撑底必须做水泥砂浆，支架可在安装裸肋完毕后搭设。

5．弦杆起吊后，分别支撑于弦杆支座和大节点上，调整弦杆与斜撑，弦杆与实腹段的接头位置，直至满足设计要求。

6．弦杆安装完毕后，安装弦杆部分的横系梁。

四、构件拼接接头施工

构件安装的相应环节，要及时处理好构件的接头。

1．干接头施工程序。为保证安装时快速成拱，实腹段与拱腿、弦杆与拱腿接头以及裸肋与横系梁接头采用钢板焊接接头（简称干接头），其程序如下：（1）块件定位测量；（2）接头钢板检验；（3）钢板接头焊接；（4）环氧水泥砂浆抹缝；（5）接缝养生。

2．湿接头施工程序。为能较大调节接头误差范围，减少拼装难度，弦杆与实腹段、弦杆与斜撑接头采用现浇混凝土接头（湿接头），全桥共48个湿接头，其程序为：（1）块件定位、测量；（2）接头钢筋焊接；（3）安装湿接头模板；（4）现浇湿接头混凝土；（5）湿接头混凝土脱模养生。

五、施工注意事项

1．拱座台冒检测必须达到设计强度。桥位中线，跨径，墩台高程，弦杆支座位置、高程要满足设计要求，校核无误后方可吊装。

2．拱腿及斜撑伸入U台帽30cm，在浇筑墩台帽时预留凹槽，并在凹槽内留深6cm，宽8cm的灌浆槽，确保各部位尺寸，位置准确。

3．吊安装前，两侧U型桥台背后最好填渗水性好的砂，碎石(卵石)等材料，保证填料的密实度，并填至台帽之上，以保证桥台受力时安全。

4．吊安装前干接头钢板、湿接头钢筋要检测，整型，使其位置、尺寸准确，同时要除锈蚀和污渍。构件凸出部分表面及构件湿接头表面必须凿毛。

5．拱片起吊要严格控制两端点的升空高度一致，必须在2cm之内。要恰当掌握预留拱度，及时检测。安装时严格操作程序。

6．环氧水泥砂浆的配制要严格配比称量，要随配随用，注意防毒。同时，不要将环氧残液或洗刷用具的残液倒入河中，以免污染河水，造成人、畜中毒。

7．制定质量、工期保证措施以及安全生产措施，防止人身及构件出现事故。要切实强化交通管制和高空作业、用电及施工机具的安全管理。拱片采用分段预制，分段立模，分段浇筑，节省场地，拱片尺寸一致；采用干、湿接头，节点位置、尺寸控制准确。干接头能快速成拱，湿接头可较大调节接头误差范围，采用环氧水泥砂浆，能够有效防止水气浸入，砂浆不致随荷载振动而脱落，保证接头钢筋不锈蚀，为今后养护减少麻烦；预制地模采用石砌浇低标号混凝土，可充分利用当地资源优势，保证底模强度，侧模采用木制包优质的白铁皮，既方便加工，又降低造价；钢筋骨架分段成型，现场焊接就位，有效节省工时，促进施工进度；采用2台汽车吊安装，有利拱片翻身就位，可方便拼装，减少工时；采用有支架安装，构件安装准确，工序少。因此，钢筋混凝土刚架拱桥具有较好的技术性能和经济指标，该桥的施工技术值得借鉴。但是，还有许多环节，在今后的施工中需要不断地完善和发展。

六、结语

此大桥通过上述施工技术的应用，不仅满足了设计的要求，而且加快了施工速度，节省了资金。该工程成功的施工方法为其他同类型桥梁施工提供了理论、技术依据和实践经验。

参考文献

[1]公路桥涵施工技术规范[M]．人民交通出版社，2001．

[2]范立础．桥梁工程[M]．人民交通出版社，2003．

混凝土拱桥吊杆更换技术研究 篇3

关键词：混凝土拱桥,吊杆更换,施工控制

自20世纪80年代国内开始兴建吊杆拱桥以来, 该类型桥梁已相当普及, 随着时间的推移和交通量增加给桥梁带来的影响, 导致桥梁在运行过程中出现各种病害, 这就使得以吊杆拱桥为代表的这类工程检测和结构损伤诊断与防治工作得到愈来愈多的关注。其中又以吊杆为代表的柔性构件的病害检测与修复为重点[1]。由于诸多原因, 在对早期建成部分桥的吊杆检测中, 出现了在使用中钢材料锈蚀情况较严重, 出现较大变形以及锚具的破损等各种病害, 导致应力损失较大, 不能满足正常安全营运需要, 所以研究吊杆系统的载荷行为、设计理论、安全与健康诊断、寿命预测及拆换技术, 是十分必要和迫切的[2]。

1 工程概况

1.1 原桥总体概况

大桥始建于1995年, 为三跨中承式混凝土拱桥, 单跨净跨为95 m, 矢跨比1/5, 拱轴线为悬链线, 拱轴系数m=1.347, 全桥长315 m;桥面宽度为:净12 m (行车道) +2×2 m (人行道) =16 m, 吊杆采用4ϕ22普通螺纹钢, 上端锚固于拱肋内, 下端与横梁预留钢筋焊接, 吊杆外套钢管, 内注砂浆, 全桥共63对吊杆, 吊杆间距为3 m。该桥设计荷载为汽—15级, 挂车—80, 人群—3.5 kN/m2。

1.2 吊杆现状

2007年11月, 有关部门对该桥进行承载能力的检测, 大桥吊杆部位主要病害情况如下:吊杆钢套筒普遍老化变形, 并且钢套筒与拱肋结合处开裂情况普遍, 吊杆材料为普通螺纹钢, 材质不符合现代索力要求, 吊杆与横梁连接为焊接, 这在国内外都是极少见的, 且由于钢套管顶部开裂, 大部分管内有积水, 钢筋锈蚀普遍较重, 断面损失最大达到41.22%, 应力损失极为严重。

1.3 吊杆验算

在这种情况下, 对吊杆系进行空间有限元建模分析, 验算吊杆安全系数。这里采用ANSYS来进行建模分析, 将拱肋、梁、系梁设为梁单元, 将吊杆设为杆单元[3]。

1) 吊杆验算荷载组合如下:a.组合1:结构重力+混凝土收缩徐变+汽车+人群;b.组合2:结构重力+混凝土收缩徐变+汽车+人群+温差+基础沉降+制动力;c.组合3:结构重力+混凝土收缩徐变+挂车。2) 验算结果见表1。3) 验算结论。由于吊杆设计要计入疲劳和冲击等因素, 吊杆的安全系数应在2.5以上, 而短杆的安全系数应在3.0以上[4]。本桥各吊杆的安全系数介于1.29～1.38之间, 远低于上述要求, 故不能继续使用。而导致安全系数过低的因素主要是拱肋偏移和吊杆材料的落后。

根据以上情况及国内外同类桥梁事故的例子, 为保证车辆及行人的安全, 必须更换全部吊杆。

2 吊杆更换

2.1 前期准备

由于原吊杆下端是与横梁上的预埋钢筋焊接, 没有锚固措施及预留孔, 因此须在横梁上吊杆锚固位置钻孔。

原桥由于施工等原因, 拱肋有不同程度的横向偏移, 为了整体的稳定性及吊杆更换的安全性, 凿除了原桥包括桥面、人行道、护栏等在内的已经损坏的附属结构, 进一步减轻自重;同时在拱肋加横系梁, 加强拱肋的整体稳定性, 保证拱肋的偏移量不会继续加大;粘贴拱肋加强钢板及在横梁上粘贴钢板, 提高构件强度, 保证吊杆更换的顺利进行。

2.2 安装临时吊杆系统

由于全桥吊杆均需更换, 采用整跨同时更换。为保证结构安全, 经过验算临时吊杆采用2根270级美标ϕs15.24钢绞线, 上端通过植入拱肋的固定装置固定在拱肋上, 下部固定在贝雷梁上, 临时吊杆的位置在原两个吊杆间距的中心点;贝雷梁是安装在横梁下的纵梁, 上下游各1根。

2.3 拆除原吊杆

临时吊杆安装到位后用千斤顶略微张拉临时吊杆, 以使临时吊杆绷紧, 然后开始张拉临时吊杆, 可以分批带力剪去原吊杆 (钢筋在受力状态下被切断) 。为确保桥面不会因此而有大的应力变化, 我们将原吊杆内力分成4级, 每级为1根钢筋所承受的恒载内力, 4根螺纹钢筋正好被对应分成4级, 逐级解除 (切断) 原吊杆。

