淮安市鹽河橋鋼管混凝土系桿拱橋施工工藝探討

張 睿

淮安市鹽河橋鋼管混凝土系桿拱橋施工工藝探討

張 睿

一、概述

鹽河橋位于淮陰區(qū)中山北路，與鹽河斜交約13°。鹽河為Ⅳ級航道，通航凈空要求55m×7m，橋位處鹽河口寬約68m，橋梁采用斜橋正做的形式，根據(jù)航道部門一跨過河的要求，擬定橋梁主孔跨徑83m，采用下承式鋼管混凝土系桿拱，兩側各接2m×20m后張法預應力空心板梁，橋梁全長163m，寬20m。

二、系桿拱橋設計

1.橋型選擇

拱橋是中國的傳統(tǒng)橋型，它的主要特點是能充分發(fā)揮材料的受壓性能，而鋼管混凝土的特點是在鋼管內填充混凝土，由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強度。同時鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用，同時可作為施工模板，方便混凝土澆筑。施工過程中，鋼管可作為勁性承重骨架，其焊接工作簡單，吊裝重量輕，可以簡化施工工藝，縮短施工工期。

鹽河橋采用40m+83m+40m鋼管混凝土系桿拱橋的設計方案。以抗壓能力高的鋼管混凝土作為主拱肋，以抗拉能力強的高強鍍鋅鋼絲作為系桿，隨著施工加載順序逐號張拉系梁中的預應力筋以平衡主拱所產生的水平推力，最終在拱座基礎中僅有很小的水平推力。拱腳與橋墩的連接由固接改為鉸接，以避免縱向水平力和溫度應力引起拱腳過大的推力而導致拱腳處混凝土開裂，克服了拱橋對基礎的苛刻要求。

2.上部結構

主橋為下承式系桿拱結構，主拱理論軸線為二次拋物線，矢跨比為1∶5.714，拱肋采用鋼管混凝土結構，鋼管截面為雙鋼管綴板啞鈴形，采用Q345c結構鋼，鋼管壁厚14mm，內填C50微膨脹混凝土。

主拱每側設13根吊桿，間距5.6m，吊桿采用φ273×10無縫鋼管，內配置預應力鍍鋅鋼絲，外包PE，錨具為冷鑄墩頭錨。吊桿上端錨固在鋼管混凝土拱肋內，下端錨固在系梁底部。

風撐采用雙鋼管格構式一字型鋼桁架，共設5道以增加全橋的穩(wěn)定性。拱腳采用鋼筋混凝土結構，每墩設兩個拱腳。鋼管拱肋預埋進拱腳的部分要準確定位并牢固固定。

橋面系由系梁、端橫梁、內橫梁、行車道板、人行道板組成。系梁采用箱形全預應力C50鋼筋混凝土結構，端橫梁采用C40箱形截面預應力混凝土結構，內橫梁采用矩形截面預應力混凝土結構，共13道，橋面板采用C30預制鋼筋混凝土板，人行道板采用現(xiàn)澆混凝土結構。

橋面排水原則上采用“上水下排”，即橫坡加導水槽方式，在橋梁橫斷面內設1.5%的橫坡。

系桿拱采用GPZ型盆式橡膠支座，板梁采用GYZ型板式橡膠支座。

3.下部結構

主橋下部結構采用柱式墩接蓋梁，蓋梁高 1.7m，寬 4.5m；下接 3根φ2.4m的立柱。承臺基礎厚度為2.8m，平面尺寸為6.4m×20.1m，承臺下接φ1.5m鉆孔灌注樁10根。

三、施工過程

主橋主要施工順序如下：灌注樁→主承臺→立柱→蓋梁→端橫梁→拱腳→系梁→內橫梁→張拉端橫梁→系梁部分鋼束張拉→內橫梁部分鋼束張拉→拱肋、吊桿、風撐吊裝→拱內充混凝土→第一次張拉吊桿→系梁其余鋼束張拉→內橫梁其余鋼束張拉→第二次張拉吊桿→橋面板安裝。現(xiàn)就其中主要工序予以介紹：

1.搭設支點

每片系梁搭設4個支點，其中岸上2個，水中2個，河中兩個支點間寬度應滿足通航要求。岸上支點對地基進行處理后，直接用貝雷片搭設。水中支點則采用φ273無縫鋼管樁基礎，經驗算，樁基礎入土4m即可滿足承載力要求。每個支點下15根鋼管樁，每排5根，共3排。鋼管樁內填充黃砂，水撼法密實，找平后用型鋼搭平臺，然后在型鋼平臺上搭設貝雷支架。

