鋼管混凝土拱橋

鋼管混凝土拱橋的施工方法

鋼管砼結構，由于能通過互補使鋼管和混凝土單獨受力的弱點得以削弱

甚至消除，管內混凝土可增強管壁的穩(wěn)定性，鋼管對混凝土的套箍作用，使

砼處于三向受力狀態(tài)，既提高了混凝土的承載力，又增大了其極限壓縮應變，

所以自鋼管砼結構問世以來，是橋梁建筑業(yè)發(fā)展的一項新技術，具有自重輕、

強度大、抗變形能力強的優(yōu)點，因而得到突飛猛進的發(fā)展。在橋梁方面，已

以各種拱橋發(fā)展到桁架梁等結構形式，并發(fā)展到鋼管混凝土作勁性骨架拱

橋。其施工方法發(fā)展很快，已經應用的有無支架吊裝法，支架吊裝法，轉體

施工法等。

1拱肋鋼管的加工制作

拱肋加工前，應依理論設計拱軸座標和預留拱度值，經計算分析后放樣，

鋼管拱肋骨架的弧線采用直縫焊接管時，通常焊成1.2-2.0m的基本直線管

節(jié)；當采用螺旋焊接管時，一般焊成12.0~20m弧形管節(jié)。對于桁式拱肋的

鋼管骨架，再放樣試拼，焊成10m左右的桁式拱肋單元，經廠內試拼合格后

即可出廠。具體工藝流程為：選材料進場材料分類材質確認和

檢驗劃線與標記移植編號碼下料坡口加工

鋼管卷制組圓、調圓焊接非坡口檢驗附件裝配、

焊接單節(jié)終檢組成10m左右的大節(jié)桁式拱肋焊接

無損檢驗大節(jié)桁式拱肋終檢1：1大樣拼裝檢驗

防腐處理出廠。

當拱肋截面為組合型時，應在胎模支架上組焊骨架一次成型，經尺寸

檢驗和校正合格后，先焊上、下兩面，再焊兩側面（由兩端向中間施焊）。

焊接采用坡口對焊，縱焊縫設在腔內，上、下管環(huán)縫相互錯開。在平臺上

按1：1放樣時，應將焊縫的收縮變形考慮在內。為保證各節(jié)鋼管或其組合

骨架拼組后符合設計線型，可在各節(jié)端部預留1cm左右的富余量，待拼裝

時根據實際情況將富余部分切除。鋼管焊接施工以“GBJD05—83、鋼結構

施工和施工及驗收規(guī)范”的規(guī)定為標準。焊縫均按設計要求全部做超聲波

探傷檢查和X射線抽樣檢查（抽樣率大于5%）。焊縫質量應達到二級質量

標準的要求。

2鋼管混凝土拱橋的架設

2.1無支架吊裝法

2.1.1纜索吊機斜拉扣掛懸拼法

具體做法與其他拱肋的架設相似，只是鋼管混凝土拱肋無支架架設方案

用于較大跨度，它可根據吊機能力把鋼管拱肋合成幾大段進行分段對稱吊

裝，并隨時用扣索和纜風繩錨固，穩(wěn)定在橋位上，最后合攏。如凈跨度150m

四川宜賓馬鳴溪金沙江大橋，為鋼筋混凝土箱拱，分五段吊裝，吊重700KN。

廣西邕寧邕江大橋，主跨312m的鋼管混凝土勁性骨架箱肋拱，每根拱肋的

鋼管骨架分9段吊裝，吊重590KN。四川萬縣長江大橋，跨徑420m的鋼管

混凝土勁性骨架上承式拱橋，分36段吊裝，吊重612.5KN。

纜索吊機斜拉扣掛懸拼法施工是我國修建大跨度拱橋的主要方法之一。

施工理論成熟，施工體系結構簡單，施工調整與控制較方便。但這種方法起

吊端要有一定的施工場地，纜索跨度較橋跨要大，用纜索較多，主塔架與扣

索塔架相互分開，存在受壓桿穩(wěn)定要求塔高不能過高，并且要設置各種纜風

索而占地面積較大。

2.1.2整體（或大段）吊裝施工方法

整體吊裝施工方法也稱為三大段吊裝施工方法。主跨分三段，邊段利用