2.4 安装新吊杆

采用逐步加载的方法, 先对新吊杆加载20%的计算吊杆力, 不使其松弛。然后逐步减小临时吊杆力, 同时张拉新吊杆。卸载的临时吊杆力等于加载的新吊杆力, 直至临时吊杆力完全卸载而新吊杆力达到计算值。

3 施工控制及技术建议

3.1施工控制

1) 成品吊杆的计算长度指20℃, 零应力时两端锚具尾端 (外端) 之间的直线长度。实际测量时可将超张拉的吊杆卸载至0.2P后再测量其长度, 最后换算成20℃, 零应力时的吊杆长度[5]。

2) 成品吊杆在超张拉时任选一根测定其索力与索长变化的数据, 再计算出其抗拉弹性模量, 其值应不小于1.95×105 MPa。

3) 更换完成后重新测定吊杆内力和复核桥面高程, 并与吊杆的计算内力和原桥面高程进行比较, 吊杆内力误差应不大于5%, 高程误差为±1 mm (考虑温度修正) , 以保持更换前后结构的受力状况基本不变。如不能满足要求, 应分析原因后重新调整内力。

3.2技术建议

1) 凿除封锚混凝土前应仔细研究竣工图纸, 尽量减小因更换吊杆对拱肋面积的削弱和损伤;2) 上下吊点的位置必须对齐, 以保证临时吊杆能够竖直受力;3) 加载和卸载时, 千斤顶泵油量应相等, 以保持临时吊杆均衡受力;4) 在吊杆力的更换期间, 应对拱肋、系梁等主要受力构件进行应力和标高监控;5) 由于吊杆更换工作的特殊性, 为保证此项工程万无一失, 建议在临时吊杆中间加设几道预备吊杆。

4结语

根据调查, 拱桥吊杆更换施工在国内尚不多见, 像本桥这大跨径的全部更换吊杆的施工规模在国内应属首次, 也为我国类型拱桥吊索更换积累了成功的实践经验, 对其他工程具有一的指导意义。

参考文献

[1]王文涛.斜拉桥换索工程[M].北京:人民交通出版社, 1997:11-12.

[2]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京:人民交通出版社, 1999:120-122.

[3]张立明.Algor, Ansys在桥梁工程中的应用方法与实例[M].北京:人民交通出版社, 2003:36-38.

[4]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

钢管混凝土拱桥柔性吊杆破损分析 篇4

结合钢管混凝土拱桥吊杆的破损状况,通过对吊杆普遍存在的.破损分析,指出钢索破损、锚具破损、防护破损以及短吊杆破损是吊杆破损的主要原因,并介绍双层无粘接HDPE护套、锚头内灌注油脂2种改进设计方法,并提出处理短吊杆防护的新思路.

作 者：张辉 曹锡 张海彦 ZHANG Hui CAO Xi ZHANG Hai-yan 作者单位：张辉,张海彦,ZHANG Hui,ZHANG Hai-yan(西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安,710055)

曹锡,CAO Xi(南通新华建筑集团有限公司北京分公司,北京,100022)

混凝土拱桥技术 篇5

镇西大桥是位于文成县百丈漈水库库区长镇线K5+962处的一座1×65m钢筋混凝土双曲拱桥，设计荷载为汽-15，挂-100，桥梁全长76.5m，桥面净宽4.7m，两侧2×0.3m栏杆，全宽5.3m，矢跨比1/8，三肋两波，主拱圈高度为1.3m，拱上设8个净宽为4.2m的腹拱。桥台为重力式桥台。该桥拱肋采用300#混凝土，拱波、拱板、均为200#混凝土，拱上立柱、盖梁、柱座均为250#混凝土。经桥梁特殊检查，结论为桥跨结构刚度和强度能够满足汽车-15的使用要求，校验系数都接近于1.0，结构的安全储备不大。结构在试验荷载作用下基本完全处于弹性工作状态，主要挠度测点的实测挠度值远小于挠度容许值，满足刚度要求。实测频率大于理论频率，填料对增加结构刚度有一定的效果，实测频率比理论频率为1.08，说明结构处于较好状态。结构阻尼比为0.39，属于小阻尼振动，结构振动衰减正常。实测冲击系数最大为1.18和1.21，均大于按照规范计算的理论冲击系数1.09，安全系数略微偏小为1.24，小于最小安全系数为1.40，结构的安全储备不大，综合评定等级为3类桥梁，需要进行加固。根据现有检測资料及现场勘察，针对桥梁目前存在的影响桥梁安全性、使用性、耐久性的主要病害有针对性的进行维修加固，确保桥梁原设计功能、增强安全性和耐久性，采取更换拱上填料，重建桥面系，拱上填料采用气泡混凝土换填。

一、气泡混凝土特点及公路工程应用情况

①气泡混凝土特点

气泡混凝土，是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。气泡混凝土具有以下特点：

1）轻质性：干体积密度为300-1600KG/M3，相当于普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，可减轻建筑物整体荷载。

2）整体性：可现场浇注施工，与主体结合紧密，不需留界隔缝和透气管。

3）低弹减震性：气泡混合轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

4）抗压性：抗压强度为0.6-25.0MPA。

5）耐水性：现浇气泡混合轻质土吸水性较小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

6）耐久性：与主体工程寿命相同。

7）施工速度快：只需使用简单的机器可实现自动化作业，可实现800米的远距离输送，工作量为150—300M3/工作日。

8）环保性：气泡混合轻质土所需原料为水泥和起泡剂，起泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

9）经济性：综合造价低。

②公路工程应用情况

公路工程主要在新建公路桥台背路基换填，以有效解决软基路段预压不充分遗留的工程沉降问题；在旧路改造的桥台背路基换填，可一次性彻底解决工后沉降引起的桥头跳车问题；在道路扩建中的加宽路基填筑，更好解决新旧路基差异变形问题，并可节省征地，避免拆迁；在山区陡峭路段的路基填筑，避免高填高挖带来的施工技术难题；以及用于地下大跨度结构工程的覆土减荷等以减轻荷重或土压等。

二、气泡混凝土实施效果

镇西大桥加固工程中更换拱上填料采用轻质高强的气泡混凝土，一方面能够减轻主拱圈所受荷载，另一方面还能够有效改善和加强桥面荷载的扩散效应，具体加固工程拱上恒载变化见下表：

对钢管混凝土拱桥施工技术的探讨 篇6

钢管混凝土拱桥具有自重轻、强度大、用料省、安装重量轻、施工简便的优势, 是大跨径拱桥比较理想的一种结构形式。钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的构件, 主要是利用钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态之下, 从而使混凝土的强度得以提高, 塑性和韧性性能得到改善。同时, 钢管内的混凝土可以避免或延缓钢管发生局部屈曲, 保证钢管材料性能的充分发挥。通过钢管和混凝土组合而成钢管混凝土, 不仅可以弥补两种材料各自的缺点, 而且能够充分发挥二者的优点, 因此具有良好的经济效益。

1 钢管混凝土拱桥的优点

1.1 钢管混凝土最适用于轴心受压

在公路和城市拱桥中, 永久荷载占很大比例, 跨度越大, 永久荷载所占比例也越大。合理选择拱轴线, 拱肋所受弯矩很小, 因而可以发挥钢管混凝土抗压承载力高的优势, 取得节省材料的较大经济效果。

1.2 自重小, 跨度大

由于拱肋在第一次成型时仅是空心的钢管拱肋结构, 所以, 与传统的钢筋混凝土拱肋相比, 钢管混凝土拱桥的拱肋吊装重量要小的多。空钢管自重小, 运输和安装也十分方便, 可以节省施工费用, 同时也促进了拱桥向更大跨度的发展。

1.3 具有良好的塑性和韧性

混凝土脆性大, 一旦开裂, 裂缝迅速发展。而注入钢管内部的混凝土则由于钢管侧壁的有效约束改善了混凝土延性差、脆性大的弱点, 表现出较好的塑性和变形能力。此外, 在地震作用下, 混凝土可以吸收能量而不容易丧失承载力, 而且由于混凝土刚度足够大, 钢管不宜产生不可恢复的变形, 从而使其钢管混凝土结构耗能性能好, 具有很好的韧性。

