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摘要:钢管拱桥自20世纪90年代以来得到推广应用。其设计、施工、监控技术也日趋成熟。本文以江苏盐通高速新团河特大桥三跨连续钢管砼拱桥施工为例。着重介绍钢管拱的制造、安装、砼压注、成桥过程监控中的关键技术。
关键词:钢管砼拱桥；施工技术；监控
1 概论
钢管砼拱桥是以钢管为拱圈外壁，在钢管内浇注砼，使其形成由钢管和砼组成的拱圈结构。钢管与砼良好的组合，一方面使钢管内砼的抗压强度和抗变形能力有较大的提高，另一方面砼填充了钢管增加了钢管的管壁稳定性。因此，钢管砼材料应用于以受压为主的材料之中较之钢结构和砼结构有着极其重大的优越性。同时，钢管具有较大的刚度和强度，可以作为施工的劲性骨架，成为耐侧压的模板，这样，施工时就基本不需要模板和支架，降低了施工成本。因此，在大跨度桥梁中，采用钢管砼解决了材料强度和施工支架的两大难题。
但在施工过程中还存在一些有待研究解决的课题，本人从施工的角度就钢管的加工安装、砼压注及施工质量监控作出粗浅的分析，供同行在实践中参考。
2 工程概况
江苏省盐通高速大丰互通立交桥的主桥全长670m,双向六车道。其中主桥为42.9m+63.12m+42.9m三跨连续下承式系杆拱桥，主桥上部结构为上、下分离的二幅桥。每幅宽15.5m,由钢管砼拱、吊杆、系杆、风撑纵横梁几部分组成。
系杆为预应力钢管砼结构，采用支架现浇的方法施工；端模梁为现浇预应力钢筋砼结构；内横梁、纵梁为预制安装。
每跨每幅钢管拱由2片拱肋和风撑组成。单片拱由2根φ80×14（中跨）和φ70×14（边跨）的钢管和腹板组成哑铃断面结构。拱肋矢跨比为1/4，拱轴线为二次抛物线。拱肋内填充C50混凝土。
3 总体施工方案
本桥主桥横跨大刘一级公路和新团河五级航道。施工前期进行了多种施工方案比选，最终确定了“双线栈桥加跨墩龙门吊机安装”的总体实施方案。即在新团河及大刘路上用贝雷梁拼设龙门行走栈桥，在栈桥上拼装大型跨墩龙门的吊机，利用龙门吊机进行大型构料的吊装作业。
这一方案，从缩短工期和降低施工难度的目标出发，所有安装构件均采用龙门安装。钢管拱可采用工厂化制作、试拼，现场组拼，钢管内砼用两台泵车从两拱脚同时压注。
4 钢管拱肋的制造
钢管拱肋预先在工厂分段制作，运至施工现场后再拼接、涂装。
4.1 加工工艺流程：号料→切割→边缘加工→卷管→焊接（纵缝、并超声检测）→矫圆→拼接（接长对接环缝）→超声检测及X射线拍片→热弯→组装（焊成节段，超声波检测及X射线线拍片）→试拼（各吊装节段间试拼）→涂装及封端→起吊、装船、运输。
4.2 加工步骤及方法
(1)放大样图
根据施工图设计，将拱肋在放样平台上用坐标法按1：1进行放样，沿放样的拱肋轴线设置固定架，在大样上放出压注孔、排气孔、吊杆、风撑及段间接头位置。
(2)小管节加工
采用自动焰割机切割，板端开坡口（小管节长度2m左右，在三辊卷板机上卷制成小管节，在旋转胎架上焊接纵缝，并检验焊缝质量）。
(3)安装节段成型
本桥主拱分成五个节段，边拱分成三个节段，在滚轮固定架上按每个节段的长度，将已加工的小节管对接拼焊成直管，然后在弯管专用固定架上，采用火工结合引力的方法曲线成型。
(4)安装节段试拼
在平地上按线型布置胎架，先将拱脚段吊至胎架上，用吊线锤得到节段上弦180°下弦管0°径向线的垂直投影，作出其投影线与地样线比较，切割节段余量，测量节段的长度、拱度、吊拱管间距等
5 拱肋安装
1、安装方法，拱肋在支架上安装，在节点处用钢管搭设支架，支架之间用临时风撑固定。支架上口安放钢管托架。
钢管拱肋试拼后分段水运到桥下，用跨墩龙门起吊。纵、横向移动，安装到托架上。
6 压注钢管砼
6.1 施工机具
选用了HBT60C型高压泵，在大桥两端引桥上各设置一台，泵车上安装压力表，拱肋下口设进料管φ180，在进料管设倒流截止阀。
6.2 施工方法
(1)砼泵送前，先用清水清洗管内污物，再用水泥浆润滑导管、钢管内壁后排弃。
