史苏

【摘要】拱桥是我国公路、铁路上应用比较广泛的一种桥型，在竖向荷载作用下拱的两端支承除了有竖向反力外，还产生水平推力，正是这个水平推力使得拱内弯矩大大减小，使之成为主要承受压力的结构，因此可以充分发挥混凝土材料受压的特性，被广泛应用于桥梁工程、水利工程及建筑工程中。系杆拱的出现减少了拱桥对地基的依赖，用系杆来承担拱脚推力，还可以大大提高拱桥的跨越能力。特别是近年来由于高强度材料的出现使系杆拱承载力有了更大提高，从而推动了大跨度系杆拱桥的修建。

【关键词】系杆拱；施工；重难点；控制

一、工程项目概况

德龙烟铁路德大段跨京福高速公路特大桥为跨越京福高速公路而建，跨越处采用1-80m系杆拱桥设计，线位处高速公路为直线，路面宽24.5米，两侧有侧沟，与线路成53°夹角。跨京福高速公路特大桥1-80m系杆拱为下承式结构，采用先梁后拱工艺施工，施工过程中需要解决拱脚及拱肋定位、拱肋压注混凝土、吊杆张拉等各项技术难题。

拱桥结构为钢管混凝土系杆拱结构，计算跨径80m，梁长83m。系梁截面为箱形，拱肋为钢管混凝土结构，哑铃形断面。拱肋与主梁的刚度之比为1/9.2，属于刚性系梁刚性拱。

拱肋：采用竖置哑铃形钢管混凝土截面，按等截面布置，截面h=3.0m，钢管直径800mm，由厚度16mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用厚度16mm的钢板焊接形成哑铃形。在吊杆处，钢管内在吊杆一定距离处设置加劲钢箍，并在腹板处设置加劲螺杆，其余部位加劲钢箍与加劲螺杆交错布置，其最大间距不超过1000mm，混凝土灌注口附近加劲螺杆间距加密至500mm左右。拱轴线采用悬链线，m=1.167，矢跨比1/5，矢高f=16m。钢管内用C55微膨胀混凝土填充，两道拱肋的中心距为6.9m，钢管及钢板采用Q345qE钢材。

吊杆：全桥拱肋共设14对吊杆，除拱脚至第一根吊杆间距为7.5m外，其余吊杆中心间距均为5m。吊杆采用PESFD7-61成品索体，锚具采用LZM7-61型冷铸锚，吊杆钢绞线采用1670MPa高强低松弛镀锌钢丝，张拉端设于拱肋顶部，吊杆张拉需要在拱肋压注混凝土完成14天后进行。在吊杆平面内，锚具及钢垫块应与吊杆始终保持垂直，钢垫块与拱肋焊接时采用角焊缝。

跨京福高速公路特大桥系杆拱桥采用先梁后拱工艺进行施工，系梁支架体系采用圆管柱加H型钢组合形式，高速公路上方设置门洞，施工期间车辆从门洞下方经过，保证了高速公路车辆安全运行。在拱肋混凝土压注时，采用二级泵送方式进行，混凝土压注质量有了保障，对加劲箍密集的腹板避免了分仓压注，提前了工期，节约了成本。系杆拱桥建成后，犹如一道彩虹在京福高速上方划过，具有相当高的审美观。

二、重难点施工工艺控制

1、拱脚安装

系梁施工中，拱脚安装是相当重要的环节，其定位的准确度好坏直接影响到后期拱肋安装的线性。

⑴起吊。拱脚安装后与水平方向夹角为36.613°，吊装时选择两个吊点，通过大小钩调整两吊点处吊绳长度，使钢管起吊后于水平方向夹角基本接近设计夹角36.613°。如下图所示，通过计算，L1=4.4，L2=2.6m。

⑵安装。拱脚安装需要定位几个特征点，根据几何尺寸关系，以两端最下侧为坐标原点，计算拱脚钢管端部两钢管中轴线方向的四点坐标，根據坐标可知这四点与坐标原点的关系，首先利用全站仪放样出坐标原点，再用尺量出其四点的水平位置，利用槽钢垂直支立，尺量出其四点的垂直位置。尺量误差控制在0.5cm以内。

在坐标原点水平方向4.82m处支立槽钢，已固定拱脚另一端，经过计算，此处槽钢高度为2.63m。此处为拱脚端部起3m处，吊装前在拱脚钢管上做好标记，安装后此两点正好重合。如下图所示：

