钢管拱拱肋安装施工技术

钢管拱拱肋安装施工技术
摘要：随着施工技术的提高以及钢材应用的普及，钢管混凝土拱桥越来越多
的应用于大孔跨桥梁当中，钢-混结构的应用充分结合了钢材和混凝土两者的优势，极大的减轻了桥梁自重，减少了孔跨截面和总体造价，在我国目前桥梁建设
中广为应用。

施工过程中钢管拱肋的吊装是拱桥施工的重点与难点，必须加强过
程控制。

目前梁拱组合桥在工程实践应用比较少。

本文通过新建某特大桥1-80m 系杆拱桥工程实践，介绍了钢管拱拱肋安装施工技术。

关键词：钢管拱关键工序拼装支架拱肋焊接
1、工程概况
某特大桥吴兴桥段1-80m系杆拱桥位于浙江省湖州市境内，跨越七级航道祜
丁线，线路里程起于DK125+849.511,终于DK125+933.141，梁全长83.2 m，与航
道正交。

梁部采用1-80m系杆拱形式，宽度16.4m。

拱肋为80m跨径的哑铃型钢
管混凝土拱。

主桥拱轴线为抛物线线形，矢跨比1/5,其计算跨径L=80m，f=16m。

钢管直径为1000mm，由原16mm的钢板卷制而成，每榀拱肋的两钢管之间用
δ=16m的腹板连接。

上、下钢管为钢混组合结构，钢管内填充C50无收缩混凝土，拱肋高度为3m。

本工程共2片钢管拱，考虑到现场安装支架位置、运输的影响，
拱肋节段的划分如下：
单片拱肋节段按照工厂制作划分成9个节段，每片拱布置吊杆16根，全桥共设
米字撑1道、一字撑2道和K撑2道作为横撑。

共27个吊装节段。

钢结构总工
程量约270.4吨。

2、施工方法
2.1施工概述
本桥位于航道上，采用先梁后拱的工艺施工。

考虑桥梁设计及周边施工环境，钢管拱采用厂内分段制造，吊车上桥桥位少支架安装成拱的方式进行拱肋安装。

待拱肋安装完成后，在进行拱肋内混凝土泵送顶升施工。

待灌注混凝土达到
设计强度后，安装吊杆进行张拉。

3、关键工序质量控制
3.1拱脚及下锚箱预埋
系梁混凝土浇注前，对拱脚节段进行预埋，预埋时为了保证拱脚安装精度，
减少浇筑混凝土时对拱脚的扰动，对拱脚进行支撑加固并在同一侧相邻两个拱脚
上进行横向支撑以控制两榀拱肋横向间距，浇注混凝土时，同时浇注拱脚预埋钢
管混凝土，并振捣密实。

施工梁体时，需在相应位置预埋吊杆下锚箱及钢拱安装支架基础钢板。

下锚箱位于梁体横梁中，采用定位筋进行加固，加固前必须采用全站仪进行
复核，检验下锚箱的位置和垂直度，确保不影响吊杆安装张拉的质量。

3.2拱肋吊装
支架作为钢管拱肋的拼装托架，要承担钢管拱肋的大部分重量，属重要、关键受力结构，是保证拼拱工作正常进行的关键，因此，就要求支架具有足够的刚度、强度和稳定性。

3.2.1辅助支架设计
拱肋的拼装支架采用“钢管桩+调整平台”。

支架采用螺旋钢管，其中立柱采用φ1020×10mm；与梁面上的挡碴墙预埋钢筋连结牢固并浇注混凝土基础。

连接横撑为φ529×8mm钢管，斜向连接系采用200工字钢。

高度满足吊车桥面走行和吊装空间要求。

在钢管顶设置调整平台，平台上安装调整支架，支架设计为可横向顶移和上下调整。

临时支架顶端搭设工作平台。

待相邻两段钢管拱吊装到位后，在有支撑连接的两组钢管拱上搭设临时操作工作平台，便于吊装时临时法兰的连接和后续焊接施工等。

支架设计需建立正确的力学模型进行仿真运算，以保证支架在施工过程中受力满足规范安全质量要求。

3.2.2吊装顺序及调整
主拱肋采取从钢管拱的两端向跨中的顺序对称安装，相邻节段提前在接口设置定位法兰，在安装节段吊装到位后，依靠螺栓和定位冲钉保持接口对位，实现节段对接。

对于拱肋一般采取吊车起吊，钢丝绳栓于距肋段端头距离0.2L(L为肋段弧长)吊点上，捆绑的钢丝绳应能承受拱肋重量，并有足够的安全系数，与肋管接触处垫胶皮防滑，保证结构漆膜不受磨损。

