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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路工程。但該橋型技術(shù)復(fù)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(shí)踐中不斷探討和完善，本文將結(jié)合工程實(shí)踐就有關(guān)問題做 簡(jiǎn)要闡述。 

2 鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)難題及對(duì)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(jiān)實(shí)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(yù)壓 

支架使用前須全程預(yù)壓，不能以一孔預(yù)壓取得的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)推概全橋。靜壓5d(120h)以上及達(dá)到沉降穩(wěn)定狀態(tài)2d(48h)以上，沉 降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：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(zhǔn)和精密測(cè)標(biāo)組成定位系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為拱肋的線 形變化、拱腳位移和拱腳沉降。 

2.2.2建立測(cè)量控制網(wǎng) 

在每節(jié)拱肋端頭設(shè)置固定的測(cè)量控制點(diǎn)，控制點(diǎn)設(shè)在拱肋中 線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進(jìn)行，每架設(shè)一節(jié)段拱 肋，對(duì)全部控制點(diǎn)都要進(jìn)行觀測(cè)。此外，對(duì)拱座的偏位進(jìn)行觀 測(cè)。鋼管拱對(duì)溫度，特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和 日照對(duì)線形控制的影響，標(biāo)高的測(cè)量包括合攏時(shí)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(shí)現(xiàn)拱段接頭標(biāo)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(shí)現(xiàn))。 

(2)設(shè)置臨時(shí)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(shí)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(shí)支撐。 

(3)在焊接拱肋接頭外包板時(shí)，對(duì)稱布置的焊縫，采用成雙 焊工對(duì)稱施焊，這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消；非對(duì)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(shí)，采用通過對(duì)稱設(shè)置兩道浪風(fēng)繩來調(diào)整和控制拱段就 位中線位置，減少拱肋自由長(zhǎng)度，增大橫向穩(wěn)定?？刂评孙L(fēng)繩長(zhǎng)度基本相同。 

2.3鋼管混凝土配制 

2.3.1選材 

(1)設(shè)計(jì)高性能微膨脹混凝土應(yīng)選擇525R早強(qiáng)型水泥為主 體，其用量不宜過大，初凝時(shí)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(yán)格控 制云母含量、硫化物含量、含泥量和壓碎值，一般選用細(xì)度模 數(shù)2.6-3.1的中砂為宜。不宜用砂巖類山砂、機(jī)制砂、海砂，此 類砂對(duì)混凝土的膨脹率影響極大。 

(3)粗骨料石質(zhì)對(duì)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(qiáng)度、骨料彈性模量和骨料強(qiáng)度。在考慮 混凝土可泵性的同時(shí)，要考慮混凝土的早強(qiáng)性和后期強(qiáng)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(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制含泥量、強(qiáng)度、彈性模量和粒徑≤30mm。 

(4)粉煤灰與水泥“二次水化反應(yīng)”產(chǎn)生的凝膠封堵了混凝土 的毛細(xì)管路，增強(qiáng)了密實(shí)性，提高了耐久性。“二次水化反應(yīng)”只 有Ⅰ級(jí)粉煤灰和磨細(xì)粉煤灰可以徹底完成：“使混凝土升溫降低 15%~35%；應(yīng)嚴(yán)格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%~1.5%”為宜； 粉煤灰應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《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(yàn)。試驗(yàn)表明，緩凝型減 水劑會(huì)降低混凝土膨脹率，所以應(yīng)反復(fù)試驗(yàn)，膨脹率合適才可使 用；高效減水劑還應(yīng)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(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《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(yù) 應(yīng)力，可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，從而提高抗 裂能力。選擇時(shí)一定要多試驗(yàn)幾個(gè)品種，膨脹劑應(yīng)對(duì)混凝土后期 強(qiáng)度及質(zhì)量無害，與所用水泥適應(yīng)性好。我國主要使用U型膨脹 劑、復(fù)合膨脹劑及明礬石膨脹劑。 

2.3.2設(shè)計(jì)高性能膨脹混凝土的三個(gè)問題 

(1)混凝土施工可按一般高性能混凝土設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配制強(qiáng) 度計(jì)算，不必計(jì)算后將強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)作為配制強(qiáng)度，關(guān)鍵在 于施工配合比的施工現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)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(huì)造成頂升壓力過大而失敗。在設(shè)計(jì) 混凝土配合比過程中碎石應(yīng)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(shí)踐認(rèn)為鋼管混凝土設(shè)計(jì)為微應(yīng)力時(shí)，限制膨脹 率28天內(nèi)應(yīng)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(jì)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)的廠家；單元 階段制造好后在工廠進(jìn)行平面和立面組拼檢查；螺旋焊管彎曲成型在中頻彎管機(jī)上進(jìn)行，采用埋 弧自動(dòng)焊；腹板安裝采用CO2氣體保護(hù)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。