1.4 工期短

钢管拱肋内的混凝土采用了先进的泵送施工方法, 机械化程度高, 和钢筋混凝土相比, 施工快、工期短、综合经济效益高。

1.5 造价低

因拱肋自重减少, 使桥墩荷载变小, 节省了基础费用, 能降低工程造价。

2 钢管混凝土的受力特性

通过研究和实践证明, 钢管混凝土材料是一种很好的承压材料。混凝土在承受压力时, 它的径向变形由于受到钢管的约束而成为三向应力状态, 使其承载能力大大提高。同时, 钢管的套箍作用大大地提高了混凝土的塑性性能, 使得高强混凝土的脆性弱点得以克服。钢管混凝土材料在实践中主要用于受压结构, 其典型的钢材和混凝土材料单轴受压的应力-应变曲线见图1所示。

图2钢管混凝土轴心受压构件

将图2中的曲线分为三段:0a段为弹性工作阶段, ab段为弹塑性工作阶段, bc段为强化阶段。以下便是对这三个阶段钢管混凝土的受力机理进行理论分析。

1) 弹性工作阶段:弹性工作阶段对应图2中的Oa段, N-e接近直线。在弹性工作阶段, 钢材的泊松比在0.25~0.30之间, 而混凝土的泊松比随着应力的增加从0.167~0.5。钢管混凝土柱在受荷初期, 核心混凝土的泊松比小于钢管的泊松比, 钢管的横向变形率小于核心混凝土的横向变形率, 钢管壁和混凝土之间产生拉应力, 有时也呈负紧箍力。此时钢管和混凝土均以承受单向压应力为主。随着荷载的增加, 混凝土的泊松比在不断增大, 而钢材的泊松比变化较小, 在此阶段后期, 当混凝土的压应力达到其单向受压荷载的0.3~0.4倍时, 混凝土的横向变形率将超过钢管的横向变形率, 此时钢管和核心混凝土之间的作用力开始由拉应力转为压应力, 钢管中产生环向拉应力, 而核心混凝土受到环向和径向的压力作用, 加上纵向压力, 则处于三向应力状态。但是此时的横向应力较小, 钢管和混凝土均可以认为在单向应力作用下工作, 反映在N-e曲线上, 钢管混凝土的N-e曲线接近钢管和核心混凝土两种材料的代数和, 呈直线关系, 其斜率较大。

2) 弹塑性工作阶段:弹塑性工作阶段对应图2中的ab段此时钢管进入弹塑性工作阶段, 钢管承受的纵向压应力和环向压应力都在随着荷载的增大而增大。在计算时, 应以双向异号应力状态考虑。核心混凝土由于其泊松比不断增加, 所以其所受到的侧压力也不断的增大, 处于三向受压状态。这时, 由于钢管的弹性模量逐渐变小, 而核心混凝土的弹性模量并未减小, 或者是减小不多, 所以钢管和核心混凝土之间的轴力分配比例不断地变化, 混凝土承受的荷载比例越来越大。这样, 荷载与变形的关系渐渐偏离直线而形成过渡曲线 (图2中的ab段) 。弹性工作阶段所能承受的荷载约为构件破坏值的50%, 弹塑性工作阶段的荷载约为承载力的70%左右;弹塑性工作阶段结束的特点是钢管进入塑性状态, 而核心混凝土的应力接近其轴心抗压标准强度, 承受的外荷载相当于空钢管和核心混凝土单向承受的外荷载之和。

3) 强化阶段:强化阶段对应图2中的bc段构件在强化阶段, 由于钢管已经进入塑性状态, 所以随着外荷载的增加在环向应力不断增加的同时, 其纵向应力不断地减少。此时核心混凝土虽己达到轴心混凝土的抗压标准强度, 但是由于其泊松比不断地增大 (钢管的泊松比进入塑性状态后u=0.5, 此时混凝土的泊松比u>0.5) 。所以紧箍力较前面阶段有所增强, 使核心混凝土的承载力大大提高, 不仅承担了外荷载增量产生的压应力, 还承担了钢管塑性后卸载产生的应力。这一部分, 基本上与钢管的纵向承载力相抵, 所以这时的荷载-应变曲线成水平或者是斜率很小的上升段。对含钢率较高的第三类杆件, 则类似于钢结构有明显的强化作用。至于轴心受压的钢管混凝土短柱, 荷载应变曲线几乎不下降, 有些实验还会出现钢管凝土短柱压不坏的情况。

3 钢管混凝土拱桥施工流程

某钢管混凝土拱桥施工过程为:支架上现浇拱脚和纵梁、端横梁部分跨中横梁混凝土, 并张拉部分预应力钢束、吊装钢管拱肋、合拢拱肋、安装风撑、安装吊杆、灌注钢管拱肋混凝土、吊装横梁、浇筑横梁与纵梁间湿接缝, 并张拉部分纵横梁预应力钢束、第一次吊杆张拉、拆除支架及临时支墩, 吊装桥面板、张拉横梁剩余钢束及纵梁钢束、吊杆第二次应力张拉、桥面铺装及防撞墙护栏施工、吊杆第三次应力张拉及调整。

3.1 空钢管阶段

拱肋钢管采用Q345D钢材。钢管的制作在室内分2 m一段卷制焊接, 运至施工场地焊接, 在钢管拱预制场进行试拼, 对接无误后再进行喷铝等防锈处理。空钢管的架立采用满堂支架安装, 如图3所示。先吊装两边段拱肋就位, 再吊装中间段进行合拢, 每一孔吊装完成后及时安装缆风, 保持钢管拱肋的稳定。待标高、线形调整合理后, 浇筑拱脚处承台混凝土封拱脚, 再安装横撑固定拱肋。

3.2 浇筑钢管混凝土阶段

拱肋钢管内填充C50微膨胀混凝土, 严格控制混凝土的流动性、配合比、坍落度、水灰比、入仓温度。80 m拱肋混凝土的灌注分三次进行, 先灌注下弦, 再灌注上弦, 最后灌注缀板。50 m拱肋混凝土采用由两端拱脚同时泵送, 两片拱肋同时进行, 以免发生较大的横向位移, 如图4所示。拱脚预留压浆孔, 一次泵送完成, 在拱肋上最高处预装一个排气 (排浆) 孔。混凝土泵送至排气孔有均匀散落的骨料时为止。泵送混凝土的整个过程对拱肋进行线形监控。

3.3 安装横梁阶段

横梁为预制箱型预应力混凝土构件, 先浇筑立柱顶横梁, 再架设吊杆横梁。先在拱肋上穿吊杆, 用两台吊车把横梁吊至预定高度, 将吊杆穿过横梁, 调整横梁高度、吊杆张拉力, 直至满足设计要求。横梁吊杆的架设顺序会影响到拱肋的变形, 故横梁吊杆的架设从边吊杆开始, 隔吊杆安装一个横粱, 吊装完中吊杆处横梁后再吊其他吊杆。

3.4 安装桥面板等桥面系阶段

桥面板采用分批、分型号安装。桥面板纵横接头之间预留了后浇接缝, 并将纵向接缝钢筋与横梁预埋筋、铺装层钢筋焊接成整体。

3.5 成桥阶段

待桥面板接缝浇筑完成后, 现浇桥面混凝土并铺筑沥青, 安装护栏、照明灯等附属设施。

4 施工监控

将该桥按结构共划分14个施工阶段。施工监控主要是对施工阶段关键数据的测量和控制, 主要包括变形监控、索力监控等。

4.1 变形监控

拱肋变形观测点布置在1/4吊杆及拱顶处, 全桥共布置12个拱肋变形观测点。图5、6分别为主拱上游侧拱肋L/4处和拱顶位移实测值与计算值对比图, 从图中可以看出, 监测结果与理论有限元计算结果基本符合, 主拱拱肋测点监测的线形合理。拱顶最终位移与预拱度比较接近, 达到了设计的要求。

4.2 索力监控

钢管混凝土拱桥系杆, 拉力是用来平衡拱脚的推力, 是拱桥的重要构件。为保障拱肋内力分布处于最佳状态, 系杆的拉力应满足各个施工阶段设计要求。因此系杆拉索是施工监控实施中监测与调整的重要参数之一。索力量测效果将直接对结构的施工质量和施工状态产生影响。表1为系杆索力的监控结果与理论值的比较。从表1中可以看出, 施工监控的结果与计算分析的基本吻合, 达到了预期的监控目标。

5 总结

钢管混凝土拱桥是一种结构轻巧、形式多样、美学效果良好的桥梁结构, 在今后桥梁工程中必将会更加广泛的应用。但钢管混凝土拱桥的施工关键技术的系统研究工作较少。因此, 加强施工技术管理和关键技术创新是未来钢管混凝土拱桥研究的重点。

摘要：钢管混凝土拱桥在城市道路建设中是一道亮丽的风景线, 具有造型美观、工期快、跨度大的功能。本文就钢管混凝土拱桥的受力特点和施工关键技术进行了探讨。

关键词：钢管混凝土,拱桥,施工

参考文献

[1]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]胡曙光, 丁庆军.钢管混凝土[M].北京:人民交通出版社, 2007.