吊车要保证足够的安全起重系数。

首先在钢管拱两端系上牵引绳，使用70吨吊车缓缓将拱肋上端吊起直至离桥面约10～15cm高度后，暂停检查吊装工况，确认安全后，再继续提升至安装高度。

桥面施工人员通过牵引绳调整拱肋段在空中的姿态，使吊装的拱肋段低处端与已安装段接口对接。

再将拱肋另一端轻放在临时支座上，缓缓下落吊钩。

然后全站仪精测定位后，提升拱肋，调整临时支座位置及标高。

最后拱肋吊装到位后，依靠临时支座上的微调装置（楔铁、千斤顶和倒链），调整前面已经安装的
所有拱肋段轴线及标高，直至达到安装精度要求。

固定微调装置，并用马板临时
加固拱肋接口后，再吊装下一个节段。

3.2.3钢管拱合龙
根据材料的热膨胀性，当钢管拱合龙时，由于温度的变化，合龙段的实际安
装长度会随着气温发生变化，为了保证接口紧密，在加工钢管拱节段时，提前在
合龙段预留10cm的富余量，待吊装合龙节段时，再进行切割并打磨出坡口。

钢管拱合龙时，选择温度变化缓慢相对稳定的时间段，并提前2天在相同时
间段温度下，多次量测合龙间隙，确定合龙段拱肋切割环线进行精确切割，然后
在相同时间段温度条件下安装合龙节段，完成钢管拱合龙。

合龙应该迅速、准确。

合龙前要提前调整好已安装拱轴线线形，安装好定位法兰。

吊装到位后，交叉对
称固定拱肋节段的4个接口。

避免工序时间过长，引起的误差。

3.3钢管拱焊接
3.3.1焊接顺序
桥面现场焊接时，依据吊装顺序进行焊接：吊装第二段就位后，使用马板定
位前一段的哑铃型拱肋及横撑；加固后，再吊装下一个节段；待合龙段到位加固
后再依次对称焊接合龙段至拱脚接缝。

拱肋接头按照从拱顶向拱脚的顺序依次对称、交错焊接，焊接时先间断后连续，避免焊接过程中热效应集中引起的钢构件变形。

施焊期间，不断观测拱肋各
轴线变化，如果超过规定值立即予以调整。

3.3.2焊接工艺
根据钢管拱加工过程中焊缝长、比较连续的特点，采用C02气体保护半自动
焊配合坡口焊工艺的焊接方法进行焊接。

焊接前，进行焊接工艺试验，根据焊接试验评定结果，确定合适的焊接工艺
参数。

现场焊接要遵循先长缝，后短缝，先熔敷量大，后熔敷量小的原则，确定焊
接顺序。

3.3.3焊接要求
（1）拱肋对接焊缝为主要传力焊缝，焊缝强度要求达到母材强度且100%熔透。

因桥上施工空间小，作业条件差，因此选取经验丰富、焊接水平高的焊工施焊，节段间环焊缝的施焊对称进行，施焊前用定位马板临时连接和控制焊缝间隙，不得采用堆焊。

（2）为保证焊接质量，桥上焊接施工应选取合适的天气环境：温度适宜，
在5℃以上；空气干燥，相对湿度不大于80%；无风或风力不大于5级的天气。

需要在大风或雨天施焊时，可采用在现场搭设防护棚，等防风、防雨、防潮措施。

为减少焊接应力，施焊前对焊缝周围100mm进行火焰预热。

（3）用CO2气体保护焊焊接过程中，会产生有害气体CO，所以焊工不仅要佩戴防护面罩，还必须保证焊接环境有通风措施。

3.3.4焊接质量检测
焊接工作完成24小时后，对焊缝按照无损探伤检验要求进行打磨。

外观检
验合格后，对焊缝做100%UT检验，第三方检验合格后出具检验报告。

此时，方
可将临时安装支架落架，进行钢管拱拱肋内部混凝土顶升施工。

4、结束语
本文通过新建某特大桥1-80m系杆拱桥施工实例的阐述，对钢管拱安装施工
的工艺流程，关键工序及控制要点做了说明，总结了该梁的施工经验，给类似工
程施工提供一些参考。

参考文献:
[1]罗华松;;钢管拱肋及横撑安装施工技术[A];2018年4月建筑科技与管理
学术交流会论文集[C];2018年
[2]盛圣胜;;大跨钢管拱原位拼装施工技术的研究与应用[J];中国建材科技;2018年02期
1。