论文部分内容阅读
【摘 要】钢管混凝土拱桥是一种受力合理的桥梁，但也是一种施工精度要求很高的结构。如何对拱肋施工过程的每一步进行控制，确保拱肋的线形，是本桥上部结构施工的关键和难点，也是保证钢管拱桥受力安全的先决条件，因此，需要我们在施工过程中给予高度重视。
【关键词】钢管拱肋；无支架；悬拼安装；控制
1、钢管砼结构的构成和特点
钢管砼结构的特点在于抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上，结构截面比钢筋混凝土柱可减少60%以上，轮廓尺寸也比钢柱小，扩大了建筑物的使用空间和面积；钢管砼结构柱子截面减小，自重减小，有利于结构抗震，相当于设防烈度下降一级。同时，钢管砼结构自重减少，减轻了地基承受的荷载，相应降低了地基基础造价，钢管砼结构内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱，从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上。钢管砼结构具有的核心混凝土三向受压特性，利于C60～80高强度混凝土安全可靠地推广应用。
2、钢管砼系杆拱桥的主要施工方法
钢管砼系杆拱桥的施工是一个既复杂，技术含量又高的过程。钢管砼系杆拱桥的施工方法主要有缆索吊装法，支架施工法，平转法，竖转法等。
2.1支架施工法
支架施工法即使指在支架上直接浇筑或者拼装钢管砼结构的方法。这种方法的优点在于：拱肋的分段长度不大，也不需要大型的吊装设备，拱轴线线型也比较容易控制。缺点在于：利用支架施工法会导致拱肋的拼接接头较多，支架上的焊接工作量较大，施工工期较长，对拱桥下的地形，地基要求较高。
2.2缆索吊装法
缆索吊装法其实就是使用缆索吊机，将拱肋一段段吊起，并先后对接，而完成拱桥拱肋安裝的方法。缆索吊装法一般适用于跨度比较大的峡谷或者河流的钢管砼系杆拱桥的施工，拱肋及其材料的运输较为方便，也不要太高的索塔塔基，同时也节约了施工费用。但缆索吊装法的弊端在于，一段段的拱肋在空中对接难以控制其对接精度，拱轴线型控制也有一定难度。分段越多，施工工期也就越长。
2.3平转施工法
平转施工法就是将拱桥的拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形竖立简单支架，现场浇筑或预制拼装拱肋，安装拱肋横向联系，把扣索的一端锚固在拱肋的端部（靠拱顶附近），慢速将拱肋旋转180度或者小于180度合拢，最后在进行主拱圈和拱上建筑的施工。平转施工法主要适合于单跨拱桥，其优点在于平移施工法可以充分利用两岸的山体或者坡岸的地形条件，拱肋支架不高，吊装拱肋，拼接拱肋较为容易。其不足时对多跨拱桥不适用，这种方法对转盘的要求也很高。
2.4竖转施工法
竖转施工法是把拱圈从跨中分为两半，分别在两岸相应的拱台上垂直制作，然后分别向跨中旋转下降，使两半拱圈在跨中闭合。竖转施工法的特点：在拱圈施工时，不需在河床满布支架；也不需大型的架设机械设备；拱肋只有一个焊接合拢接头，合拢较为容易，合拢精度较高，适应于快速施工；施工时结构体系变化较少，设计比较简明。其不足之处是：要求拱桥下面具有一定的拼装空地。
3、钢管混凝土系杆拱桥施工技术探讨
钢管混凝土系杆拱桥是一种受力合理的桥梁，但也是一种施工精度要求很高的结构。钢管混凝土系杆拱桥的施工分为拱肋厂内加工、拱肋现场安装、钢管拱肋内部混凝土的压注、系杆及吊杆的施工、桥面悬浮结构的施工等几个部分。其中拱肋加工及安装的精度控制是桥梁施工的难点。
3.1拱脚的加工及安装施工技术
拱脚由系杆约束位移，主要承受拱肋的水平推力，施工精度要求高，内部结构复杂，施工难度较大。为加强内部整体结构的受力，设计中拱脚内部设连接板将拱脚分成了许多隔仓，隔仓内空间狭小，每个隔仓内分布有大量钢筋，施工时必须严密组织，明确施工顺序，确保拱脚质量。
3.2钢管拱肋的加工施工技术