钢管混凝土系杆拱桥施工技术 篇7

近年来, 钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、省建材等优点, 被广泛应用于公路工程。但该桥型技术复杂, 施工难度大, 已经暴露和潜在的问题还很多, 亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善, 本文将结合工程实践就有关问题做简要阐述。

2 钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策

2.1 支承系统

2.1.1 功能

系杆拱桥支承系统宜选用WDJ齿碗扣型多功能支架, 该系统具有支架竖向组合微调功能, 主要以工具支架和特制微调座组成。

2.1.2 地基处理

WDJ齿碗扣型多功能支架必须搭设在经处理的坚实地基上, 地基须高出原地面0.5~0.8m, 做好防水, 避免雨季浸泡。在立杆底部铺设垫层和安放底座, 垫层可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的钢筋混凝土或厚度≮5cm的木板。

2.1.3 预压

支架使用前须全程预压, 不能以一孔预压取得的经验数据推概全桥。静压5d (120h) 以上及达到沉降稳定状态2d (48h) 以上, 沉降稳定标准:24h沉降不超过1mm。

2.2 主拱肋拱轴线控制系统

2.2.1 以激光照准和精密测标组成定位系统;监测项目为拱肋的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降。

2.2.2 建立测量控制网

在每节拱肋端头设置固定的测量控制点, 控制点设在拱肋中线位置。施工放样及检查都采用全站仪进行, 每架设一节段拱肋, 对全部控制点都要进行观测。此外, 对拱座的偏位进行观测。钢管拱对温度, 特别是日照影响非常敏感。为了减少温度和日照对线形控制的影响, 标高的测量包括合拢时间都安排在凌晨。

2.2.3 施工控制

在扣索塔架顶部设有扣、锚索调整装置千斤顶, 通过改变扣索的张力, 并采用在拱段之间的内法兰盘接头处抄垫钢板的方法, 来实现拱段接头标高的调整 (跨径较小的拱肋可利用WDJ支撑系统高度及其竖向微调功能实现) 。

设置临时横撑固定拱肋。每架设一节拱肋, 就利用钢管拱的横联钢管临时焊接固定上下游拱肋, 特别是在合拢段基肋端一定要设置临时支撑。

在焊接拱肋接头外包板时, 对称布置的焊缝, 采用成双焊工对称施焊, 这样可使各焊缝所引起的变形相抵消;非对称焊缝, 先焊缝少的一侧, 这样可使先焊的焊缝变形部分抵消。

为保证钢管拱在吊装过程中的横向稳定性, 在每吊装一节段拱肋时, 采用通过对称设置两道浪风绳来调整和控制拱段就位中线位置, 减少拱肋自由长度, 增大横向稳定。控制浪风绳长度基本相同。

2.3 钢管混凝土配制

2.3.1 选材

设计高性能微膨胀混凝土应选择525R早强型水泥为主体, 其用量不宜过大, 初凝时间以8~12h为宜。

配制高性能微膨胀混凝土须使用干净的河砂并严格控制云母含量、硫化物含量、含泥量和压碎值, 一般选用细度模数2.6-3.1的中砂为宜。不宜用砂岩类山砂、机制砂、海砂, 此类砂对混凝土的膨胀率影响极大。

粗骨料石质对高性能微膨胀混凝土影响很大, 主要体现在骨料一砂浆界面粘结强度、骨料弹性模量和骨料强度。在考虑混凝土可泵性的同时, 要考虑混凝土的早强性和后期强度。碎石需二次破碎, 使其基本无棱角, 并减少针片状颗粒的含量。选用时应严格控制含泥量、强度、弹性模量和粒径≤30mm。

粉煤灰与水泥“二次水化反应”产生的凝胶封堵了混凝土的毛细管路, 增强了密实性, 提高了耐久性。“二次水化反应”只有Ⅰ级粉煤灰和磨细粉煤灰可以彻底完成:“使混凝土升温降低15%~35%;应严格控制粉煤灰SO3含量, 以0.5%~1.5%”为宜;粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》规定。

选择外加剂一定要经过多次试验。试验表明, 缓凝型减水剂会降低混凝土膨胀率, 所以应反复试验, 膨胀率合适才可使用;高效减水剂还应具有缓效凝作用和缓凝剂掺配作用, 且是非引气型、低气泡减水剂;其质量应符合现行标准《混凝土外加剂》规定。

膨胀剂在有钢管约束条件下, 在结构中建立0.2~0.3MPa预应力, 可抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力, 从而提高抗裂能力。选择时一定要多试验几个品种, 膨胀剂应对混凝土后期强度及质量无害, 与所用水泥适应性好。我国主要使用U型膨胀剂、复合膨胀剂及明矾石膨胀剂。

2.3.2 设计高性能膨胀混凝土的三个问题

混凝土施工可按一般高性能混凝土设计方法进行配制强度计算, 不必计算后将强度提高一个等级作为配制强度, 关键在于施工配合比的施工现场验证。设计时应严格控制水灰比, 将其确定为定值。

混凝土是采用钢管中顶升灌注, 粗骨料在顶升过程中不能因自身重力而下落, 否则会造成顶升压力过大而失败。在设计混凝土配合比过程中碎石应稍微呈悬浮状态, 不能下沉。所以该种混凝土的砂率可提高一些。

许多工程实践认为钢管混凝土设计为微应力时, 限制膨胀率28天内应控制在 (2~6) ×10-4的范围内是合理的。

2.4 主拱肋钢管的拼装

2.4.1 钢管拱肋的制作

钢管拱主弦管直径>600mm采用螺旋焊管。宜选用具有CAD加工设计技术和成功经验的厂家;单元阶段制造好后在工厂进行平面和立面组拼检查;螺旋焊管弯曲成型在中频弯管机上进行, 采用埋弧自动焊;腹板安装采用CO2气体保护焊;单元阶段焊接完成后, 若与理论线形不符, 可用“火工矫正法”矫正。钢管拱单元阶段制好后运至工地组焊成吊装段, 运至施工现场, 最后用跨墩龙门吊机或其它起重设施将吊装段吊上桥组装。为便于调整拱肋预埋段制造、温度引起的偏差, 钢管制造在工厂时, 拱脚预埋段与拱中段之间预留80mm调整量;拱肋合拢锁定温度为10~15℃。

2.4.2 钢管拱肋单元构件的防护

预拼成型的安装节段必须对接口进行地面预接和必要的技术处理, 拱肋每一个吊装阶段之间采用内法兰连接, 法兰间可抄垫钢板进行微调;单元制造阶段之间采用临时外法兰连接。

2.5 空腹式端横梁浇筑工艺

端横梁为封闭式变断面空心梁, 其施工有两种方法:一种方法是采用木模或其它一次性芯模, 不考虑翻番周转, 此类模板只侧重考虑其强度, 满足混凝土几何尺寸需要即可;另一种方法是采用钢模或其它可周转性芯模, 浇筑混凝土时在梁顶预留“天窗”, 待拆除芯模后再二次浇筑混凝土, 将天窗堵死, 但应注意两期混凝土的结合牢固问题。

2.6 钢管混凝土“紧箍效应”落空

由于施工工艺和混凝土收缩, 混凝土总是无法完全充满钢管, 使得“紧箍效应”无法实现, 混凝土达不到三轴压缩的理想效果。防治该问题的一般方法有两种:

预防。微膨胀混凝土随着龄期增长, 混凝土的收缩仍然不可避免, 为防止这类问题发生, 在混凝土配合比设计时, 在添加UEF微膨胀剂的同时增添“聚丙烯腈纤维”。

处置。待混凝土大于28d龄期后, 用小锤对拱肋进行全面敲击检查, 发现空隙, 则确定准确位置, 钻孔并压注环氧树脂水泥浆进行补救。

2.7 吊杆处系梁纵向钢筋的处理

系梁钢筋是通长的, 而结构设计需要吊杆穿过系梁, 如此以来, 系梁纵向通长钢筋就必然被截成数段, 势必影响结构受力, 为解决这一矛盾, 可采用于吊杆处设置“方形环筋”, 系梁纵向钢筋截断后分别与其焊接, 吊杆在其方形环筋中穿过。这样, 即可以保证系梁纵向通长钢筋的连续, 又可以保证吊杆与系梁联结位置准确。