鷹架懸臂拼裝或采用龍門吊機與起吊塔架共同起吊就位，同時調整好拱肋空

間位置，中段兩肋連同橫撐在岸上拼裝，用臨時拉桿拉住，整體浮運到橋位，

利用鷹架和主拱拱肋懸臂段設置提升設備將中段提升就位，解除中段臨時系

桿，然后合攏，如圖1所示。

這種施工方法，美國的弗里蒙特橋曾采用，該橋為最長跨度懸臂系桿拱

橋主跨為382.65m，1973年建成。

三段吊裝法，工期短，將大量的現(xiàn)場工作轉移到工廠內，能確保拱軸線

及質量，不受橋頭拆遷控制，占地較少，對城市建橋尤為重要；與引橋施工

不發(fā)生干擾，機具設備少，臨設材料可以大量回收，節(jié)省投資；技術可行，

且施工不復雜，安全度校高。但該施工方法，長大段鋼管拱肋的運輸受水位

及河道的限制；工廠制造需要有較大的場地和下胡惟庸案真相 河碼頭等。這種施工方法在

國內尚無先例。

2．1．3雙塔纜索吊機法

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該纜索吊機塔架之纜塔和扣塔合二為一，并于前塔上附加后塔形成空間

框架結構，故稱為雙塔纜索吊機施工法。如圖2：

這種施工方法，塔架剛度較大，可不設纜風。吊裝操作方法為：①拼

裝纜索吊和塔架，安裝纜索吊機纜索及機械部分，試吊合格后投入使用；②

工廠內制造鋼管拱桁架節(jié)段并予以試樣，合乎要求后按順序下河運到橋軸位

處拋錨定位；③對稱按序逐節(jié)段起吊、對位、扣索、連接、調整拱肋空間位

置，掛錨索，對稱同步張拉相應扣、錨索；④調整與控制塔架水平位移調整

與控制拱肋各節(jié)段的高程及平面位置；⑤全面檢查與調整拱肋軸線控制點高

程及平面位置。焊接各節(jié)段接頭處外包鋼板。這種施工方法為纜索吊機的特

例，具有一般纜索吊機施工方法的優(yōu)點，但因不設纜風索，可大幅壓縮橋址

區(qū)紅線外征地，節(jié)省投資。但是纜塔和扣納爾遜級戰(zhàn)列艦 索塔合二為一，使兩者之間的變形

連為一體，相互影響，施工調整與控制較為不便，體系構造復雜，受力不很

直觀。我國江漢三橋下承式鋼管拱桁架系桿無鉸拱橋采用此方法施工，主跨

280m。

2．2轉體施工法

2．2．1平面轉體施工法

（1）有平衡重轉體施工，平衡重轉體主要由平衡體系，轉動體系（轉

軸及環(huán)道）和位控體系三部分組下埃及 成。其平衡體系一般利用橋臺或配重來平衡

主拱，轉動體系為拱腳后的球鉸；同時在球鉸周圍布置千斤頂或卷揚機使轉

動軸轉動，轉動軸上的半跨拱肋隨之徐徐轉動，直到就位。如圖3所示。我

國的黃柏河、下牢溪大橋，跨徑均為160m采用此法施工，轉體重量達

36000KN。

（2）無平衡轉體施工，是采用錨碇體系平衡懸臂主拱，取消平衡重，

而節(jié)省材料。錨碇體系由作為壓桿的主柱，作為撐梁的引橋主梁以及后錨等

部分組成，如圖4所示。

2.2.2豎向轉體施工法

豎向轉體是根據橋位的情況，采用在橋軸線豎向而預制半拱肋，然后再

從兩邊向上或向下轉體施工就位的施工方法，一般用在小跨徑的拱橋上。

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如圖5所示。三峽蓮沱大橋采用此法施工，凈跨48.3m+114m+48.3m鋼管混

