公路桥梁工程中的钢管混凝土拱桥施工技术
摘 要：钢管混凝土，就是在钢管内填充混凝土而形成的一种组合结构的新型材料。经实验证明，此种材料具有耐疲劳、强度高、抗冲击、韧性及塑性好等优点。除此之外在施工中，钢管不但可以作为劲性骨架，还能起到混凝土模板的作用，从而缩短了工期，节约了工程造价，由此被广泛应用于建筑构件、地铁立柱、桥梁等工程中。本文就对公路桥梁工程中的钢管混凝土拱桥施工技术，做简要的分析、研究。
关键词：钢管混凝土 施工技术 拱桥
随着我国桥梁建设的快速发展，钢管混凝土拱桥的应用也日渐广泛，因其具有跨度大、抗震、抗压、形态优美、抗裂、施工简便等优点，既而许多的大跨度桥梁设计都采用了钢管拱技术。钢管混凝土，其利用了钢管的套箍作用，采用了微应力混凝土，从而明显提高了抗裂性能与抗压性能。
一.钢管拱的主要构造与截面形式
当前，钢管混凝土拱桥所采用的主要构造形式，在拱轴线形上有悬链线形及抛物线形；在承式上有上、中、下承式。而主拱截面有肋拱、板拱、钢架拱、箱拱、联合拱等，图1为较为常用的几种截面形式。
图1.较为常用的几种截面形式。
二．钢管混凝土拱桥的施工方法
（一）缆索吊装施工法：
如图2，缆索吊装施工法，就是依照缆索吊机的吊装能力，将拱肋分段预制，利用缆索吊机将两拱脚段吊装就位，并用扣索将其固定，最后逐步吊装剩余各段并同先吊段进行对接，直至吊装完毕。在吊装过程中，应进行跟踪监视，要求其焊接可靠、对位准确、拱轴线形达到设计要求。而对于净跨在100米左右的拱肋，一般情况下将其分成3到5段进行吊装。在面对跨度较大的情况下，应根据缆索的吊重能力，适当的增加分段段数。
图2.缆索吊装施工法。
缆索吊装法，对于大跨度的钢管混凝土拱桥较为适用，其材料、拱肋的运输较为方便，也不需要太高的索塔塔身，相对较为经济。而此种施工方法的缺点在于对拱肋对接的精确度的控制较难；分段越多，工期和质量控制的难度也就越大；拱轴线形的控制也有一定难度。由此，应尽可能的提高缆索吊机的吊重能力，并减少分段数量，从而加快施工进度、保证施工质量。
（二）竖转施工法：
如图3，竖转施工法就是在拱顶周围把主拱圈一分为二，同时将拱趾作为旋转中心，垂直向下将设计拱轴线旋转一定角度，最后将拱顶的合龙处放置于浮船或地面上，由此即可在较低的膺架上进行两个半拱的拼装。在完成两个拱的拼装后，利用两个傅墩顶扒杆将其分别拉起，最后在空中进行对接合龙。
图3.竖转施工法。
竖转吊装技术的关键，在于起吊平衡系统、扒杆地锚系统、旋转系统等。旋转系统中的靠山角与旋转角，其相当于水平转体中的求铰，也是转体的关键，安装与加工的精确度要求较高。起吊平衡系统，其主要包括平衡梁、吊攀、慢速卷扬机等等。吊攀的安装角度及位置，均需要根据拱柱的变形、转动角度及受力而定。平衡梁，其主要是保证在进行竖转时，两个拱肋同步上升且不发生扭转。扒杆应具有一定的刚度和强度，后缆风应受力均匀，防治扒杆的扭转。若要确保合龙的顺利，可布设一个锥形导管在半拱的合龙处，以此实现自动对位。拱肋合龙完毕后，应及时的封固拱脚、焊接接头，从而使其变为无铰拱。竖转吊装其优点在于节省材料、吊装方便、拱肋的拼装膺架相对较低、只有一个合龙头等。而不足之处在于施工桥下需要有一定的拼装场地、使用浮船时受水流影响等。
（三）有支架施工法：