2.8 横撑与拱肋节点处应力集中的预防

为避免钢管横撑与主拱肋结合部, 在使用环境中开焊, 影响桥梁整体性能, 一般采用在其结合部增设4个加强联结钢板, 按90o间隔均匀布设, 焊接牢固。

结语

钢管混凝土拱桥拱肋安装施工技术 篇8

1. 施工工艺。

该桥采用先桥后拱的施工方法, 拱肋安装采用支架法, 即在已经施工完毕的系杆梁上安装钢管支架, 钢管柱顶端设置横梁, 横梁上安装千斤顶以便调整拱肋标高, 拱肋节段在相应位置处设置临时调平支座, 以便能够稳定地直接支撑在支架横梁的千斤顶上。拱肋节段吊装采用两台250吨履带吊抬吊和一台450吨履带吊吊装。

2. 施工测量控制。

测量控制为拱肋吊装的核心工作, 拱肋安装都是高空测量, 并且需要控制拱肋的三维坐标, 为了能够准确、直观、快捷地跟踪测量来指导拱肋安装就位, 安装过程中采用两台经纬仪和一台全站仪分别监控拱肋前端的3个坐标参数。拱肋安装中的三维坐标 (X、Y、Z) 控制, 如果直接采用测量坐标控制, 不仅对测量仪器有很高的要求, 并且对测量数据的结果还得进行计算转换, 不能很直观地指导拱肋的调整, 并且不能在拱肋调整过程中对其进行跟踪监控, 这样大大地降低了拱肋安装效率。根据现场具体的施工条件和项目部所拥有的测量仪器, 把三维坐标很形象地分解为拱肋的轴线、端线、标高的控制, 这样对这3个参数的控制可以用常规测量仪器进行跟踪测量, 根据每个参数的测量数据可以很直观地指导拱肋就位调整, 很大地提高了拱肋安装就位的速度和施工效率。轴线测量:拱肋吊装前, 在系杆梁上放样出拱肋轴线的投影, 安装拱肋时, 把经纬仪架立在一个能看见拱肋前端轴线地方的拱肋轴线投影上 (因为拱肋支架连接系较多, 大部分地方都无法看见拱肋前端的轴线, 必须选择一个能看见的并且仰角不大的地方) , 并且把经纬仪的方向锁定在拱肋轴线方向上。在拱肋前端轴线观测处贴上20 cm长的尺子, 尺子中间与拱肋轴线重合, 这样就可以很直观地跟踪指导拱肋的轴线调整。标高测量:按照常规, 通常采用水准仪结合大钢尺进行倒尺测量较高结构物的标高, 但是这种方法受限条件比较多。例如:风大不能测量;如果所测拱肋管口下端有竹靶、连接系等障碍物不能测量;每次拉尺子的松紧情况不一样也对测量数据影响较大, 每次测量的数据存在浮动性, 准确性不高, 工作效率不高。根据设计, 拱肋安装对轴线和标高的要求较高, 为了能够很好地满足精度要求, 结合项目部现有条件, 采用全站仪和反光贴测量标高, 这样就能快捷、准确地测量出拱肋标高。端线测量:在沿相应安装拱肋的前端放样一条垂直于拱肋的直线的两点, 经纬仪方向锁定在与所放样直线方向一致时即可观测出端线的位置。端线测量主要针对于拱肋预埋段及与预埋段相连的节段安装的测量控制, 其他节段由于经过预拼, 只要第一段的端线控制到位, 其他节段只要标高控制到位, 端线误差基本都在±5 mm范围内, 对拱肋线型控制没有影响, 端线测量只是作为一个复核工作。

3. 拱肋安装调整方法。

第一, 拱肋捆绑。关键控制点:拱肋左右必须调整水平, 坡度必须调整到设计坡度。第二, 调整就位。拱肋安装就位的顺序为:拱肋后端与上一节拱肋顺接→→拱肋前端调整就位→→对拱肋进行固定→→吊车的摘钩解绳→→临时风撑安装。调整方法:轴线调整、标高调整。

4. 拱肋安装的重点、难点工作。

整个拱肋吊装过程中, 有几个重点和难点工作, 这几个工序如果控制不好, 则安装就位就会较难, 耗费时间和机械台班多, 还会影响到其他拱肋节段的安装, 所以要把这几个点控制好, 这样, 整个拱肋安装过程就会容易。几个重点、难点分别是:预埋段、与预埋段相邻节段和合拢段的安装。预埋段是比较特殊的节段, 由于预埋段安装是在拱脚最后一次浇筑混凝土之前, 并且受拱脚里其他预埋件的影响, 不能进行整体安装, 只能进行单根钢管安装。钢管的位置、轴线、端线、标高、坡度都得安装准确, 每一根安装完毕后必须进行固定, 以防止安装相邻其他钢管时影响已经安装就位的钢管。所有钢管安装完毕后, 再进行连接系的焊接。浇筑混凝土之前必须再对整个预埋节段进行加固, 以防止浇筑拱脚混凝土时影响已经安装就位的拱肋预埋段。由于预埋段与其相邻节段无法进行预拼, 为了防止预埋段出现的偏差, 相邻节段的主弦管都留有余量。安装前首先把该段拱肋调整至设计坡度, 测量出端线的余量, 计算出需要切割的余量, 在拱脚预埋段主弦管上进行画线, 把该段拱肋吊下至地面, 在预埋段上进行余量切割, 再次进行吊装调整到位, 再次测量端线, 如果端线还不满足设计要求, 必须进行二次余量切割。由于第一次就位时存在余量, 不能完全安装就位, 对余量的测量不能够很准确, 为了安全起见, 计算余量相对保守, 如果没有切除到位, 可以进行二次切除, 如果余量切除过多就比较麻烦, 严重的可能导致该节拱肋报废, 所以此节拱肋的安装一般都进行2次余量切割。根据已建成的其他同类型桥的经验, 此节拱肋的吊装也至少进行2次或者更多次的余量切割。合拢段两端拱肋都安装完毕后, 经过多次准确的测量, 保证测量数据准确无误后, 再根据测量数据进行合拢段余量的画线切割。由于高度太高, 并且要保证测量数据的准确性, 必须采用多种测量方法进行测量, 如果所有测量数据一致, 证明测量数据准确。根据现场条件, 采用红外测距仪进行测量, 用全站仪进行复测。由于钢管热胀冷缩性能比较显著, 测量和吊装工作都必须选择在温度较低的时候进行, 以保证拱肋能够正常合拢。

混凝土拱桥预制拱肋吊装施工技术 篇9

由于拱桥桥身自重较大且施工精度要求严格, 箱形拱桥的吊装是施工过程中的难点。目前, 通用的箱形拱桥吊装方法主要有支架施工和无支架施工两类:支架施工主要针对现浇混凝土拱桥, 其施工工期长, 可能造成环境污染且施工人员安全无法有效保证;无支架施工包括缆索吊装、转体施工和竖直提升等方法[3], 缺点主要是安装主索塔、锚碇、扣索等困难。

利用浮吊技术, 形成了以拱肋预制场预制和混凝土拱桥支架预拼装为主要特点的新型施工工法, 该工法获得高度认可。

1 工程简介

该改建工程是在原桥下游新建一座与原桥外观相似、结构相同的主跨为三孔中承式 (L=108m) 钢管拱和两边跨上承式 (L=62m) 砼箱肋拱姊妹桥, 路线全长1072.98m, 其中桥梁长为584.44m, 主拱肋拱轴系数m=1.347, 净跨径为108m, 净矢高27m。本桥边拱肋为钢筋混凝土 (C50) 拱肋, 共计4片, 单片118.2m3。按照设计图将每片拱肋分为5段3种规格预制, 其中拱脚段1两节 (1-1、1-2) , 拱段2 (2-1、2-2) 两节, 中间拱段3一节, 如图1所示。

