公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工要點(diǎn)

于洋

泰安市公路事業(yè)發(fā)展中心第一工程部 山東泰安 271000

鋼管混凝土拱橋具有造型美、跨度大、梁高低等優(yōu)點(diǎn)，在跨越河道或現(xiàn)存交通設(shè)施時(shí)，既能縮短橋長，降低工程造價(jià)，又因鋼管拱肋構(gòu)造，體現(xiàn)出一定的景觀效果。因此，鋼管混凝土拱橋在我國公路及鐵路中得到了廣泛應(yīng)用。梁部結(jié)構(gòu)采用縱橫梁格體系的鋼管混凝土拱橋，中橫梁大多采用先預(yù)制成型，后采用大型起吊設(shè)備吊裝就位。但在一些橋位現(xiàn)狀復(fù)雜或鄰近運(yùn)營鐵路時(shí)，大型起吊設(shè)備使用難度大或無法使用。因此，為解決復(fù)雜施工環(huán)境下中橫梁的施工難題，研究中橫梁的施工方案有一定的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 鋼管混凝土拱橋概述

鋼管混凝土拱橋以其施工方便、承載潛力大，越來越多地應(yīng)用于大跨度、超大跨度的橋梁工程。大跨度鋼管混凝土拱橋空鋼管架設(shè)常采用纜索吊裝斜拉扣掛法施工，空鋼管成拱過程中扣索力的確定是首先要面臨的問題?？鬯髁Φ拇_定方法有多種，能滿足施工要求的扣索力也并不唯一，不同的扣索力不僅使得懸拼過程中的受力安全性不同，而且對成橋狀態(tài)的受力與線形也有一定的影響。關(guān)于扣索力的計(jì)算方法，相關(guān)文獻(xiàn)已有大量的研究。零彎矩法將節(jié)段之間的連接看成鉸接，在當(dāng)前段扣索力張拉時(shí)，使每個(gè)拱肋節(jié)段在接頭地方的彎矩等于0，運(yùn)用節(jié)點(diǎn)力系平衡原理，依次遞推對所有扣索力進(jìn)行求解。這種方法力學(xué)概念明確，計(jì)算思路清晰，可不用對拱肋節(jié)段重心、力臂長度進(jìn)行計(jì)算，特別符合編程，廣泛應(yīng)用于鋼管混凝土拱橋的施工實(shí)際。

2 鋼管拱肋制作

2.1 鋼管制作

拱肋線采用二次拋物線，由多節(jié)直線短管通過拼接加工而成。短管的加工質(zhì)量對成橋后的線形、尺寸精度及幾何形狀有直接影響，所以必須引起高度重視，嚴(yán)格按照測量放樣→鋼管下料→坡口處理→滾圓→拼焊→校對的流程施工。

2.2 節(jié)段制作

綜合考慮制作、運(yùn)輸和現(xiàn)場吊裝等條件，將單片拱肋共分成7個(gè)節(jié)段，其中2 個(gè)節(jié)段是預(yù)埋段，與端部橫梁同步進(jìn)行施工，其它節(jié)段都在工廠中進(jìn)行拼裝。節(jié)段長度在17m左右，重量13t左右。（1）弦管單管。按照組裝修整結(jié)合基本原則，從中心到兩端進(jìn)行組裝，在組裝過程中，不同的短管嚴(yán)格按照地樣線進(jìn)行排序，并且每個(gè)環(huán)縫都要有一定焊接收縮量。在完成組裝作業(yè)后，按照從中心到兩端的順序進(jìn)行焊接。（2）節(jié)段制作。節(jié)段的制作是指把上下弦管采用綴板組成完整的節(jié)段，先把其中一個(gè)節(jié)段中的弦管都放到組裝胎架上進(jìn)行定位，將其水平度調(diào)整好后，在縱向?qū)Y板進(jìn)行定位并設(shè)置吊桿。確認(rèn)吊桿與綴板實(shí)際平整度滿足要求后，對拱肋進(jìn)行翻身，制作另外一面綴板，使其平整度滿足要求，完成所有桿件的組裝以后，進(jìn)行統(tǒng)一焊接[2]。