2.澆筑系梁、中橫梁

支架搭好后，需等載荷預壓以消除非彈性變形，確保支架承載力和穩(wěn)定性。支架沉降穩(wěn)定后卸載，在支架上澆筑系梁和中橫梁，待混凝土達到強度后張拉部分鋼鉸線。張拉時應兩側對稱進行。預應力張拉時，應力應變實行雙控，張拉程序為：0→初應力（0.1σk）→1.03σk，持荷5min錨固。預應力張拉時按強度、齡期實行雙控，強度要求達到100%，齡期控制在20d。

錨具供貨廠家提供的夾片需檢驗硬度，并控制在允許范圍內，現(xiàn)場按規(guī)定抽檢。

3.拱肋、吊桿、風撐吊裝

拱肋鋼管由專業(yè)廠家加工，每側6段，運到工地后在胎架上預拼，預拼后焊接成2段方便吊裝。采用300t浮吊吊裝。為保證吊裝安全和方便操作，在每側5#、7#支點處用貝雷片搭設 3個支點，用貝雷大梁連成整體。系梁、端橫梁為預應力梁與鋼管拱三者相連形成固接，對強度和質量要求非常高，而鋼管拱的軸線偏差為5mm，施工難度非常大。

表1 系梁沉降表

4.灌注拱內混凝土

空鋼管拱肋合攏，風撐、吊桿吊裝與拱肋焊接成一體后即可灌注混凝土，混凝土為微膨脹混凝土，灌注順序為先下弦管，再上弦管，最后灌注腹板。灌注混凝土應從下往上灌注，在管底部開孔，焊接出1m左右泵管，泵管接防倒流截止閥，并在鋼管拱最高處開出氣孔。灌注時應兩側同時均勻上升直到出氣孔冒出混凝土，灌注時嚴格控制混凝土的和易性，確保混凝土灌注均勻、飽滿。腹板內混凝土灌注完后即形成鋼管混凝土拱圈。

5.張拉吊桿

待主拱內混凝土達到設計強度后即開始張拉吊桿，張拉采用一端張拉，固定端預埋在系梁內，張拉端設在拱肋上端，張拉應上下游對稱、跨中對稱，即4根吊桿同時張拉。給吊桿以初始張拉力后，再張拉系梁和內橫梁其余鋼束。系梁和中橫梁全部張拉結束后，第二次張拉吊桿。如此反復張拉，使主拱的水平推力變小，應力趨于均勻。張拉全部結束后即可拆除支架，安裝橋面板。

四、成橋階段計算

二期恒載按換算均布荷載分擔到系梁和內橫梁上。

系梁沉降計算見表1。

在本橋的穩(wěn)定性方面，設計時考慮兩片主拱之間加設五道一字型風撐，拱肋基礎連成整體。

五、施工監(jiān)測

該橋結構形式復雜，施工難度大，因此，施工時進行了以下監(jiān)測：

（1）徐變變形。對系梁、拱的徐變變形進行跟蹤測量。在每根吊桿處都設置了測試斷面，共13個斷面，26個點。

（2）拱肋鋼管截面應力監(jiān)測。

（3）施工過程中拱腳傾角和高程監(jiān)控。

（4）現(xiàn)場實測鋼管混凝土彈性模量發(fā)展曲線。

六、經濟技術指標

該橋主橋長83m，引橋長80m，寬20m，主橋橋梁面積1660m2，引橋面積1600m2，合同價1005萬元，綜合經濟指標為3082元/m2。

七、綜合分析

系桿拱橋是近幾年發(fā)展起來的橋型，以抗壓能力高的鋼管混凝土作為主拱肋，以抗拉能力強的高強鍍鋅鋼絲作為系桿，通過拱肋的重量，隨著施工加載順序逐號張拉系梁中的預應力筋以平衡主拱所產生的水平推力，最終在拱座基礎中僅有很小的水平推力，達到了拱橋對基礎的苛刻要求。

八、意見與建議

本橋吊桿采用φ273×10無縫鋼管，內配置預應力鍍鋅鋼絲。鍍鋅鋼絲為柔性結構，而鋼管為剛性結構，二者似乎不協(xié)調。建議在以后同類橋梁的設計中予以關注并改進

江蘇省淮陰水利建設有限公司 223005）

（專欄編輯：周 權）