2 施工工艺流程

2.1 工艺原理。

单片拱肋预制分5段, 按照设计拱度在预制场预制;水中插打钢管作临时支架, 支架上用钢板搭设工作平台;浮吊按照设计吊点准确停靠, 垂直起吊拱肋节段, 浮吊移动至既定位置, 将拱肋节段在拼装支架上停留, 施工人员在支架平台上用方木、千斤顶按设计线型、高程进行控制并辅助合拢, 合拢拱肋采用从拱脚向中部对称安装的方式, 如图2所示。

2.2 施工工艺流程

2.2.1 水中支架搭设。

拱肋安装采用搭建水中支架, 在支架上安装预制节段的方法进行。由于节段重量轻, 临时支架采用插打钢管支架, 按图3所示。采用φ630-10螺旋钢管作立柱, 20#槽钢作平联及剪刀撑;立柱顶设双40#工字钢横梁, 横梁上方拱肋位置布2道双56#工字钢纵梁。

2.2.2 拱肋预制。

拱肋在预制场预制, 首先进行场地基础填筑, 用C15砼配置部分钢筋制作台座;表面铺装δ6钢板, 按照设计坐标用电脑精确放样, 底面精心磨光, 涂隔离层, 侧板采用钢模板, 用上下拉杆定位。拱肋段的线形、长度和断面尺寸应精确控制。利用砼罐车及预制场龙门架上的电动葫芦和料斗进行浇注, 砼的现场振捣严格按照规范进行。

2.2.3 浮吊吊装及合拢。

浮吊基本数据如表1所示, 要求其各项性能指标可以完全满足本次吊装的需求。利用浮吊船运输已预制好的拱肋, 采用单台浮吊进行吊装作业。安装边拱肋时, 按照设计吊点准确停靠, 垂直起吊拱肋节段, 浮吊移动至既定位置, 将拱肋节段在拼装支架进行安装。

(1) 拱脚段1。将拱脚处清理干净, 埋置2cm钢板, 预埋件采用400×400 (mm) 、δ25钢板, 背后焊接δ20锚固钢筋3对, 预埋件与承台钢筋焊接, 在δ25钢板前绑扎1块同样大小的δ50木板做工后封闭砼保护层。拱箱节段垂直起吊后, 将拱段端部缓缓向拱脚侧移动, 直至端部与拱脚相连接, 拱段下部顶住拱脚底边, 拱段两边与拱脚处的两边线对齐;逐步调整前后浮吊吊索, 使拱节段达到设计预拱度, 指挥拱肋缓慢向限位工字钢靠拢并贴牢。

在拱肋移动过程中, 注意不可将拱肋节段猛烈撞击限位工字钢, 以避免支架发生变形, 或者因水平撞击力过大造成临时墩剧烈晃动。当拱段节段接近控制轴线时, 从拱肋端部下口的中线位置悬挂线锤, 指挥浮吊使线锤中心逐步向临时墩顶的拱肋轴线靠拢, 同时用全站仪测定拱段接合处高程, 当基本吻合后, 使钢丝绳受力缓慢转移至临时墩上进行临时锁定拱脚节段。当钢丝绳受力全部放松后, 用全站仪复测拱段接合处高程及拱轴线, 高程较设计高程抬高20cm, 以便顺利对接。确认拱段顶高程偏差符合设计要求后放置方木、千斤顶, 用木楔子配合楔紧, 焊接钢筋固定。

(2) 拱段2。拱段2的吊装首先要保证与1的拼装处符合要求。测量人员事先在两段接合处刻划拱轴线。浮吊将拱段2垂直吊装, 缓缓移动拱段, 将拱段举高至超过接头标高, 然后缓慢下降, 尽量保持拱段的拱轴线在正确的位置上, 直至伸入顺水流方向的限位工字钢内。在与拱脚段1的接合处, 现场操作人员通过指挥浮吊保证两拱段两边与底边对位, 对位后立即用千斤顶、方木辅助固定。

在支架平台上用方木、千斤顶按设计线型、高程进行合拢。合拢施工选择气温15~22℃, 合拢采用楔形木楔紧后再进行钢结构焊接。必要时采用40b工字钢作劲性钢构临时固定, 防止施工中出现位移。

拱段2的另外一边, 利用垂球保证拱段中心在拱轴线上;通过控制浮吊吊索保证端头较设计高程抬高10cm, 以便与中间段顺利合拢。当发现两边与工字钢距离相差超出设计允许值, 用葫芦对其矫正。当拱轴线位置对应, 两边无倾斜时, 全站仪复测符合设计精度时, 立即用千斤顶、方木辅助固定。拱段2吊装图4所示。

(3) 中间段3。中间段顺利合拢是整个拱肋吊装的关键。为减少安装误差, 宜在安装合拢段前反复测量两个边段的端口尺寸, 若偏差均能符合规范要求, 可依据实际的边段端口尺寸, 对合拢拱段的尺寸进修正。同时还需要考虑温度的影响, 宜在设计温度16~22℃进行合拢段的安装。测量人员事先在拱段2刻划出拱轴线及两边线, 顺水流方向两边预留5cm焊接工字钢, 以粗调中间拱段拱轴线。浮吊将中间拱段垂直起吊, 在现场操作员的指挥下, 平移到两边工字钢中间, 将拱段缓慢地垂直放下, 尽量保持拱段拱轴线在正确的位置上。当放到底边的找平钢板处, 操作人员用葫芦等工具保证中间拱段与两边拱段的准确对位, 复测拱顶轴线和拱底轴线。当拱肋标高、纵横向偏位均符合规范要求并确认无误后, 立即用千斤顶、方木辅助固定, 焊接钢筋将方木处固定。

(4) 拱肋合拢。缓慢调节拱肋两边千斤顶支撑高度, 达到拱肋无倾斜情况, 逐次缓慢减少预留高度。全站仪复测, 当各拱肋中心均在拱轴线位置, 在千斤顶辅助下逐渐合拢, 高程符合设计要求时, 将各处的钢板焊接 (包括拱脚处) , 用C50混凝土浇筑封闭。

3 质量控制与效益分析

3.1 质量控制

3.1.1 水中支架搭设。

φ630-10螺旋钢管采用90k W震动沉桩锤震动沉桩, 至反复震动10min以上, 钢管不再下沉时, 视为沉桩到位。如果河床底基岩裸露或覆盖层浅薄, 可将钢管插打至不再下沉后, 用钢结构同周围钢管相连, 再向桩周围抛填片石2m厚以上, 必要时在桩周围灌筑不少于50cm厚水下砼。

3.1.2 拱肋预制。

拱肋在预制场预制, 钢筋混凝土预制拱圈外形轮廓清晰顺直, 表面平整, 施工缝修饰光洁, 一般不应有蜂窝麻面, 无表面受力裂缝或缝宽不应超过0.15mm, 预制拱圈的质量检测标准如表2所示[4]:

砼浇注严格按照规范进行, 要求振至表面泛浆, 不再冒气泡, 砼不再下沉, 现场准备小振动棒, 配合附着振动器施工, 使用振动棒时应避免接触预应力筋。

3.1.3 拱肋吊装。

吊装拱肋的主要质量控制内容是安装接头的标高和拱肋轴线偏位, 一般控制要求如表3。

3.2 效益分析

3.2.1 本工法工艺简单。

在预制场预制拱肋吊装节段, 可以充分利用先进设备, 提高施工机械化和自动化程度, 节省大量支架和模板材料。

3.2.2

相对于成熟的缆索吊装工艺, 本工法既节省了主索塔的繁琐安装过程, 又省去了缆索吊装的主索塔、起重索、牵引索的受力分析与计算;同时, 主索地锚、侧揽风的地锚工程无需建设, 创造了巨大的经济价值。

3.2.3

支架现浇法虽可节省预制场的投入, 但一跨费用仍然高;采用本工法经济效益显著。

3.2.4

支架现浇法安全控制难点多, 一跨工期约100天, 存在安全隐患多;本工法一跨工期约50天, 安全性好, 并且能够确保质量, 满足设计要求, 社会效益显著。

结束语

由于目前箱形拱桥吊装方法 (支架施工和无支架施工) 存在一定缺点, 该改造工程, 形成了一套新型箱形拱桥吊装技术, 该方法以拱肋预制场预制和混凝土拱桥支架预拼装为主要特点, 主要包括水中支架搭设、拱肋预制、浮吊吊装及合拢等工序, 该施工工法具有良好的经济效益和社会效益。

摘要：由于拱桥桥身自重较大且施工精度要求严格, 箱形拱桥的吊装是施工过程中的难点。利用浮吊技术, 形成了以拱肋预制场预制和混凝土拱桥支架预拼装为主要特点的新型施工技术, 从水中支架搭设、拱肋预制、浮吊吊装及合拢等阐明了该工法的施工工序, 实践证明, 该工法具有良好的经济效益和社会效益。

关键词：混凝土拱桥,拱肋,吊装

参考文献

[1]姚庆.大跨度拱桥施工受力分析与控制[D].西安:长安大学, 2007.