3 拱肋施工

3.1 支架施工

在拱肋施工中使用的支架主要采用鋼管和型鋼通過拼接制成，在支架的頂端鋪設(shè)作業(yè)平臺，為施工提供操作平臺，其基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，用強(qiáng)度等級為C25 的混凝土通過現(xiàn)澆而成，根據(jù)分段長度，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，位于中間的支架，其順橋向的長度確定為8m，位于邊側(cè)的支架，其順橋向的長度確定為4m。在支架的水平與垂直兩個(gè)方向上使用槽鋼進(jìn)行剪刀撐的連接，以此提高支架整體穩(wěn)定性與剛度。

3.2 拱肋起吊

以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，節(jié)段長度在17m 左右，重量在13t 左右，采用兩點(diǎn)起吊法進(jìn)行吊裝施工。對各節(jié)段進(jìn)行起吊之前，應(yīng)現(xiàn)在吊點(diǎn)進(jìn)行鋼絲繩的捆綁，所用鋼絲繩的外徑確定為26mm。將鋼絲繩布置好后，用汽車吊開始起吊，以較慢的速度放置到設(shè)計(jì)確定的位置。

4 移動(dòng)模架現(xiàn)澆方案

4.1 工藝原理

為規(guī)避使用大型起吊設(shè)備及減少對橋下同步施工的干擾，提出移動(dòng)模架現(xiàn)澆中橫梁的施工方案，該方案極大地提高了施工工裝化水平。通過在兩側(cè)主系梁上設(shè)置軌道系統(tǒng)，在軌道系統(tǒng)上設(shè)置走行系統(tǒng)及承重桁架系統(tǒng)，承重桁架系統(tǒng)借助走行系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)在中橫梁的上方順橋向移動(dòng)。在承重桁架系統(tǒng)上安裝吊掛系統(tǒng)，吊掛系統(tǒng)下端連接模板系統(tǒng)及移動(dòng)導(dǎo)梁系統(tǒng)，當(dāng)移動(dòng)模架走行至橫梁上方，調(diào)整好移動(dòng)模架后即可進(jìn)行中橫梁現(xiàn)澆施工，施工完后通過移動(dòng)導(dǎo)梁系統(tǒng)走行至下一道中橫梁后再重復(fù)上述工序。

4.2 工裝構(gòu)造

中橫梁現(xiàn)澆移動(dòng)模架由軌道系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、承重桁架系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、移動(dòng)導(dǎo)梁系統(tǒng)及附屬系統(tǒng)7 大部件組成。軌道系統(tǒng)由軌道梁和P50 鋼軌2 部分組成，P50 鋼軌位于軌道梁上方，通過壓軌板焊接固定。軌道梁采用雙拼I20b 槽鋼上下加蓋板組焊而成，通過預(yù)埋件固定在主系梁上。走行系統(tǒng)由走行輪、電機(jī)、剎車裝置等部件組成。承重桁架系統(tǒng)長27m，寬1．8m，兩端落座在走行系統(tǒng)上，由5 道間距22．5cm 貝雷梁通過頂部、底部及豎向90 型支撐架組拼而成。吊掛系統(tǒng)采用直徑32mm 精軋螺紋鋼，吊桿上端固定在承重桁架系統(tǒng)上并配有分配梁、千斤頂、扁擔(dān)梁等用于調(diào)整模架高程。吊桿下端連接模板系統(tǒng)及移動(dòng)導(dǎo)梁系統(tǒng)，是整個(gè)移動(dòng)模架主要傳力構(gòu)件。中橫梁模板系統(tǒng)包括底模板及側(cè)模板2 部分，用于澆筑混凝土?xí)r控制中橫梁幾何尺寸。移動(dòng)導(dǎo)梁系統(tǒng)由移動(dòng)滑架及導(dǎo)梁組成，是控制模架移動(dòng)平衡及穩(wěn)定的主要構(gòu)件。附屬系統(tǒng)主要包括防護(hù)欄桿、上下爬梯等，用于確保模架操作時(shí)人員安全[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，對于鋼管混凝土拱橋，由于結(jié)構(gòu)和施工條件所有不同，所以結(jié)構(gòu)有許多不同的安裝方法，該橋所用的分段方法，通過實(shí)踐，取得了良好的效果，所用方法能為類似項(xiàng)目提供參考借鑒。