“先梁后拱”方法在南门关大桥中的应用分析

周元元

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市 300000）

0 引言

钢管混凝土拱桥仅通过短短的十几年时间，就在我国发展起来，这很大程度上可以归结于其良好的抗压、抗变形能力。下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，属于拱梁组合体系，因此其不仅兼具混凝土与钢材的优势，也可同时利用拱梁承受荷载，结构可靠，但是此种桥梁的施工也相对复杂，必须梳理好拱梁施工顺序，规范落实各项作业。

1 工程概况

南门关大桥地处四川省，在2005年曾遭遇特大泥石流，由此遭到毁坏。现拟采用单孔拱桥，本桥是下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，一孔跨径为100 m，桥长108.4 m，桥中心桩号为K64＋714.00。桥面横向布置如下：0.9～1.65 m（人行道、栏杆）＋7.5 m（机动车道）＋0.9～1.65 m（人行道、栏杆），桥面宽12.3～13.8 m。

桥位区为河谷地貌，属于泥石流流通区、堆积区过渡地带，左岸受冲刷严重，右岸为泥石流堆积区，存在冰水堆积体，极易被泥石流冲刷，出现局部塌方。

2 钢管混凝土系杆拱桥特点

采用钢管混凝土结构，其可靠性更强，有利于提升结构的抗压、抗变形能力。目前，在我国桥梁体系中，钢管混凝土拱桥凭借着受力合理、结构严谨、经济性良好以及造形美观的优势得到了广泛应用，按车承形式可将拱桥分为上承式、中承式以及下承式，南门关大桥即为下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，其施工技术要求高、难度大，必须合理确定施工方案，确保施工作业的顺利完成[1]。

3 施工方案的选择

南门关大桥属于拱梁组合体系桥，拱梁共同承担荷载，不仅有利于节约材料，也有利于降低对墩台、基础的要求，尤其适用于大跨度、桥下净高受限的情况。根据拱梁组合体系施工情况来看，“先梁后拱”方法应用广泛，这也是南门关大桥所选用的施工方案，简单来说就是先施工梁、后施工拱部结构[2]。

4 “先梁后拱”施工方法

（1）临时支墩施工

由于现浇桥梁所处地段的地质层位为泥石流堆积区，根据地基承载力情况，中间设6个临时支墩，支墩基础采用C30混凝土扩大基础，考虑山区泥石流的影响，现有河道临时支墩采用混凝土顺水流方向浇筑而成，其上游侧设为尖角，以防泥石流的冲刷；河道外支撑采用贝雷片钢支撑。具体图示见图1。

图1 临时支墩施工示意图（单位：mm）

河道内临时支墩基础采用扩大基础，支墩全长13.3 m，宽1 m，河道上游侧设为尖角。河道外支撑长15 m，宽1.2 m。在临时支墩墩顶上焊接砂箱；贝雷梁上按照75 cm间距布设22工字钢作横梁；横梁上铺设纵梁底模及底模背肋。

（2）支架预压

完成底模的施工后，即可开展支架预压施工，预压重量等于1.3倍的设计荷载，采用沙袋预压法，4 级加载，分别为 0.3、0.6、1.0、1.3 倍设计荷载，在加载的过程注意必须有专门的技术人员控制加载的位置与重量，以确保加载的精确性，防止出现质量、安全事故。

在支架预压时，需对支架的变形值进行测量，同时综合分析设计标高，对梁底的标高进行调整[3]。

（3）系梁及拱脚施工

系杆纵梁为空心结构，支架预压完成后，调整底模标高，绑扎钢筋布置预应力钢绞线，模板为竹胶板、组合钢模。纵梁顶板留窗，便于拆除内模。预应力张拉按照设计要求分批进行。系梁、拱脚均采用C50混凝土，严格按照标准规范要求恰当选择原材料、明确配比，科学开展拌制施工。

（4）横梁施工

本工程的中横梁集中预制，并对其上部的张拉束进行张拉后，展开安装施工，具体见图2。

图2 中横梁施工示意图

端横梁采取现浇施工，与中横梁湿接缝同时进行施工，并张拉压浆预应力束。

（5）钢管拱施工

a.拱肋加工。本桥一共设置2根拱肋，具体参数如下：横截面：哑铃形；高与宽：240 cm、100 cm；厚度：14 mm。施工中，拱肋、加劲纵梁必须牢固，拱肋之间的距离为9 m。在拱肋间设置7道钢管风撑，具体参数如下：横截面：哑铃形；直径：700 mm；厚度：10 mm。拱肋分五段预制，并经过吊装焊接成为整体，其焊接方法见表1。

b.拱肋安装。做好拼拱支架定位，通过桥面预留钢筋将其固定，浇筑混凝土基础；安装拼拱支架；安装拱肋节段、横撑；安装、焊接拱肋、合拢段、横撑。

表1 焊接方法

c.拱肋钢结构防腐处理。钢结构外表面在进行涂装之前，将二次除锈工作做好，喷砂达Sa3级，要求粗糙度为Rz40～80 μm；水性无机富锌防锈底漆2道100 μm；棕红云铁环氧中间漆1道40 μm；氟碳面漆2道80 um。钢结构内表面则需清洗干净，做好除锈工作。

d.钢管混凝土压注。采用4台混凝土输送泵进行压注施工，选用的是C50微膨胀混凝土，施工方法为对称顶升法，工艺如下：清洗管内杂物；封拱脚，压注头以下区段需要采用人工浇筑的方法，其后采取泵送法施工，由拱顶排气孔对混凝土进行振捣；将压注口闸阀关掉、拆除，完成压注。

e.吊杆安装及张拉。混凝土达一定强度，即可将临时支架拆除。根据设计要求，实时调整吊杆索力，对称开展吊杆张拉[4]。

（6）张拉系梁的第二批预应力束

二期恒载上桥前，采用YCW—550型千斤顶严格按照设计要求对第二批预应力索进行张拉，并做好孔道压浆、封锚。

（7）二期恒载及拱脚二次混凝土施工

完整张拉后，将系梁支架拆除，检测并调整吊杆力，确保其满足设计要求，随后可以进行拱脚模板的安装与拱脚二次混凝土的浇筑施工。全部施工都完工后，需对钢管外表面进行涂装，至此系杆拱桥全部作业完毕。

6 结语

综上所述，根据我国目前桥梁建设情况来看，桥梁的跨度、面临的地质条件的复杂程度均有所增加，在此背景下，合理选择桥梁型式与施工方法，是保证桥梁施工安全、运行可靠的重要措施。下承式钢管混凝土拱桥凭借着其结构可靠等诸多优点，目前在各地的应用均较为广泛。南门关大桥重建时，通过对桥址区地质条件等进行综合分析后，决定选用下承式钢管混凝土简支系杆拱桥型式，其在应对不良地质方面具有显著优势，同时本工程采用了“先梁后拱”施工方法，施工作业规范、有序，桥梁质量达标、结构可靠。

[1]苏明星,杨运平.某钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂影响分析[J].世界桥梁,2016(6):74-78.

[2]黄天立,傅金龙.支架现浇刚性系杆拱桥的吊杆施工张拉力确定方法[J].桥梁建设,2016(5):35-40.

[3]李杰,陈淮,冯冠杰.钢管混凝土系杆拱桥施工分析与施工控制[J].郑州大学学报（理学版）,2016(1):110-115.

[4]殷鹏程.高速铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆纠偏分析[J].铁道标准设计,2016(4):43-47.