[2]刘兴臣.大跨度箱型拱桥缆索吊装施工过程监控[D].成都:西南交通大学, 2008.

[3]全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会.公路工程管理与实务[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

混凝土拱桥技术 篇10

关键词：下承式拱桥 跨高速公路施工 施工安全控制

1 工程概况

宁启复线电化工程新建跨京沪高速公路特大桥全长1946.56m。其中主墩26#～27#墩采用下承式 1-64m钢管混凝土系杆拱跨越京沪高速公路。系杆拱全长67m，计算跨度64m。矢跨比为1/5，拱肋矢高12.8m。拱肋采用二次抛物线形。设计拱轴线方程为：Y=-（X-32） /80+12.8。拱肋设计为平行拱肋，拱肋截面采用哑铃型钢管混凝土截面。拱肋内采用C50无收缩混凝土填充。两拱肋之间共设3道横撑，拱顶处设一字撑，拱顶至拱脚间设2道K型横撑。横撑钢管内部不填混凝土，其外表面须作防腐处理。全桥共设吊杆7×2=14组，吊杆见顺桥向间距为7m。每根吊杆索体由73根φ7高强度低松弛镀锌平行钢丝束构成，索体采用PES低应力防腐索体，并外包不锈钢防护。系梁采用单箱三室预应力混凝土箱形截面。

2 施工工艺

该梁采用先梁后拱的施工方法。跨越高速公路处系梁搭设门式支架，高速公路两侧采用满堂碗扣支架，支架搭设预压、钢筋绑扎、拱脚安装完毕后进行系梁混凝土浇筑。张拉首批钢绞线。吊车上梁，在系梁上搭设分离式支墩并分节对称吊装钢管拱肋加以焊接，选择合适的温度进行拱肋合拢段焊接。最后从拱脚向拱顶分次将混凝土连续泵入钢管拱内。

3 施工流程

施工准备→地基处理→搭设系梁支架→模板安装→钢筋绑扎→预应力管道安装→拱脚定位安装→系梁混凝土浇筑→张拉系梁第一批预应力筋→在系梁顶搭设支架→ 拱肋安装→拱肋混凝土压注→拆除拱肋支架→吊杆安装及张拉→拆除系梁临时支架→张拉系梁第二批预应力→转入桥面系施工。

4 施工难点

4.1 高速公路门洞支架搭设安全控制 跨京沪公路特大桥位于扬州市江都双沟、丁伙镇境内，新建桥梁位于既有宁启线跨京沪高速公路大桥北侧约100m，呈近东西

走向跨越京沪高速公路，跨越处高速公路里程为K965+

400，桥位处京沪公路现状为双向四车道，中央分隔带宽3m，路基全宽28m，净高5.5m。此段高速公路为填方路基，路基高度1.5～2.5m。规划为双向八车道，规划路基宽度为45m，为国家南北运输主要交通要道，车流量大，确保高速公路行车安全，该部编制专项交通施工组织方案报由主管交通部门审批。

4.1.1 跨京沪高速门洞支架施工高速公路安全疏导。现浇梁施工需要搭设支架门洞。在不中断行车的情况下设置双向4门洞（上下行分别封闭超车道及行车道）施工。施工时上下行各设置2个行车门洞。门洞立柱采用混凝土条形基础，基础上方搁置8根钢管桩，钢管桩上面布置2根40a工字钢下横梁，下横梁上面布置40a纵向工字钢分配梁。工字钢上面铺设绿网及竹胶板，竹胶板上面铺设槽钢（E10）；槽钢上面铺设方木。且在工字钢上面搭设防护栏杆（钢管采用φ48*3.5mm，高度1.2米）。

施工前在道路两侧设置“前方道路施工，车辆减速慢行”标认牌及限速牌。通过网络或传媒向社会公布京沪高速公路扬州段里程K965+400施工。支架净空高度为5.8m，通行道宽度分别为4m、5m，施工时禁止超高车辆进入该段路面。车道由宽变窄处设置引道防撞筒，同时增加导速牌。

对于施工中占用车道还应在公路上严格按要求设置警示牌、限速牌、减速带、防撞墩及太阳能频闪灯等设施，将频闪灯设置在门洞的四周。同时在京沪高速公路与宁通高速公路交接处及京沪高速公路真武站收费站设置交通告示牌，通过语音播报和LED屏播报，提示行驶车辆司机：前方京沪高速公路施工，请超宽、超高车辆绕道行驶。并在防撞墩和混凝土基础上粘贴反光材料以防止可能的撞击。在支架基础两侧设置砼防撞墩。

4.1.2 跨京沪高速门洞支架安全防护。跨京沪公路专项方案经监理、业主审批后，报省高速公路指挥部及相关管理单位，方案经批准后按程序施工。上（下）行中支墩及边支墩同步施工：按照高速公路要求，设置施工标志。防护人员身穿防护服，携带通讯器材进入施工现场，实行施工防护。封闭高速公路上（下）行的超车道、行车道及应急车道，车辆在下（上）行超车道通过。架搭设完毕后开通车道，封闭部分应急车道。

支架上部铺装：按照高速公路要求，设置施工标志。防护人员身穿防护服，携带通讯器材进入，实行施工防护。

安装防护栏杆：防护栏杆采用φ48mm的钢管制作，钢管直接焊接在工字钢上面，栏杆横立杆采用标准扣件连接，栏杆安装完毕后，安装绿色防护网。

防护支架的拆除：按照高速公路要求，设置施工标志。防护人员身穿防护服，携带通讯器材进入施工现场，实行施工防护。封闭高速公路上（下）行。防护支架的拆除应在统一指挥下实施施工，按后装先拆、先装后拆的顺序及下列安全作业的要求进行。

支架搭设前，组织相应的技术管理、安全管理人员及作业班组人员进行安全培训，并认真交底，让每个人心中都了解施工中的注意事项，确保施工中的安全。防护支架搭设必须按照施工组织设计图纸搭设，不得改变支架结构。防护支架搭设完毕或分段搭设完毕，应对其工程的质量进行检查，经检查合格后方可交付使用。

4.2 拱肋吊装安全控制

4.2.1 搭设支架。搭设支架之前，先做好临边防护及高空坠落安全防护措施。根据拱肋分段，共分为四段，在每个接头处设一支架墩，支架墩在已浇注成形的系梁上。支架墩采用Ф529钢管柱，先在场地上拼装完成后吊至支架墩预埋钢板上焊接固定。柱与柱横向之间采用L75*5角钢连接拼装。浇筑之前，在支架墩两侧向埋设专用地锚，将支架墩顶部拉住，加强稳定，纵向也以钢丝绳拉住，以抵抗架拱时的纵向推力。在支架上安装钢管拱时，支架的纵向刚度一般不会太大，拱的轴向刚度较大，因而纵向温度力很大，如联结过强，则易导致支架前倾，不利于稳定，所以联结应适度，使拱肋前端自由变形，掌握其规律，加以控制。架设单元体时，应根据时间、温度确定其温度变形的方向，预设一反向预偏量，保证其方向在合龙温度时正确，否则其调整相当困难。另外在单元体安装时，应有意识地向横向外侧预留一预偏量，以抵消横向联结系焊接时向内的收缩。

4.2.2 拱肋的安装。拱肋吊装根据现场实际情况采用汽车吊吊装。拱肋起吊采用两点吊，两吊点的重心与拱肋重心一致。在前吊点设一倒链用于调整拱肋俯仰的角度，为减少高空作业的工作量，在拱肋起吊离开地面时即将拱肋的俯仰角度调整与设计相符。

拱肋合拢前为简支体系，为抵抗拱肋所受的横向力，拱肋两侧需及时设置缆风绳以确保拱肋的稳定。拱肋承受的横向力主要来自风力，拱肋一般迎风面积较大，根据施工所处地区不同设置不同大小的地锚或锚锭。

5 结语

通过跨京沪高速1-64m下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工流程和施工安全监测，使成桥后的技术指标均满足相关规范要求，现场施工安全掌控有效，平安高效完成系杆拱施工。

参考文献：

[1]薛新技.钢管混凝土拱桥的施工控制[J].铁道建筑，2006（12）.