供肋的加工分单管的制作、单管的拼组接长、上下管的拼组等几个步骤。根据拱肋的大样尺寸准备工作平台。在加工场地1：1预拼装平台，沿X轴方向设2m宽的基线台，长度比1/2拱肋长5m，定出原点坐标后，按照施工拱轴线做5m宽的拱肋拼装平台。平台的平整度直接影响拱肋横向轴线的准确，施工中平台的平整度控制在零误差。
3.3钢管拱肋的现场安装施工技术
钢管拱肋的现场安装施工技术首先要进行拱肋安装位置的测量控制。拱肋的标高测点设在拱肋上下管的中线上，通过测设上下管中线的标高来控制拱肋的标高。拱肋标高的调整可通过吊点前端所设倒链及拱肋支点处所设千斤顶调整。倒链用于较多量的调整，千斤顶则用于精确调整。拱肋的横向位置同样采用设在拱肋上下管的中线控制点测设控制，同时需测量设计吊杆位置，吊杆位置偏差控制在l0mm以内。
3.4拱脚与钢管混凝土的灌注施工技术
钢管混凝土的特点之一是它的钢管就是模板，具有很好的整体性和密闭性，不漏浆、耐内压。一般情况下，钢管内部无钢筋骨架和穿心部件，管断面又为圆形，因此，在钢管内浇灌混凝土比一般钢筋混凝土容易，特别适合泵送顶升。但是，对管内混凝土的浇灌质量无法作直观检查，必须依靠先进的检测设备。
3.5横、纵梁及槽型板的安装施工技术
横、纵梁与槽型板的安装施工顺序一般如下：（1）按设计先后顺序对称吊装中横梁，每一工况均进行相应的系杆张拉；（2）对称安装小纵梁，进行系杆的张拉；（3）对称安装槽型板，进行系杆的张拉；（4）小纵梁与中横梁湿接头的浇注，由于连接中横梁与端横梁的小纵梁一端简支或铰结，另一端与中横梁固结，为避免简支或铰结端与支座间产生间隙，因此中横梁与端横梁之间的小纵梁湿接头在所有桥面荷载加载后才能进行挠注；（5）桥面与槽型板湿接头的浇注。
3.6系杆与吊杆施工技术
其施工流程一般为备料、牵引系统设置、下料、剥除索端PE护层、清洗钢绞线表面油脂、系杆索及锚具安装、减振器安装、张拉、防护等步骤。其中，整个张拉过程以YCW500千斤顶进行，最后一次张拉调零时，如设计和监理工程师提出补张要求时，以比YCW500千斤顶大一级的千斤顶将钢索拉至所要求的拉力。同一孔两片拱肋张拉系杆同步进行，张拉端最后一次张拉时，力争保证最终6根索力的均匀性，6根索的伸长值误差不超过2%。施工过程中应加强温度监测，最终张拉时温度如不在设计张拉温度范围时应作温度修正。
4、桥梁施工监控的要点
桥梁在施工过程中，会有很多影响因素，这些影响因素对不同的结构、不同的施工方法，产生的施工误差也不同。实际施工中必须抓住主要矛盾，只有解决了主要矛盾，才能做到经济有效。因此，监控计算与监测手段也是要针对不同情况而分别对待，将有限的资源投入到对主要误差的控制中。
4.1主拱制作、架设与浇筑钢管混凝土监控主拱钢管在制作时，需考虑预拱度。对于柔拱刚梁结构，拱肋架设难度并不大，因为梁已经完成，在桥面上搭设支架即可。
这一阶段主要控制拱轴线的成形，拱肋坐标可以通过千斤顶调整，全站仪观测获得。拱轴线坐标获得后，应将数据迅速反馈给设计单位，判断是否对吊杆的长度进行调整。钢管混凝土浇筑须两侧对称进行，混凝土达到强度后，须进行密实度测量。主要控制：设置主拱预拱度、主拱合龙定位观测、主拱应力。
4.2吊杆张拉。
对于柔拱刚梁结构，吊杆张拉非常关键。因为柔拱刚梁加吊杆形成的内部多次超静定结构，主梁的受力是否合理将很大程度上取决于吊杆力的大小。但是，与柔梁结构相比，刚梁结构的吊杆力往往不容易控制。这是因为吊杆在张拉过程中，会产生吊杆力的耦合，即张拉某根吊杆，其余吊杆力会迅速降低，并且其降低程度是计算所很难把握的。因此，对吊杆力的监测将是关键。
5、结束语
钢管混凝土系杆拱桥以其优美的造型，造价成本适中在我国工程建设领域中被广泛应用。它可以最大限度的降低桥面标高、缩短引桥长度，这为它的普及提供了很大的帮助。但是基于钢管砼系杆拱桥施工的特殊工艺要求，在施工过程中应对拱桥重点部位和关键工序加强施工管理和监测监控，以确保工程质量和施工安全。随着近年来我国公路建设领域的不断扩张，该技术已经越来越走向了成熟。
参考文献：
[1]张兴春.钢管混凝土系杆拱桥施工关键技术及整体稳定性分析，[J].铁道建筑，2012，08.
[2]王治均，李年维等.钢管混凝土刚性系杆拱桥施工监控技术，[J].施工技术，2010，10.