如图4，有支架施工法就是在桥位处，根据钢管拱肋的预留拱度值和设计线形，将膺架拼装好，并在膺架上就位焊接、拼装成拱的施工方法。膺架可采用分离式和满堂式，或是将两种方法结合运用。
图4.有支架施工法。
在采用有支架法施工时，膺架的基础弹性、沉降、非弹性变形等问题应预先算出并预留拱度。膺架的顶部需设置丝杠、千斤顶等微调装置，以便对拱肋的平面位置和标高进行调整。在进行拱肋的吊装时，应不断的对各支撑点的沉降进行观测，若发现问题须及时作出调整。有支架施工法适用于拱肋离地距离不高、桥下水位不深或无水等施工条件相对较好的工程，其优点在于不需要大型的吊装设备、拱轴线形容易控制、拱肋分段长度小、横斜撑容易安装等。而不足之处在于焊接工作量较大、拱肋接头较多、工期较长、对桥下的地基、地形等条件的要求较高等。
（四）平转施工法：
如图5，平转施工法就是把拱圈分成两个半拱，在两岸偏离桥位的位置，分别利用岸坡、山体或在引桥的桥墩布设膺架，进行拱肋及拱上立柱的拼装，从而形成半拱，最后进行水平转体就位，拼装合龙段成拱。
图5.平转施工法。
水平转体法，其施工技术的关键在于转动牵引系统、铰球系统、平衡防倾系统等。铰球，一般情况下采用高标号的混凝土，根据转体的重量可采用经旋压处理的钢板铰面或混凝土铰面。上下转盘应经过严格的研磨配对。铰面之间可涂以四氟粉和黄油，以此减少摩擦的阻力。转动牵引系统，其主要包括张拉千斤顶、上转盘等，采用ZLD自动连续牵引系统较好。平衡防倾系统，其主要包括平衡重、保险支腿等。在进行转体时，铰球承载了整个转体的重量。待转体到位后，应及时的吊装合龙段并封固上下转盘，从而使其体系变为无铰拱。
平转施工法，相对适用于单跨拱桥，其优点在于拱肋膺架不高，焊接及吊装容易且焊接质量高，能充分的利用两岸的岸坡和山体的地形条件，施工的过程中不影响桥下正常通航且快速安全。而不足之处在于对铰球加工质量的要求相对较高，不适合多跨拱桥的施工。
三．钢管混凝土的灌注
钢管混凝土的灌注工作，一般采用泵送法。而对于跨度相对较小的拱桥，可采用吊斗法进行灌注。相对而言，泵送法的混凝土密度较好，并且质量容易保证。施工中，混凝土应从四个拱脚进行分管对称灌注。针对跨度较小的拱桥，可不设隔舱板，而灌注可从拱脚一次到顶。在进行灌注的过程中，为了防止发生冒顶，可在拱顶增加一些配重，配重的大小根据灌注的高度而定，并需要对其跟踪控制。对于大跨度的拱桥，可利用隔舱板进行分段灌注，以此控制拱肋的变形和应力。泵送混凝土，其要求和易性好，为减少混凝土的收缩，可适量的加入减水剂，同时采用微膨胀混凝土。微膨剂的掺量，应以补偿混凝土的收缩为宜。
结束语：
由于钢管混凝土具有较多的优势，而且具有较强竞争力的结构，从而使其在大型拱桥建设中得到了广泛的应用，由此，针对钢管混凝土结构其施工技术的研究具有实际意义。
参考文献：
[1] 刘刚. 论公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术[J]. 黑龙江科技信息, 2010,(26)
[2] 陈红生. 公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术[J]. 科技致富向导, 2011,(11)
[3] 罗涛, 王满妮. 钢管混凝土拱桥拱肋架设技术综述[J]. 科技信息(科学教研), 2008,(16)
