鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)探討

1、鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)引言：近年來(lái)，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(wèn)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(wèn)題做簡(jiǎn)要闡述。一、支承系統(tǒng)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。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0.50.8m，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2 20cm的混凝土 或厚度

2、10cm的鋼筋混凝土或厚度5cm的木板。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(guò)1mm。二、主拱肋拱軸線控制系統(tǒng)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。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

3、都安排在凌晨。施工控制。在扣索塔架頂部設(shè)有扣、錨索調(diào)整裝置千斤頂，通過(guò)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(lái)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))。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。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。為保證鋼管拱在吊裝過(guò)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(guò)對(duì)稱設(shè)置兩道浪風(fēng)

4、繩來(lái)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。三、鋼管混凝土配制選材設(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(guò)大，初凝時(shí)間以812h為宜。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。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(wú)棱角，

5、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30mmo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?！岸嗡磻?yīng)”只有1 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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)用于水泥和混凝土中的粉煤灰規(guī)定。選擇外加劑一定要經(jīng)過(guò)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0.20.3MPa預(yù)應(yīng)力， 可抵消混凝土在硬化過(guò)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(wú) 害，與所用水泥適應(yīng)性好。我國(guó)主要使用U型膨脹劑、復(fù)合膨脹劑及 明磯石膨脹劑。設(shè)計(jì)高性能膨脹混凝土的三個(gè)問(wèn)題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?；炷潦遣捎娩摴苤许斏嘧?，粗骨料在頂升過(guò)程中不能因 自身重力而下落，否則會(huì)造成頂升壓力過(guò)大而失敗。在設(shè)計(jì)混凝土配 合比過(guò)程中碎石

7、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。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(26) x 10-4的范圍內(nèi)是合理的。四、主拱肋鋼管的拼裝鋼管拱肋的制作鋼管拱主弦管直徑600mm采用螺旋焊管。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。鋼管拱單元階段制好后運(yùn)至工地組焊成吊裝段，運(yùn)至施工現(xiàn) 場(chǎng)，最后用跨墩龍門吊機(jī)或其它起重設(shè)施將吊裝段吊上橋組裝。為便

8、于調(diào)整拱肋預(yù)埋段制造、溫度引起的偏差，鋼管制造在 工廠時(shí)，拱腳預(yù)埋段與拱中段之間預(yù)留80mm調(diào)整量；拱肋合攏鎖定 溫度為1015C。鋼管拱肋單元構(gòu)件的防護(hù)。預(yù)拼成型的安裝節(jié)段必須對(duì)接口進(jìn) 行地面預(yù)接和必要的技術(shù)處理，拱肋每一個(gè)吊裝階段之間采用內(nèi)法蘭 連接，法蘭間可抄墊鋼板進(jìn)行微調(diào)；單元制造階段之間采用臨時(shí)外法 蘭連接。鋼管拱肋的懸拼拱肋吊裝采用懸拼和扣掛施工。拱肋作完后，首先在制作場(chǎng) 地進(jìn)行預(yù)拼，合格后方可吊裝。拱肋吊裝前應(yīng)安裝好拱腳臨時(shí)鉸，懸拼過(guò)程中允許拱肋繞鉸 轉(zhuǎn)動(dòng)。每吊裝一個(gè)階段除安裝好橫撐及臨時(shí)橫撐外還要設(shè)置橫向浪風(fēng) 索。以利調(diào)整拱軸線和保證橫向穩(wěn)定。兩階段接頭端面先用螺栓對(duì)接，安裝合

9、攏段前應(yīng)預(yù)先通過(guò)扣 索調(diào)整拱肋橫向位置，然后再安裝拱頂合攏段。兩條拱肋全部合攏后，再全面校核一次拱軸線坐標(biāo)，并調(diào)整 至誤差容許范圍內(nèi)。再對(duì)焊主拱鋼管、燒掉螺栓，用加勁鋼板補(bǔ)焊拱肋鋼管接頭，以保證受力連續(xù)。用鋼管焊接封死拱腳臨時(shí)鉸，澆注拱座預(yù)留槽口 C50混凝土， 形成無(wú)鉸鋼管桁架拱，待拱腳混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆除扣索；泵送壓注填充管內(nèi)C50微膨脹混凝土?？鐝捷^小的橋梁可用WDJ支撐系統(tǒng)配合吊車、攬繩完成拱肋 組拼。五、支座墊石鋼板懸空預(yù)埋支座墊石鋼板下混凝土懸空，既影響下部結(jié)構(gòu)受力，又危害 上部結(jié)構(gòu)荷載均勻傳遞和受力平衡，也就是說(shuō)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是很危 險(xiǎn)的，其主要原因是混凝土在澆筑流動(dòng)過(guò)程中，預(yù)埋

10、鋼板下的氣體無(wú) 法排除，形成了空洞，為避免該現(xiàn)象的發(fā)生，可在鋼板中心用電鉆打 一個(gè)直徑5mm的“排氣孔”，澆筑預(yù)埋鋼板處混凝土?xí)r，濃水泥漿由 “排氣孔”冒出即可。六、拱腳混凝土空洞拱腳混凝土振搗拱肋與系桿節(jié)點(diǎn)一一拱腳之鋼筋構(gòu)造縱橫交錯(cuò)、交叉重疊，混凝 土澆筑困難，振搗棒無(wú)法正常工作，混凝土密實(shí)成了問(wèn)題。一般采用 剛度較大的鋼模，澆筑混凝土?xí)r，先用一巨型扁鏟(其寬度振搗棒直徑）在振搗棒插入處，臨時(shí)將鋼筋間距撥寬，至振搗棒順利插入、 正常振搗為止，可確?；炷琳駬v密實(shí)；待振搗棒拔出后，開(kāi)啟固定 于模板兩側(cè)的附著式振動(dòng)器，一方面有助于被撥動(dòng)的鋼筋恢復(fù)原來(lái)位 置，另一方面可避免混凝土漏振，有助于混凝土

11、密實(shí)、均勻。拱腳混凝土預(yù)防裂縫為預(yù)防拱腳混凝土裂縫，可選用鋼纖維混凝土，鋼纖維用量一般 為 60kg/m3。七、空腹式端橫梁澆筑工藝端橫梁為封閉式變斷面空心梁，其施工有兩種方法：一種方法是 采用木?；蚱渌淮涡孕灸?，不考慮翻番周轉(zhuǎn)，此類模板只側(cè)重考慮 其強(qiáng)度，滿足混凝土幾何尺寸需要即可；另一種方法是采用鋼模或其 它可周轉(zhuǎn)性芯模，澆筑混凝土?xí)r在梁頂預(yù)留“天窗”，待拆除芯模后 再二次澆筑混凝土，將天窗堵死，但應(yīng)注意兩期混凝土的結(jié)合牢固問(wèn) 題。八、鋼管混凝土 “緊箍效應(yīng)”落空由于施工工藝和混凝土收縮，混凝土總是無(wú)法完全充滿鋼管，使 得“緊箍效應(yīng)”無(wú)法實(shí)現(xiàn)，混凝土達(dá)不到三軸壓縮的理想效果。防治 該問(wèn)題的一般方法有兩種:1.預(yù)防。微膨脹混凝土隨著齡期增長(zhǎng)，混凝土的收縮仍然不可避 免，為防止這類問(wèn)題發(fā)生，在混凝土配合比設(shè)計(jì)