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公路桥梁施工中钢管混凝土拱桥施工技术的应用研究

发表时间：2020/11/18 来源：《基层建设》2020年第22期作者：徐婷

[导读] 摘要：钢管混凝土拱桥具有质量轻、塑性好、强度高和耐疲劳等优点。

        枣庄市交通运输局山东枣庄 277000
        摘要：钢管混凝土拱桥具有质量轻、塑性好、强度高和耐疲劳等优点。并且由于在钢管混凝土结构具有耐火性，在其内部填入混凝土，通过高温的作用，与空钢管相比，就会提高钢筋混凝土的软化温度值。为了充分发挥其功能价值，本文阐述了钢管混凝土拱桥的基本组成以及常用的钢管混凝土拱桥施工方法，对公路桥梁施工中钢管混凝土拱桥施工技术的应用进行了探讨分析。
        关键词：钢管混凝土拱桥；组成；施工方法；公路桥梁；施工技术；应用
        1.钢管混凝土拱桥的基本组成
        钢管混凝土拱桥主要分为拱肋、横向联系以及悬挂结构。其中拱肋主要是采用钢管砼，而且两条拱肋需要处于平行平面上，但是也可以为促进横向稳定性的提升，需要采取提篮式拱。拱轴线则采用的是二次抛物线或者悬链线。而拱肋则采用无铰拱，拱肋的失跨比值最大不大于1/4，最小不低于1/7。而就横向联系而言，主要是做成横撑、空格式、对角撑三种构造。而就悬挂结构而言，吊杆有刚性与柔性之分，行车道系则包含了桥面板以及纵横梁。
        2.常用的钢管混凝土拱桥施工方法分析
        2.1支架施工法。传统钢管混凝土拱桥运用较多的施工方法则是支架施工法，在桥跨位置设置支架，并在支架上对拱肋拼装或主拱圈的浇筑进行操作。因此在施工过程中，整个拱桥都处于无应力状态。该方法运用了简单的施工机械，且施工技术也相对简便，但对于跨江跨河及高山深谷的桥梁来说，若运用支架施工方法，则会进一步提升施工及临时设备的投入力度。因此，无论是施工还是工程经济，都无法在大拱桥中相适应。
        2.2缆索吊装法。桥梁悬臂施工法的应用为钢管混凝土拱桥的施工提供实践依据及理论条件，悬索桥以柱缆作为承重体系对加劲梁及桥梁体系的架设方法为施工操作提供参考，拱桥的缆索吊装法则是在缆索桥的施工理念上产生的。通过相关资料表明，该方法的运用能够促使拱桥形成较大水平推力，使基础的要求得到提升，因此在良好地质的峡谷中得到有效应用，但在持续增大的跨径中，也存在较大难度。关注拱桥施工的成功经验，促使拱桥工程人员掌握到其他桥型施工方法在拱桥施工中的应用。
        2.3转体施工法。在一般性拱桥施工方法的基础上进行延续，进一步将钢管混凝土系杆拱桥施工技术的缆索吊装施工方法内容得到完善，在该基础上通过创新，产生较为先进的转体施工方法，同时将平面转体的施工方法进行提出，有效更新了拱桥建设的传统观念。近年来，工程人员逐渐完善了桩体质量、施工方法以及施工工艺等方面内容，继而有竖向转体施工方法、竖转、平转组合法等内容形成。
        3.公路桥梁施工中钢管混凝土拱桥施工技术的应用分析
        3.1合理选择吊杆。对于刚性吊杆而言，其截面为矩形，需要采取预应力砼，在承受轴力的同时还要低于上下节点处形成的局部弯矩，为将其承受弯矩减少，顺桥方面的截面尺寸稍小，横桥方向的截面尺寸相对较大，能有效的确保其稳定性。对于柔性吊杆而言，主要是指高强钢丝绳、冷压粗圆钢制作而成的吊杆，作用就是承受轴力，所以需要确保钢索具有较强的耐久性，并且注意对其的防锈。
        3.2预压作业。预压目的主要是为了检验支架和地基强度与稳定性，从而在砼施工之前的支架出现非弹性变形问题有效消除，避免地基出现沉降变形和支架接触部位发生变形。与此同时，为了对支架受力情况、弹性变形情况进行检验，对支架弹性变形进行测量，具体的就是在完成支架和底部模板铺设的基础上开展预压。而在支架拼立完毕之后，则采取等载预防法进行检验。就预压技术的应用而言，主要是采用沙袋或者水袋，根据每段的设计荷载实施预压作业。