(2)砼泵送顺序，先下弦管和上弦管，再缀板。两台泵车从两拱脚同时向拱顶浇筑，遵循对称、均衡、慢送、低压原则。
(3)当砼压注到从排气增压管口排出时，停顿5min，重新启动输送泵，待砼再从排气管口排出后再停顿5min，再次启动输送泵，直至砼从排气管口排出时停止。
(4)砼浇完成后，立即关闭压注口的截止阀防止倒流。
7 质量监控
施工监控是利用高效计算机程序，对监测数据进行分析处理，与原设计进行比较和误差分析，并确定和指导下一阶段施工参数；预控施工中可能出现的不利状况及避免措施，即施工预警。
7.1 系杆、主拱拱肋、中横梁应力的监测，测试目的：测试各施工工况下各控制断面中上、下缘应力变化情况。测度试方法：在试验构件各控制断面上、下缘埋设振弦式砼压变计，每截面2只。
7.2 对系杆轴线、拱轴线的纵横向偏位及高程的监测。测试目的，测试各施工工况下中轴线的纵、横向偏位值及高程值的变化。测度方法是在陆地上设置两定点，用全站仪测量两点间距，在各测点放置棱镜，观测各点与基准点之间的角度与距离的变化，由此取得各测点三维坐标值，来推算各测点的纵、横向偏位和高程的变化。
7.3 对吊杆应力的监测
测试目的：监测吊杆张拉力和各施工工况中的索力变化情况。测度方法是采用脉动法，利用附着在吊杆索上的高敏度传感器检取信号，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。
8 结语
8.1 钢管拱桥有多种安装方法，本桥采用施工栈桥加跨墩龙门吊机铺肋少量支架的方法，在今后类似工程中可以借鉴，但必须对栈桥的基础和纵梁慎重设计，以策安全。
8.2 本橋拱肋预埋段轴拱段制造时预制80mm间隙，以便调整拱肋预埋段偏差。实践证明，该桥施工对拱轴线的成型精度控制很有好处。
8.3 钢管正式施焊前对焊接工艺要做评定，各项指标满足，规范要求后方可焊接。
8.4 钢管正式弯管之前，首先要进行热弯评定试验，主要是确定合适的加工湿度、回弹量、弯制速度、钢管的椭圆度等。
参考文献
[1]《钢管混凝土拱桥设计与施工》陈宝春
[2]《公路桥涵施工技术规范》
[3]《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）
关键词:钢管砼拱桥；施工技术；监控
1 概论
钢管砼拱桥是以钢管为拱圈外壁，在钢管内浇注砼，使其形成由钢管和砼组成的拱圈结构。钢管与砼良好的组合，一方面使钢管内砼的抗压强度和抗变形能力有较大的提高，另一方面砼填充了钢管增加了钢管的管壁稳定性。因此，钢管砼材料应用于以受压为主的材料之中较之钢结构和砼结构有着极其重大的优越性。同时，钢管具有较大的刚度和强度，可以作为施工的劲性骨架，成为耐侧压的模板，这样，施工时就基本不需要模板和支架，降低了施工成本。因此，在大跨度桥梁中，采用钢管砼解决了材料强度和施工支架的两大难题。
但在施工过程中还存在一些有待研究解决的课题，本人从施工的角度就钢管的加工安装、砼压注及施工质量监控作出粗浅的分析，供同行在实践中参考。
2 工程概况
江苏省盐通高速大丰互通立交桥的主桥全长670m,双向六车道。其中主桥为42.9m+63.12m+42.9m三跨连续下承式系杆拱桥，主桥上部结构为上、下分离的二幅桥。每幅宽15.5m,由钢管砼拱、吊杆、系杆、风撑纵横梁几部分组成。
系杆为预应力钢管砼结构，采用支架现浇的方法施工；端模梁为现浇预应力钢筋砼结构；内横梁、纵梁为预制安装。
每跨每幅钢管拱由2片拱肋和风撑组成。单片拱由2根φ80×14（中跨）和φ70×14（边跨）的钢管和腹板组成哑铃断面结构。拱肋矢跨比为1/4，拱轴线为二次抛物线。拱肋内填充C50混凝土。
3 总体施工方案
本桥主桥横跨大刘一级公路和新团河五级航道。施工前期进行了多种施工方案比选，最终确定了“双线栈桥加跨墩龙门吊机安装”的总体实施方案。即在新团河及大刘路上用贝雷梁拼设龙门行走栈桥，在栈桥上拼装大型跨墩龙门的吊机，利用龙门吊机进行大型构料的吊装作业。
这一方案，从缩短工期和降低施工难度的目标出发，所有安装构件均采用龙门安装。钢管拱可采用工厂化制作、试拼，现场组拼，钢管内砼用两台泵车从两拱脚同时压注。
