大黑河4#大桥3 m-64 m钢管拱施工技术

大黑河4#大桥3 m-64 m钢管拱施工技术
摘要集宁至包头段增建二线大黑河4#大桥主跨为3 m-64 m钢管混凝土拱。

本文介绍了钢管拱安装方案、主要施工技术以及施工监控。

关键词钢管混凝土拱；系杆拱；架设；监控。

钢管混凝土结构是将混凝土填充到钢管内形成的组合结构，兼有钢结构和混凝土结构的特点，有效的发挥了混凝土和钢材的力学特性，并利用钢管的环箍作用，大大提高结构抗压能力和抗变形能力。

钢管混凝土系杆拱桥近年来在公路、铁路、城市桥梁建设中被广泛采用，认真总结此类桥梁的施工和管理经验，对今后的设计、施工、管理有实际指导意义。

1工程概况
大黑河4#大桥位于京包铁路集宁至包头段增建二线，中心里程DK592+531，桥长462.27 m，孔跨样式为10 m-24 m后张法预应力混凝土梁+3 m-64 m预应力混凝土钢管拱。

基础为挖井基础和Ф125 cm、Ф150 cm钻孔桩，桥台为双线T形桥台，桥墩为圆端形实体墩。

主桥为3 m-64 m预应力混凝土钢管拱跨越大黑河主河槽。

2施工方案
主桥3 m-64 m系杆拱按“先梁后拱法”的顺序进行施工，先施工中跨再施工两边跨。

主梁在临时支架上现浇施工，拱肋由专业厂家分段制作，场内预拼后运至现场，拱肋现场安装利用汽车吊在拼装支架上拼装、焊接。

钢管定位后，采用顶升法压注管内砼，形成钢管砼结构，然后安装吊杆，形成梁-拱组合结构。

在施加二期恒载施工后，调整吊杆索力。

3施工步骤
桥梁下部结构施工→搭设临时支架并预压→支架现浇主梁、拱座及端横梁→钢管拱在工厂生产、预拼→产品验收、出厂、运输→在工地预拼场将各管节焊接成起吊单元长度，立体预拼装→现场焊接横撑成起吊单元→在主梁上搭设支架并预压→履带吊安装剩余部分钢管拱肋直至合拢→用顶升法灌筑钢管内混凝土→二次张拉主梁预应力→吊杆安装→桥面工程施工。

4施工工艺
4.1主梁施工
预应力砼梁在临时支架施工平台上现浇，临时支架采用钢管桩作为基础工字
钢梁作为墩顶横梁、贝雷桁架结构。

施工方法与简支箱梁现浇工艺相同。

4.2钢管拱制造及预拼装
钢管拱单元构件在工厂平面预拼，检查线型，焊接拱肋腹板，联接临时法兰角钢，再立体试拼，试装横撑，检验合格后发往工地。

工地试拼装按设计规定的拱肋分节情况，采用半跨线型模拟试拼。

立体拼装检验合格，表面防护和涂装好后即可准备吊装。

1）钢管拱管节制造。

拱肋钢管分段制作。

采用卷板机将钢板卷制成圆管；装配焊接成左右拱肋管及设计基本长度的横撑管；上下拱肋管采用火工微弯方法形成设计轴线，其后在设定专用胎架上完成定位、焊接和节段组装；各横撑管节段在另外平面胎架上完成组装。

2）单元管节平面组装。

将单元管节上、下弦管和腹板分单元在工厂内组装焊接成型，确保钢管拱的焊接质量和拼装精度。

3）拱肋立体组装。

单元管节经厂内弯制并平面组装焊接成形后，在厂内立体预拼，试装横撑，检查合格后运往工地。

单元管节组拼成各拼装节段在工地弧形胎架上进行，施工前先按拱肋曲率在装焊平台上制作立体弧形胎架，然后将各个单元管节在胎架上定位，经调整及弧线检查无误后，先点焊固定再施行对称焊接。