[2]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）[S].

[3]项景明.钢管混凝土系杆拱施工施工的过程控制[J].铁道建筑，2010.

钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工技术 篇11

祁家黄河大桥主桥采用净跨180 m钢管混凝土上承式拱,桥梁全长248.06 m,桥面宽度为12 m。该桥为国道213线重点工程,是连接甘肃永靖县—东乡县的控制性工程,也是西部通道兰州—磨憨口岸公路的重要纽带,是联系甘肃、四川两省主要通道的组成部分。钢管混凝土拱圈截面由横哑铃形桁式双肋组成,每肋由4根直径700,壁厚12 mm的16 Mnq(Q345qc)钢管组成,内灌C50混凝土作为弦杆;上弦和下弦横向两根钢管之间用缀板连接,内灌C50混凝土形成横向哑铃形;在立柱附近4 m范围内将上弦局部改成圆端形,并在上缘加设钢板;上下弦之间用ϕ325×8 mm 空钢管作为腹杆,组成桁式拱肋。在空实腹变化处将上弦杆局部改成圆端形,并在下缘加设钢板,以解决局部受力较大的问题;拱脚段将腹杆改成缀板,内填充混凝土形成实腹段。肋高3.5 m,肋宽1.7 m,两肋中心距7.0 m。

2 钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工方案的选择

吊装技术有:支架施工法、悬臂施工法、转体施工法、缆索吊装法,本桥在缆索吊装法的基础上采用千斤顶斜拉扣挂法,它能够较好的解决大跨径拱桥多节段拼装、扣索系统操作复杂、拱轴线难于控制、施工风险大等问题。千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法技术具有设备简单、轻巧、安全、可靠,操作方便,悬拼过程稳定性好,合龙精度高、快捷的优点,克服了传统的卷扬机钢丝绳斜拉扣挂系统设备过多、拉力大、调整困难、施工难度大等弱点,较好的解决了卷扬机钢丝绳拼装架设法存在的问题。

3 大桥拱肋吊装系统

祁家黄河大桥斜拉扣挂示意图如图1所示。

祁家黄河大桥拱肋吊装顺序见图2。

3.1 索塔系统

全桥设两套主索吊装系统,每套由1组6根ϕ47.5 mm钢索组成,钢绞线抗拉强度为1 550 MPa,重载垂度L/14,主跨270 m,后锚段跨径为45 m,与水平线夹角为33.69°。主吊起重牵引选用ϕ22钢丝绳(6×37-180型),单卷扬机布置,走8绳,起重采用40 kW,5 t,中速(40 m/min)卷扬机。牵引绳设计为ϕ19.5钢丝绳,走4绳,5 t慢速卷扬机(两岸、两台)收放对应操作。索塔采用E形万能杆件组拼,为双柱门式索塔,每柱截面为2 m×4 m,两柱之间设一道横系梁,两柱中心间距为8 m,塔顶宽度为12 m,主塔架塔高30 m,吊塔基础采用钢筋混凝土基础。

3.2 扣塔系统

祁家黄河大桥采用预应力钢绞线作扣索,钢绞线对称设置于节段上、下游侧的扣点上,钢绞线采用ϕ15.24 mm,其标准强度为1 860 MPa,其根数根据扣索索力而定,并考虑安全系数。在拱肋扣点处钢绞线采用P形挤压锚具锚固,①,②号扣索钢绞线直接锚于桥台上,③号扣索锚于吊塔横梁上,④号扣索直接在塔顶张拉,扣塔和扣索地锚之间设置平衡索,与扣索同步张拉,保持塔架平衡。扣索采用单根穿索、单根张拉的施工方法,扣塔立柱中部设置③号扣索索鞍,扣索一端锚于拱肋节段,另一端通过索鞍至扣塔地锚端进行锁定,索鞍安装在塔架立柱横系梁位置处,每个索鞍用3个轴辊固定。

3.3 稳定系统

横向稳定性通过布置顺河抗风索来实现,上、下游各布置一组(2ϕ36.5 mm)钢丝绳作抗风索,塔架在上、下游各自对称布置两根ϕ47.5 mm钢丝绳作压塔索。在吊装过程中,水平力比较大,在每个立柱处用ϕ36.5钢丝绳走4线作平衡索。

4 拱肋吊装技术

4.1 拱脚段吊装

1)就位。

拴好捆绑绳,用缆索吊机起吊拱脚段,走行至设计位置后放松吊钩使拱脚段后端靠近于预埋件,落位时,下端头先对准拱座上预埋件标示的中线然后落位,上端使拱肋中线与上(下)拱轴线大体重合,用缆风索控制,然后将上端头标高调整到设计标高,紧扣索并固定,如有偏差应以千斤顶或吊装缆索等进行调整,检查符合设计要求后,用钢板、硬木三个方向塞紧,按设计扣好扣索。

2)线形调整。

用QYC270型前卡式液压千斤顶按照一定的分级逐步拉紧,直至扣索索力接近计算值,同时测量拱肋标高是否与计算值相符。

4.2 第②号,③号节段吊装

节段对位:由吊重索起吊该段到设计标高,再牵引至拱脚段上端,进行拼接,对准并上紧连接螺栓,测量好拱轴线标高及坐标位置,紧固好连接件,扣好扣索。线形调整:张拉扣索束和收放侧向缆风使节段位置符合监控指令,如在此过程中监测发现扣塔偏移超出允许值则同步收紧相应缆风调整扣塔位置,调整完毕后将锚具锁定。工地对接焊接:线形调整完毕后即可进行拱肋焊接,焊接要严格按照操作规程及施工规范进行操作,所有焊缝均需进行外观检验,并进行100%超声波探伤及15%的X射线拍片。

4.3 第④号节段吊装

④号节段由于需在塔顶张拉,其吊装程序与②号,③号节段的不同之处表现在:通过平衡索与扣索的同步张拉,保证扣塔的垂直度;扣索在塔顶张拉,平衡索在桩锚处张拉;两岸第④号节段安装误差尽量趋于一致,为合龙段顺利对位创造条件,同时两岸经常联测,确保各项指标满足设计要求和规范规定。

4.4 合龙段吊装

合龙时要严格控制合龙温度,合龙温度宜控制在设计给定的温度变化范围之内,祁家黄河大桥设计给定的拱肋合龙温度为10 ℃～20 ℃。合龙前,连续2 d～3 d观察拱肋标高及拱肋长度随温度的变化规律,并根据计算结果修正合龙段长度,然后选择温度稳定的时间进行合龙作业。先将中段拱肋起吊上升,定位在比设计标高高出3 cm～5 cm处,再放松扣索,使边段拱肋向合龙段靠拢,直至基本接触,可进一步循环放松起重索和扣索使合龙段接头标高降至比设计标高高出2 cm～3 cm为止。

4.5 松索施工

松索程序为:从跨中④号扣索开始,两岸对称分级依次(从④号到①号)放松,当拱肋标高偏差较大时应先松偏高处扣索,后松偏低处扣索,这样可以利用拱肋自重来调整拱肋轴线标高,使其与设计值相吻合。而缆风的解除需待到钢管内混凝土浇筑完成并达到设计强度之后方可进行。

5 结语

1)大跨度拱桥拱肋施工多采用斜拉扣挂吊装就位方法,该方法施工可靠方便、技术成熟、安全性强,祁家黄河大桥拱肋吊装施工过程中拱肋斜拉扣挂悬拼过程结构安全、受力合理。2)千斤顶斜拉扣挂悬拼技术为我国大跨径拱桥的施工提供了一个新的技术与思路,吊装节段在数量上不受限制,传统的缆索吊装一般是分5段或7段吊装,对采用钢绞线斜拉扣挂悬拼技术,容易利用扣索对拱肋进行标高和内力的调整,合龙采用合龙后松索技术,使合龙的难度与拱肋分段吊装的段数无关,这就为发展特大跨径拱桥无支架悬臂拼装技术开辟了一条崭新的道路。

参考文献

[1]韩林海.钢管混凝土结构[M].北京:科技出版社,2000.

[2]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3]周先念.桥梁方案比选[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4]张喜波,陈华,高海伟.拱桥的稳定性研究[J].山西建筑,2008,34(8):323-324.