[3]邵旭东.桥梁工程.北京：人民交通出版社，[M].2004.
[4]姚玲森.桥梁工程.北京：人民交通出版社，[M].1985.
【关键词】钢管拱肋；无支架；悬拼安装；控制
1、钢管砼结构的构成和特点
钢管砼结构的特点在于抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上，结构截面比钢筋混凝土柱可减少60%以上，轮廓尺寸也比钢柱小，扩大了建筑物的使用空间和面积；钢管砼结构柱子截面减小，自重减小，有利于结构抗震，相当于设防烈度下降一级。同时，钢管砼结构自重减少，减轻了地基承受的荷载，相应降低了地基基础造价，钢管砼结构内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱，从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上。钢管砼结构具有的核心混凝土三向受压特性，利于C60～80高强度混凝土安全可靠地推广应用。
2、钢管砼系杆拱桥的主要施工方法
钢管砼系杆拱桥的施工是一个既复杂，技术含量又高的过程。钢管砼系杆拱桥的施工方法主要有缆索吊装法，支架施工法，平转法，竖转法等。
2.1支架施工法
支架施工法即使指在支架上直接浇筑或者拼装钢管砼结构的方法。这种方法的优点在于：拱肋的分段长度不大，也不需要大型的吊装设备，拱轴线线型也比较容易控制。缺点在于：利用支架施工法会导致拱肋的拼接接头较多，支架上的焊接工作量较大，施工工期较长，对拱桥下的地形，地基要求较高。
2.2缆索吊装法
缆索吊装法其实就是使用缆索吊机，将拱肋一段段吊起，并先后对接，而完成拱桥拱肋安裝的方法。缆索吊装法一般适用于跨度比较大的峡谷或者河流的钢管砼系杆拱桥的施工，拱肋及其材料的运输较为方便，也不要太高的索塔塔基，同时也节约了施工费用。但缆索吊装法的弊端在于，一段段的拱肋在空中对接难以控制其对接精度，拱轴线型控制也有一定难度。分段越多，施工工期也就越长。
2.3平转施工法
平转施工法就是将拱桥的拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形竖立简单支架，现场浇筑或预制拼装拱肋，安装拱肋横向联系，把扣索的一端锚固在拱肋的端部（靠拱顶附近），慢速将拱肋旋转180度或者小于180度合拢，最后在进行主拱圈和拱上建筑的施工。平转施工法主要适合于单跨拱桥，其优点在于平移施工法可以充分利用两岸的山体或者坡岸的地形条件，拱肋支架不高，吊装拱肋，拼接拱肋较为容易。其不足时对多跨拱桥不适用，这种方法对转盘的要求也很高。
2.4竖转施工法
竖转施工法是把拱圈从跨中分为两半，分别在两岸相应的拱台上垂直制作，然后分别向跨中旋转下降，使两半拱圈在跨中闭合。竖转施工法的特点：在拱圈施工时，不需在河床满布支架；也不需大型的架设机械设备；拱肋只有一个焊接合拢接头，合拢较为容易，合拢精度较高，适应于快速施工；施工时结构体系变化较少，设计比较简明。其不足之处是：要求拱桥下面具有一定的拼装空地。
3、钢管混凝土系杆拱桥施工技术探讨
钢管混凝土系杆拱桥是一种受力合理的桥梁，但也是一种施工精度要求很高的结构。钢管混凝土系杆拱桥的施工分为拱肋厂内加工、拱肋现场安装、钢管拱肋内部混凝土的压注、系杆及吊杆的施工、桥面悬浮结构的施工等几个部分。其中拱肋加工及安装的精度控制是桥梁施工的难点。
3.1拱脚的加工及安装施工技术
拱脚由系杆约束位移，主要承受拱肋的水平推力，施工精度要求高，内部结构复杂，施工难度较大。为加强内部整体结构的受力，设计中拱脚内部设连接板将拱脚分成了许多隔仓，隔仓内空间狭小，每个隔仓内分布有大量钢筋，施工时必须严密组织，明确施工顺序，确保拱脚质量。
3.2钢管拱肋的加工施工技术
供肋的加工分单管的制作、单管的拼组接长、上下管的拼组等几个步骤。根据拱肋的大样尺寸准备工作平台。在加工场地1：1预拼装平台，沿X轴方向设2m宽的基线台，长度比1/2拱肋长5m，定出原点坐标后，按照施工拱轴线做5m宽的拱肋拼装平台。平台的平整度直接影响拱肋横向轴线的准确，施工中平台的平整度控制在零误差。