本桥立体拼装将采用半跨模拟拼装方法。

5）涂装及防护。

预拼装完成后，按设计和规范要求进行涂装及防护，涂装完毕后，在构件上挂牌标明原编号，大型构件注明重量、重心位置等。

4.3拱脚及端横梁施工
采取钢支架及钢桁架横梁支撑钢模板，一次性浇筑的方法完成拱脚及端横梁施工。

设临时基础，拼装钢支架→安装钢垫梁、底模板→吊装钢筋和预应力束定位骨架→侧模安装，精密测量定位→浇筑混凝土→养生→张拉、压浆、封锚。

4.4钢管拱安装
1）钢管拱架设顺序。

从两侧对称依次吊装拱段，最后进行合拢段的架设施工，每一分段按起吊→对位→临时固结→调整线型→定位焊接→调整线型→正式焊接合拢的顺序吊装。

2）拱肋运输及工地起吊。

钢管拱自工厂运输至现场并对拱段进行临时性加固。

拱段架设采用50 t履带吊起吊，汽车吊配合。

拱段在吊装前需安装好脚手装
置。

钢管拱分段拼装过程中，在主梁上拼装贝雷梁支架，支架顶部布置临时支点，拱段放置在支架顶部临时支点上。

3）钢管拱分段架设。

钢管拱试拼完毕后，对称架设两侧钢管拱段。

①第一分段安装。

拱段对位：拴好溜绳，用履带吊起吊第一分段，走行至设计位置后，履带吊钩稍许松钩使拱段后端落在拱脚上连接，使拱脚承担部分重量，拱肋与拱脚间设临时铰，以利调整拱肋线型。

线型调整：利用支架上千斤顶调整拱段前端标高符合监控指令值，前吊点卸载。

测量并调整拱段中心线至设计桥轴线。

复测第一分段线型；②第二分段安装。

吊装对位：拴好溜绳，用履带吊起吊并运输钢拱第二分段至设计位置，初调第二分段角度。

用导链收紧辅助对位。

初调线型用法兰盘将第二分段与第一分段临时连接后吊点卸载。

线型调整：利用支架上千斤顶调整第二分段前端标高至监控指令规定值；前吊点同步卸载，用导链、千斤顶辅助调整第二分段中心线至设计桥轴线，拧紧法兰盘的高强螺栓，将第一、二分段进行定位固结。

工地对接焊缝：焊接顺序为先焊四根弦管对接环焊缝，再焊斜腹杆的相贯焊缝；③拱肋合拢段施工。

合拢段施工前，主梁水平预应力束部分进行初张。

合拢段的施工顺序为：精确测量两侧拱段前端净间距→根据测量数据对己加工的合拢段长度进行切割修正→提升就位→安装环向对接内衬圈→安装临时法兰盘→温度平稳时临时固结→焊接合拢。

4.5钢管拱内混凝土泵送压注
混凝土采用泵送施工。

施工中上、下弦管混凝土两侧分别同时对称压注，一次压完，且必须在混凝土初凝以前全部压注完毕。

4.6吊杆施工
系杆拱吊杆锚固于主梁边腹板，吊杆中心线与上翘的底板垂直。

吊杆布置成斜吊杆。

吊杆为工厂生产。

拱肋施工完，测量上下锚垫板的标高，安装吊杆。

利用履带吊安装吊杆，吊杆安装按跨中对称进行,边拆除主梁上吊杆对应位置贝雷梁支架边安装吊杆，安装吊杆时保证拱肋锚垫板标高
准确。

5钢管拱施工监控
监测截面钢管的应力监测一般采用长期稳定性好的钢弦式应变计进行检测。

钢弦式应变计在拱肋节段吊装之前先安装到检测部位，并由仪器读取初始值，施工过程中，每一个阶段因自重荷载增加而产生的检测截面应力增量，再由仪器在各施工阶段读取。

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待主桥上部结构全部完成后，最终得到的累计应力即结构的恒载
应力。

测点布置：根据该桥拱桥的结构特点，选择二端拱脚、L/4、3L/4和跨中拱肋共五个截面为本项目中的控制检测截面，共计28个测点。

这些测点将根据各施工阶段的进程分别进行安装和检测。

表面温度测量：根据检测应变时的测点表面实测温度，对实测应变作相应的修正。

6结束语
大黑河4#大桥主桥预应力混凝土钢管拱结构形式，其拱肋节段采用工厂预制和工地拼装方式进行施工，利用主梁的施工支架未拆除前，在梁面上拼装架拱支架进行架设。

施工中线形控制和施工监控，使本桥钢管拱的架设进行顺利，架设质量得到了控制，为同类桥梁施工积累了
经验。

参考文献
[1]王庭英,金志展.钢管混凝土桥梁钢结构制造与安装[M].北京:人民交通出版社,2004.
[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.。