垂直的槽钢1、2、3支立在支座上，4、5支立于模板上，竖向槽钢之间通过钢筋连接做成一个整体。图纸设计轻型钢骨架分为两层，首先把第一层骨架焊接好，并将骨架与垂直的槽钢焊接在一起，通过6根直径28的螺纹钢做支撑，底部焊接钢板支立在模板上（此处为变坡点，下部方木正好支立在H型钢上部，可以保证骨架的稳定性），以保证拱脚安装后的稳定性，通过直径28的螺纹钢横撑在侧模上，防止骨架左右移动。拱脚通过三维坐标进行控制，拱脚安装好后通过竖向槽钢骨架进行焊接固定，然后根据设计要求安装骨架轻型钢第二层。如下图所示：

拱脚安装后，与纵向、横向预应力管道位置相冲突处，可在钢管上适当钻孔，但其位置不能移动，并保证预应力索管道的密封性和位置准确。

2、拱肋混凝土灌注

⑴测量准备。在左右拱肋上各测放五个控制点（两端端头、1/4、1/2、3/4），作为泵送过程中拱肋变形情况的观测点。为了使拱肋在泵送混凝土中变形最小，必须保证混凝土泵送的同步对称进行。

⑵压浆孔与排气孔留置。上、下弦管压浆孔，腹板压浆孔直径为φ125mm，压注管布设在距拱脚2～3m处，排浆（气）孔是为了将拱管内的气体排出并检测管内混凝土是否压满而设置的，当管内混凝土注满后，会有混凝土从排浆孔排出，为了防止排出的混凝土掉到高速公路上，影响高速公路的行车安全，在排浆孔处接两根软管至梁面，将管内排出的混凝土滑落至梁面，再有专人清扫至地面。

⑶拱肋混凝土施工。拱肋混凝土压注C55补偿收缩混凝土，采用2台“HBT80-13-90S”型混凝土输送泵同时从两侧拱脚同时对称压注至拱顶，每一端设置一台备用地泵。压注顺序为：先上管，后下管，再腹板。首先对称压注拱肋上管混凝土，待上管混凝土达到设计强度的80%时，对称灌注拱肋下钢管混凝土，待钢管混凝土强度达到设计强度的80%时，对称灌注拱肋腹腔混凝土。混凝土经二级泵送后进入拱肋，两侧从下到上同步进行。压满后经顶部的出浆口冒出，观察冒出与进浆口同浓度的浆体后关闭出浆口，稳压两分钟，然后关闭进浆口阀门，拆除泵管完成混凝土压注。拱肋砼压注过程中必须连续进行，一次完成，中途不得停顿，拱肋泵送时需待上端排气孔正常出浆后方可停止泵送。

3、吊杆施工

⑴吊杆安装。全桥吊杆共有28根，采用人工配合吊车安装，在拱肋混凝土强度达到80%以上后进行吊杆安装。当拱肋混凝土达到设计强度的80%后，将系梁底最外侧的H型钢拉出，以便安装系梁底部的墩头锚。吊杆的安装由拱肋冷铸墩头锚自上向下从梁体底部预留孔穿出。

⑵吊杆张拉。索力调整顺序如下：拱肋、吊杆安装完毕后，拱肋混凝土强度达到设计强度并且龄期达到14天时，将吊杆调直，进行吊杆张拉；然后进行梁体第二次张拉，桥面二期恒载施工完毕后，实测吊杆力与设计是否相符合，不符合时即进行调整。施工中通过对吊杆和拱肋的监测，控制拱肋的应力与变形均在设计允许的范围内。吊杆进行张拉施加应力时，按设计顺序进行。两片拱肋的吊杆在施加预应力过程中须交叉、对称地进行。吊杆张拉在拱肋顶部单端张拉各吊杆，两片拱肋对称张拉到图纸所要求的吨位，每片拱肋的吊杆应同时均衡对称张拉。每次张拉应注意拱脚支座位移情况。吊杆张拉结束后，锚头处须安装锚头防护罩，防护罩内部灌填防腐油脂，防止锚头锈蚀。

三、结语

跨京福高速公路1-80m系杆拱，各个施工工艺均已完成，质量合格，满足工期要求。本技术在铁路工程系杆拱桥中应用广泛，特别是跨越高等级公路的下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工，在施工过程中采用的内模提前预制、限位固定支座进行拱肋定位、二级泵送拱肋混凝土等都均有节约时间、保证质量的特点，将会在今后的系杆拱施工中广泛应用。

参考文献

[1]曹相和.铁路双线预置拼装式钢筋混凝土系杆拱桥施工技术[J].铁道工程学报，2005⑵：31-33.

[2]建筑技术2010⑵：89 钢管混凝土柱泵送顶升混凝土施工技术.

[3]孔祥福.钢管砼系杆拱桥拱肋施工及控制[J].山东交通学院学报，2012年04期.