3.3钢管拱肋的现场安装施工技术
钢管拱肋的现场安装施工技术首先要进行拱肋安装位置的测量控制。拱肋的标高测点设在拱肋上下管的中线上，通过测设上下管中线的标高来控制拱肋的标高。拱肋标高的调整可通过吊点前端所设倒链及拱肋支点处所设千斤顶调整。倒链用于较多量的调整，千斤顶则用于精确调整。拱肋的横向位置同样采用设在拱肋上下管的中线控制点测设控制，同时需测量设计吊杆位置，吊杆位置偏差控制在l0mm以内。
3.4拱脚与钢管混凝土的灌注施工技术
钢管混凝土的特点之一是它的钢管就是模板，具有很好的整体性和密闭性，不漏浆、耐内压。一般情况下，钢管内部无钢筋骨架和穿心部件，管断面又为圆形，因此，在钢管内浇灌混凝土比一般钢筋混凝土容易，特别适合泵送顶升。但是，对管内混凝土的浇灌质量无法作直观检查，必须依靠先进的检测设备。
3.5横、纵梁及槽型板的安装施工技术
横、纵梁与槽型板的安装施工顺序一般如下：（1）按设计先后顺序对称吊装中横梁，每一工况均进行相应的系杆张拉；（2）对称安装小纵梁，进行系杆的张拉；（3）对称安装槽型板，进行系杆的张拉；（4）小纵梁与中横梁湿接头的浇注，由于连接中横梁与端横梁的小纵梁一端简支或铰结，另一端与中横梁固结，为避免简支或铰结端与支座间产生间隙，因此中横梁与端横梁之间的小纵梁湿接头在所有桥面荷载加载后才能进行挠注；（5）桥面与槽型板湿接头的浇注。
3.6系杆与吊杆施工技术
其施工流程一般为备料、牵引系统设置、下料、剥除索端PE护层、清洗钢绞线表面油脂、系杆索及锚具安装、减振器安装、张拉、防护等步骤。其中，整个张拉过程以YCW500千斤顶进行，最后一次张拉调零时，如设计和监理工程师提出补张要求时，以比YCW500千斤顶大一级的千斤顶将钢索拉至所要求的拉力。同一孔两片拱肋张拉系杆同步进行，张拉端最后一次张拉时，力争保证最终6根索力的均匀性，6根索的伸长值误差不超过2%。施工过程中应加强温度监测，最终张拉时温度如不在设计张拉温度范围时应作温度修正。
4、桥梁施工监控的要点
桥梁在施工过程中，会有很多影响因素，这些影响因素对不同的结构、不同的施工方法，产生的施工误差也不同。实际施工中必须抓住主要矛盾，只有解决了主要矛盾，才能做到经济有效。因此，监控计算与监测手段也是要针对不同情况而分别对待，将有限的资源投入到对主要误差的控制中。
4.1主拱制作、架设与浇筑钢管混凝土监控主拱钢管在制作时，需考虑预拱度。对于柔拱刚梁结构，拱肋架设难度并不大，因为梁已经完成，在桥面上搭设支架即可。
这一阶段主要控制拱轴线的成形，拱肋坐标可以通过千斤顶调整，全站仪观测获得。拱轴线坐标获得后，应将数据迅速反馈给设计单位，判断是否对吊杆的长度进行调整。钢管混凝土浇筑须两侧对称进行，混凝土达到强度后，须进行密实度测量。主要控制：设置主拱预拱度、主拱合龙定位观测、主拱应力。
4.2吊杆张拉。
对于柔拱刚梁结构，吊杆张拉非常关键。因为柔拱刚梁加吊杆形成的内部多次超静定结构，主梁的受力是否合理将很大程度上取决于吊杆力的大小。但是，与柔梁结构相比，刚梁结构的吊杆力往往不容易控制。这是因为吊杆在张拉过程中，会产生吊杆力的耦合，即张拉某根吊杆，其余吊杆力会迅速降低，并且其降低程度是计算所很难把握的。因此，对吊杆力的监测将是关键。
5、结束语
钢管混凝土系杆拱桥以其优美的造型，造价成本适中在我国工程建设领域中被广泛应用。它可以最大限度的降低桥面标高、缩短引桥长度，这为它的普及提供了很大的帮助。但是基于钢管砼系杆拱桥施工的特殊工艺要求，在施工过程中应对拱桥重点部位和关键工序加强施工管理和监测监控，以确保工程质量和施工安全。随着近年来我国公路建设领域的不断扩张，该技术已经越来越走向了成熟。
参考文献：
[1]张兴春.钢管混凝土系杆拱桥施工关键技术及整体稳定性分析，[J].铁道建筑，2012，08.
[2]王治均，李年维等.钢管混凝土刚性系杆拱桥施工监控技术，[J].施工技术，2010，10.
[3]邵旭东.桥梁工程.北京：人民交通出版社，[M].2004.
[4]姚玲森.桥梁工程.北京：人民交通出版社，[M].1985.