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在具体的预压控制中，首先是从施工图上的预压控制点找到现场的具体位置，做好现场定点布置，并在预压前做好对其的测量，测量时的预压力加载应分步进行，第一次是进行40%的加载测量，第二次是进行80%的加载测量，第三次是进行100%的加载测量，测量后如果发现不达标，那么就需要加固后进行上述步骤进行测量。若测量结果符合允许值，那么在12h后再进行一次测量，最后分阶段进行卸载。
        3.3泵送顶升技术的应用分析。主要表现为：
        3.3.1出浆孔制作。当骨架合拢之后，拱顶出的每根钢管顶部都要开设一个直径为125mm的出浆孔，并外焊长度为120cm和直径为168mm的钢管，采用12mm钢板作为加劲板，而钢管竖直向上则作为出浆孔，以达到泄压的目的。
        3.3.2孔、头设置。泵送顶升浇筑工艺的应用，需要在钢管柱顶端设置溢流泄压孔或者排气泄压孔，且溢流泄压孔面积不得低于砼泵送管截面积，洞口适当接高，这样才能填充砼停止泵送顶升浇筑后形成的回落空隙。
        3.3.3为降低砼在钢管中流动时遇到的空气阻力，需要在施工中切实观察孔内砼的实际情况，并顺着钢管的纵向，以每隔30m为一个间隔，设置一个排气孔，排气孔采用直径为50mm的钢管，而拱肋钢管则按照直径为50mm的钢管内径而开孔，采用12mm的钢板作为加劲板，这样在排气孔冒出砼时，采用螺杆将排气孔堵住，而直径为50mm的钢管上端需要预制内螺纹，同时配置相应的螺栓。
        3.3.4加劲板与骨架钢管焊接时，采用周边焊的方式进行焊接，且焊缝的高度是12mm。而下弦管的压注头则设置在与拱脚相离7.5m处的钢管侧面，同时与钢管轴线之间的夹角在30°到50°之间，上弦管的压注头则设置在与拱脚相离2.5m处的钢管顶部，与钢管轴线之间的夹角也是30°到50°之间，但是二者的夹角应相等。再到压注头上进行M125截止阀的安装，而在拱座钢管的最低点上设置出渣孔，在连接封闭时，主要是采用M170截止阀，或者是采用钢板螺栓，达到连接封闭的目的。
        3.3.5在整个压注作业中，需要采取多点对称压注的方式进行施工，采取从下到上的方式进行压注，首先对直径较大的钢管进行压注，再对直径较小的钢管进行压注，加载设计是采取分两次进行压注，首次主要是对下弦进行压注，第二次再对上弦进行压注，一般每次压注4根，同时在每次压注结束时，每根钢管中的混凝土均不能达到初凝状态。一般而言，需要在15小时内完成对4根钢管的压注，且按照受力的原则，每次压注时，还要同时对两根钢管进行压注。
        3.3.6将出渣孔临时堵塞，采用砼泵在两侧往拱顶中压注清水，当水从拱顶的出浆孔冒出之后，需要将拱脚处的排渣闸阀打开，使得管内的水和渣可以及时地流出，在管理沉积有渣物时，需要采用勺子从出渣孔将其慢慢掏出来，再对出渣孔进行焊接和封闭。
        3.3.7当砼浇筑到钢管顶部之后，应采用振捣棒从出浆孔做好混凝土的振捣，对于移除砼则需要采用木制槽箱接住，再将其及时地清理和转移。但是整个泵送顶升的砼必须是与设计要求相符，砼坍落度测试达标后方能开展顶升作业，若因为意外原因导致现场停止作业的时间较长时，若砼坍落度损失严重，那么就不能用于施工，并从出搅拌机口和入泵之前就要测量砼的坍落度。但是为了堵管，在砼压注时不能振捣，压注口之下部分的钢管砼采取人工方式进行灌注，并采用振捣棒在钢管中对此段砼进行振捣。顶升作业中的润滑输送管中的水泥砂浆严禁代替砼在钢管内预留，需要全部排出。
        结束语
        综上所述，钢管混凝土拱桥是公路桥梁工程中常见的基础性桥梁工程，其施工技术水平高低直接关系到桥梁工程质量。因此为了提高公路桥梁工程质量，必须加强对公路桥梁施工中钢管混凝土拱桥施工技术的应用进行分析。
        参考文献：
        [1]董云祥.钢管混凝土拱桥施工技术探讨[J].工程技术研究，2019
        [2]黄少群.钢管混凝土拱桥施工监控浅探[J].建筑发展，2017，1（3）.403-405