4 钢管拱肋的制造
钢管拱肋预先在工厂分段制作，运至施工现场后再拼接、涂装。
4.1 加工工艺流程：号料→切割→边缘加工→卷管→焊接（纵缝、并超声检测）→矫圆→拼接（接长对接环缝）→超声检测及X射线拍片→热弯→组装（焊成节段，超声波检测及X射线线拍片）→试拼（各吊装节段间试拼）→涂装及封端→起吊、装船、运输。
4.2 加工步骤及方法
(1)放大样图
根据施工图设计，将拱肋在放样平台上用坐标法按1：1进行放样，沿放样的拱肋轴线设置固定架，在大样上放出压注孔、排气孔、吊杆、风撑及段间接头位置。
(2)小管节加工
采用自动焰割机切割，板端开坡口（小管节长度2m左右，在三辊卷板机上卷制成小管节，在旋转胎架上焊接纵缝，并检验焊缝质量）。
(3)安装节段成型
本桥主拱分成五个节段，边拱分成三个节段，在滚轮固定架上按每个节段的长度，将已加工的小节管对接拼焊成直管，然后在弯管专用固定架上，采用火工结合引力的方法曲线成型。
(4)安装节段试拼
在平地上按线型布置胎架，先将拱脚段吊至胎架上，用吊线锤得到节段上弦180°下弦管0°径向线的垂直投影，作出其投影线与地样线比较，切割节段余量，测量节段的长度、拱度、吊拱管间距等
5 拱肋安装
1、安装方法，拱肋在支架上安装，在节点处用钢管搭设支架，支架之间用临时风撑固定。支架上口安放钢管托架。
钢管拱肋试拼后分段水运到桥下，用跨墩龙门起吊。纵、横向移动，安装到托架上。
6 压注钢管砼
6.1 施工机具
选用了HBT60C型高压泵，在大桥两端引桥上各设置一台，泵车上安装压力表，拱肋下口设进料管φ180，在进料管设倒流截止阀。
6.2 施工方法
(1)砼泵送前，先用清水清洗管内污物，再用水泥浆润滑导管、钢管内壁后排弃。
(2)砼泵送顺序，先下弦管和上弦管，再缀板。两台泵车从两拱脚同时向拱顶浇筑，遵循对称、均衡、慢送、低压原则。
(3)当砼压注到从排气增压管口排出时，停顿5min，重新启动输送泵，待砼再从排气管口排出后再停顿5min，再次启动输送泵，直至砼从排气管口排出时停止。
(4)砼浇完成后，立即关闭压注口的截止阀防止倒流。
7 质量监控
施工监控是利用高效计算机程序，对监测数据进行分析处理，与原设计进行比较和误差分析，并确定和指导下一阶段施工参数；预控施工中可能出现的不利状况及避免措施，即施工预警。
7.1 系杆、主拱拱肋、中横梁应力的监测，测试目的：测试各施工工况下各控制断面中上、下缘应力变化情况。测度试方法：在试验构件各控制断面上、下缘埋设振弦式砼压变计，每截面2只。
7.2 对系杆轴线、拱轴线的纵横向偏位及高程的监测。测试目的，测试各施工工况下中轴线的纵、横向偏位值及高程值的变化。测度方法是在陆地上设置两定点，用全站仪测量两点间距，在各测点放置棱镜，观测各点与基准点之间的角度与距离的变化，由此取得各测点三维坐标值，来推算各测点的纵、横向偏位和高程的变化。
7.3 对吊杆应力的监测
测试目的：监测吊杆张拉力和各施工工况中的索力变化情况。测度方法是采用脉动法，利用附着在吊杆索上的高敏度传感器检取信号，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。
8 结语
8.1 钢管拱桥有多种安装方法，本桥采用施工栈桥加跨墩龙门吊机铺肋少量支架的方法，在今后类似工程中可以借鉴，但必须对栈桥的基础和纵梁慎重设计，以策安全。
8.2 本橋拱肋预埋段轴拱段制造时预制80mm间隙，以便调整拱肋预埋段偏差。实践证明，该桥施工对拱轴线的成型精度控制很有好处。
8.3 钢管正式施焊前对焊接工艺要做评定，各项指标满足，规范要求后方可焊接。
8.4 钢管正式弯管之前，首先要进行热弯评定试验，主要是确定合适的加工湿度、回弹量、弯制速度、钢管的椭圆度等。
参考文献
[1]《钢管混凝土拱桥设计与施工》陈宝春
[2]《公路桥涵施工技术规范》
[3]《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）