鋼管混凝土系桿拱橋

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1 引言 

近年來，鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、 省建材等優(yōu)點，被廣泛應用于公路工程。但該橋型技術(shù)復雜，施 工難度大，已經(jīng)暴露和潛在的問題還很多，亟待廣大工程技術(shù)人 員在實踐中不斷探討和完善，本文將結(jié)合工程實踐就有關(guān)問題做 簡要闡述。 

2 鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)難題及對策 

2.1支承系統(tǒng) 

2.1.1功能 

系桿拱橋支承系統(tǒng)宜選用WDJ齒碗扣型多功能支架，該系 統(tǒng)具有支架豎向組合微調(diào)功能，主要以工具支架和特制微調(diào)座組 成。 

2.1.2地基處理 

WDJ齒碗扣型多功能支架必須搭設(shè)在經(jīng)處理的堅實地基上，地基須高出原地面0.5~0.8m，做好防水，避免雨季浸泡。在立桿底部鋪設(shè)墊層和安放底座，墊 層可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的鋼筋混凝土或 厚度≮5cm的木板。 

2.1.3預壓 

支架使用前須全程預壓，不能以一孔預壓取得的經(jīng)驗 數(shù)據(jù)推概全橋。靜壓5d(120h)以上及達到沉降穩(wěn)定狀態(tài)2d(48h)以上，沉 降穩(wěn)定標準：24h沉降不超過1mm。 

2.2主拱肋拱軸線控制系統(tǒng)

2.2.1以激光照準和精密測標組成定位系統(tǒng)；監(jiān)測項目為拱肋的線 形變化、拱腳位移和拱腳沉降。 

2.2.2建立測量控制網(wǎng) 

在每節(jié)拱肋端頭設(shè)置固定的測量控制點，控制點設(shè)在拱肋中 線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進行，每架設(shè)一節(jié)段拱 肋，對全部控制點都要進行觀測。此外，對拱座的偏位進行觀 測。鋼管拱對溫度，特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和 日照對線形控制的影響，標高的測量包括合攏時間都安排在凌 晨。 

2.2.3施工控制 

(1)在扣索塔架頂部設(shè)有扣、錨索調(diào)整裝置千斤頂， 通過改變扣索的張力，并采用在拱段之間的內(nèi)法蘭盤接頭處抄墊鋼板的方 法，來實現(xiàn)拱段接頭標高的調(diào)整(跨徑較小的拱肋可利用WDJ支 撐系統(tǒng)高度及其豎向微調(diào)功能實現(xiàn))。 

(2)設(shè)置臨時橫撐固定拱肋。每架設(shè)一節(jié)拱肋，就利用鋼管拱 的橫聯(lián)鋼管臨時焊接固定上下游拱肋，特別是在合攏段基肋端一 定要設(shè)置臨時支撐。 

(3)在焊接拱肋接頭外包板時，對稱布置的焊縫，采用成雙 焊工對稱施焊，這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消；非對稱焊 縫，先焊縫少的一側(cè)，這樣可使先焊的焊縫變形部分抵消。 

(4)為保證鋼管拱在吊裝過程中的橫向穩(wěn)定性，在每吊裝一 節(jié)段拱肋時，采用通過對稱設(shè)置兩道浪風繩來調(diào)整和控制拱段就 位中線位置，減少拱肋自由長度，增大橫向穩(wěn)定。控制浪風繩長度基本相同。 

2.3鋼管混凝土配制 

2.3.1選材 

(1)設(shè)計高性能微膨脹混凝土應選擇525R早強型水泥為主 體，其用量不宜過大，初凝時間以8~12h為宜。 

(2)配制高性能微膨脹混凝土須使用干凈的河砂并嚴格控 制云母含量、硫化物含量、含泥量和壓碎值，一般選用細度模 數(shù)2.6-3.1的中砂為宜。不宜用砂巖類山砂、機制砂、海砂，此 類砂對混凝土的膨脹率影響極大。 

(3)粗骨料石質(zhì)對高性能微膨脹混凝土影響很大，主要體現(xiàn) 在骨料一砂漿界面粘結(jié)強度、骨料彈性模量和骨料強度。在考慮 混凝土可泵性的同時，要考慮混凝土的早強性和后期強度。碎石 需二次破碎，使其基本無棱角，并減少針片狀顆粒的含量。選用 時應嚴格控制含泥量、強度、彈性模量和粒徑≤30mm。 

(4)粉煤灰與水泥“二次水化反應”產(chǎn)生的凝膠封堵了混凝土 的毛細管路，增強了密實性，提高了耐久性。“二次水化反應”只 有Ⅰ級粉煤灰和磨細粉煤灰可以徹底完成：“使混凝土升溫降低 15%~35%；應嚴格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%~1.5%”為宜； 粉煤灰應符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī) 定。 

(5)選擇外加劑一定要經(jīng)過多次試驗。試驗表明，緩凝型減 水劑會降低混凝土膨脹率，所以應反復試驗，膨脹率合適才可使 用；高效減水劑還應具有緩效凝作用和緩凝劑摻配作用，且是非引氣型、低氣泡減水劑；其質(zhì)量 應符合現(xiàn)行標準《混凝土外加劑》規(guī)定。 

(6)膨脹劑在有鋼管約束條件下，在結(jié)構(gòu)中建立0.2~0.3MPa預 應力，可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應力，從而提高抗 裂能力。選擇時一定要多試驗幾個品種，膨脹劑應對混凝土后期 強度及質(zhì)量無害，與所用水泥適應性好。我國主要使用U型膨脹 劑、復合膨脹劑及明礬石膨脹劑。 

2.3.2設(shè)計高性能膨脹混凝土的三個問題 

(1)混凝土施工可按一般高性能混凝土設(shè)計方法進行配制強 度計算，不必計算后將強度提高一個等級作為配制強度，關(guān)鍵在 于施工配合比的施工現(xiàn)場驗證。設(shè)計時應嚴格控制水灰比，將其 確定為定值。 

(2)混凝土是采用鋼管中頂升灌注，粗骨料在頂升過程中不 能因自身重力而下落，否則會造成頂升壓力過大而失敗。在設(shè)計 混凝土配合比過程中碎石應稍微呈懸浮狀態(tài)，不能下沉。所以該 種混凝土的砂率可提高一些。 

(3)許多工程實踐認為鋼管混凝土設(shè)計為微應力時，限制膨脹 率28天內(nèi)應控制在(2~6)×10-4的范圍內(nèi)是合理的。 

2.4主拱肋鋼管的拼裝 

2.4.1鋼管拱肋的制作 

(1)鋼管拱主弦管直徑>600mm采用螺旋焊管。 

(2)宜選用具有CAD加工設(shè)計技術(shù)和成功經(jīng)驗的廠家；單元 階段制造好后在工廠進行平面和立面組拼檢查；螺旋焊管彎曲成型在中頻彎管機上進行，采用埋 弧自動焊；腹板安裝采用CO2氣體保護焊；單元階段焊接完成后， 若與理論線形不符，可用“火工矯正法”矯正。