大跨度钢管混凝土拱桥支架施工技术

漆志娟 祁信丽

(1.河南省交通科学技术研究院有限公司，河南 郑州 450000;2.郑州市交通规划勘察设计研究院，河南 郑州 450000)

1 工程概况

庞村西特大桥是郑州市南出口暨郑州至新郑快速通道上的一座控制性工程，跨越南水北调干渠;受干渠规划制约，主桥采用160m下承桁架式钢管混凝土无推力系杆拱桥，桥梁跨径布置为:25m+164.4m+25m，桥梁全长220.4m，采用平面与河道斜交，斜交角度为50度。主拱拱轴线采用悬链线，矢跨比f/L=1/5，拱轴系数m=1.3。单幅桥主孔横桥向平行设置两片钢管混凝土拱肋，其横向轴线距为23.6m，拱肋钢管桁架为等截面布置，拱肋高3.8m，拱肋宽2.1m。标准段拱肋上、下弦杆钢管均采用φ900×16mm的直缝焊接管，每道拱肋两拱脚间设置一道刚性系梁，系梁为箱形结构，宽1.8米、高3.2米。本桥横梁分为中横梁及端横梁，中横梁采用 T型梁，马蹄宽50cm，腹板厚0.36m;梁高1.8m。端横梁采用单箱室，截面宽4.0m，跨中梁高4.0m，顶、底板厚均为50cm，伸缩缝侧腹板厚80cm，桥跨中心线侧腹板厚40cm，均采用C50混凝土;单幅桥共24对吊杆，吊杆纵向间距按6m设置，主墩采用实体式桥墩，方形承台，钻孔灌注桩群桩基础。

2 上部结构施工流程

主桥上部结构施工顺序如下:①搭支架现场浇筑系梁、端横梁、中横梁及拱肋预埋段;达到强度后张拉第一批系梁、第一批端横梁及中横梁预应力钢束;②浇筑混凝土桥面板，同时安装拱肋支架，依次安装拱肋钢管及风撑，拱肋分9段安装，其中两段为预埋段;③待拱肋合龙后，调整拱肋线形，符合设计要求后，进行节段之间的焊接;④自下向上两端对称泵送钢管混凝土，顺序是:下弦内侧管-上弦内侧管-下弦外侧管-上弦外侧管。⑤待钢管混凝土达到强度后拆除拱肋支架，安装吊杆，进行初张拉，一幅桥同一编号的吊杆同步张拉;⑥张拉剩余系梁、横梁预应力钢束;拆除系梁支架;⑦施工桥面铺装、桥梁防撞护栏及栏杆等;⑦调整吊杆索力至成桥索力。

3 施工工艺

3.1 端横梁、系梁及拱脚的施工

端横梁、系梁及拱肋钢管预埋段采用支架现浇。

1)端横梁、系梁及拱肋钢管预埋段施工:拱肋钢管预埋段是拱肋线形控制的基础，施工时注意其几何尺寸、纵向仰角、横向垂直度，以确保拱肋安装的精度。由于拱肋钢管预埋段与系梁、端横梁部分的混凝土一起施工，因此，在浇筑混凝土时，将拱肋钢管预埋段固定，防止在施工时移位。

2)拱脚混凝土的浇筑:浇筑拱脚混凝土时，由于拱肋钢管两侧是钢筋、横向竖向波纹管密集区，混凝土难以从上浇人，振动棒上部插入困难;且横梁高度高，使混凝土浇振密实有一定难度。为保证拱脚中下部的浇捣质量，需要采取必要措施。

3.2 拱肋及风撑制作与施工

依据吊装设备和现场条件的便利性，本桥每片拱肋分9段预制。

1)钢管制作:拱肋及风撑钢管采用Q345C钢钢板卷制的直缝焊接管，钢管的卷制和焊接由专业厂家进行。卷制前，应逐张仔细检查使用的钢板以满足设计中对材料的要求。卷制钢管时，卷管方向应与钢板压延方向一致，注意根据要求将板端开好坡口。焊接钢管的卷管焊缝应采用埋弧自动焊。

2)拱肋制作:主拱拱肋桁架为4根钢管组合而成的桁式断面。根据运输要求、工地节段吊装要求及焊接要求，对单片拱肋进行分段加工。拱肋制作必修保证其几何尺寸的准确。组拼时，建议先组拼一段拱肋的上弦杆，再组拼下弦杆，然后按设计要求将上、下弦杆定位后再套样制作腹板并与弦杆焊接。

3)支架设计:施工支架结构在使用条件下强度、稳定及变形等必须满足预定功能，支架验算必须考虑风荷载、拱肋自重及混凝土湿重等;经验算支架体系采用Q235材料;钢管柱主肢均采用Φ426mm×8mm的钢管，横撑采用［20#槽钢，顶部分配梁采用H型钢440×300×11×18，斜撑采用∠75×5的角钢，节点板采用12mm厚钢板，上人爬梯采用∠50×5角钢，并安装安全护圈和休息平台;纵向和横向联系梁弦管采用Φ273mm×8mm的钢管，横撑采用［20#槽钢，斜撑采用∠75×5的角钢。

4)拱肋安装:每条拱肋分7段吊装合龙，单片拱肋吊装时每段钢管桁架长约25米，重约45吨。根据现场地形、支墩布置和拱肋安装情况，拱肋吊装作业半径9～38米，吊装重量10～60吨，最后选用QUY350履带吊机，超起配重，主臂长60米。吊装时应以拱肋下弦为基准，先对准两段拱肋的下弦杆，再调整上弦杆。

3.3 拱肋混凝土的灌注

1)本桥采用从拱脚到拱顶用泵送混凝土顶升法灌注混凝土。泵送混凝土的压强控制在2MPa内，最大不超过2.5MPa。在拱脚上下弦管设置灌注孔，在拱顶管内隔板左右两侧设置出浆孔，焊接冒浆管以利拱顶段混凝土密实。拱圈混凝土的浇灌程序应按设计要求的工序对称、均衡原则进行施工。拱肋灌注前应压注高强等级砂浆润滑输送甭管、主拱肋钢管的内壁，用以润滑输送管道，减小混凝土的泵送阻力。

2)对于支架法施工的拱肋混凝土灌注，拱肋的附加应力相对小，由于桁架式钢拱肋结构刚度大，在混凝土灌注中钢管变形小，但由于钢管是多点连续支撑，钢管应力在纵向有不均匀性，应加以重视。

3)混凝土要求采用微膨胀、低水化热的流态混凝土。

4 结语

采用支架法施工的下承式钢管混凝土拱桥对吊装设备要求低，拱轴线相对容易控制，施工费用低;其结构轻盈，造型美观，适用于跨度较大城市桥梁;但钢管拱桥在施工过程中的重要环节应引起重视;如拱脚混凝土的浇筑、钢管拱肋现场焊接工艺、焊接质量控制及拱肋内混凝土灌注等。随着钢管混凝土拱桥的应用推广，施工问题会日益受到重视;以上关键环节会在实践中不断总结和完善。本文总结的一些施工经验和方法可供同行在同类桥型设计、施工中参考。