凝土帶懸臂中承式高血壓的癥狀 剛架系桿拱橋。

2.2.3雙向轉體施工

當橋位處地形不允許拱肋在橋位的設計平面或軸線豎面預制時，可采用

豎轉加平轉施工。其轉動設豎向轉軸和平轉體中考化學方程式 系滿足雙向轉體施工。我國的

河南安陽文峰路立交橋采用豎轉加平轉法施工，主跨為135m的鋼管混凝土

剛架系桿拱；廣州丫髻沙大橋，主跨為360m帶懸臂的中承式剛架系桿鋼管

混凝土拱橋。

2.3有支架吊裝法

根據橋位處的地形及設計情況可采用有支架吊裝法進行鋼管主拱肋的

架設。拱肋的吊裝仍采用纜索系統(tǒng)，不同之處是在每一拼接處設置支架，使

拱肋的連接和焊接在支架上進行。

支架的設置按拱肋的軸線和段接頭位置及高程，在精確定位后，就每個

段接頭的高度設計相應的支架高度（該高度考慮了支架、支承結構的變形和

施工預拱度），經計算確定支架的形式和材料，滿足強度、穩(wěn)定及剛度要求，

支承處圓弧和坡度應和該處的拱肋設計完全吻合，以保證較魚丸的制作方法 大的支承面積和

鋼管拱肋的穩(wěn)定。吊裝時用索道吊運到位初步控制合格后，拱肋的一端采用

焊搭板螺栓聯(lián)接，另一端用兩道臨時纜風護設穩(wěn)定，合攏段在準確測量出實

際的長度和待合攏段拱肋的長度根據實際將多余的長度割掉后按吊裝順序

吊裝，到位后兩端精確對位連接。吊裝順序如圖6所示。

采用此法施工的有延安王家坪大橋凈跨190m的中承式鋼管混凝土拱

橋，天津塘沽彩虹大橋主橋3跨168m下承式系桿鋼管混凝土拱橋等。

3鋼管拱混凝土的灌注

3.1拱肋鋼管內混凝土的灌注

鋼管混凝土拱橋鋼管內的混凝土優(yōu)先采用泵送頂升法灌注，對小跨徑的

鋼管混凝土拱橋也可采用澆注搗固法。

拱肋鋼管內混凝土一般采用微膨脹混凝土，要有一定的流動性，混凝土

中所用的各中外摻劑，如減水劑、微膨脹劑、粉煤灰等品種的選用和摻用量

均應通過試驗確定。泵送混凝土坍落度一般為18~22cm。

泵送頂升法采用混凝土輸送泵將混凝土從低處向高處頂升，當加載程序

是從拱腳往拱頂一次澆注時，從兩端拱腳向拱頂泵送，拱頂附近開排氣孔。

當拱肋鋼管較長時，可采用“分倉法”進行泵送頂壓，每隔倉段頂部設排氣

孔，如圖7所示。

對于單管拱肋鋼管，只要同時對稱灌注即可，組合截面應先灌注上、下

綴板倉由跨中自拱腳同時澆注下層內側鋼管（待達到要求的強度成語大全及解釋 后）

下層外側鋼管上層內側鋼管上層外側鋼管拱腳實腹段混凝

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土。如圖8所示。

泵送混凝土時兩邊泵送速度應加強協(xié)調，盡量對稱頂升，特別是接近拱頂

時要注意避免一邊上升過快越過拱頂，引起鋼管骨架的縱向振動。

人工澆灌時，混凝土從澆注段的上端灌入，但混凝土落差不宜太大以免

混凝土離析。在鋼管上開澆灌孔，孔徑一般為200mm，通過漏斗下料，振

動可用插入式振動棒振搗。為此應在鋼管上開設振搗孔，一般振搗孔和澆灌

孔相隔設置，振搗孔直徑視振動棒大小而定，一般為150mm；澆灌孔開孔距

離不應大于振動器的有效工作范圍和2~3m的水平距離。

混凝土通過振動孔和澆灌孔時可稍溢出，然后在開口蓋板原位點焊，使

混凝土強度達到設計強度的50%后，再按設計要求進行補焊。

混凝土在灌注時，鋼管內混凝土溫度控制在60℃以下，以免微膨脹混

凝土失效。

鋼管內灌注混凝土的密實度可采用敲擊鋼管和超聲波檢測。若混凝土不密實的部位，應采用鉆孔壓漿法進行補強。當缺陷較小時，壓環(huán)氧樹脂；當

缺陷較大時，可壓高標號砂漿，壓漿后將鉆孔補強焊牢。

3.2鋼管作為勁性骨架外包混凝土的灌注

用鋼管作為勁性骨架的大跨度拱橋近年較多，如四川內江新龍坳大橋主

跨凈跨117.8m，江西德興鋼礦太白大橋凈跨130m，廣西邕寧邕江大橋計算

跨徑312m均為鋼管混凝土勁性骨架橋，架設后管外包混凝土形成箱型拱肋。

四川萬縣大橋主橋凈跨420m，為鋼管勁性骨架，該橋為世界同類橋中跨度

最大者。

鋼管勁性骨架已形成一個穩(wěn)定的整體結構，為吊裝模板及施工腳手架提

供了方便，可以按照設計要求的加載程序分段，分層地灌注拱圈砼，并進行

拱上結構施工。

4鋼管防銹處理

4.亞洲十帥 1鋼管除銹

鋼管除銹通常采用機械法中的噴砂除銹，拋丸除銹輔以化學清洗。除銹

方法與除銹等級與設計采用的防腐材料有關。一般要求鋼管外側表面無油

污、氧化皮、銹跡等雜物，表面呈鋼材金屬光澤，以確保除銹質量。

4.2防腐保護層

鋼管外露面需要防腐處理，常用的方法有金屬涂層和非金屬涂層，現(xiàn)介

紹如下：

4.2.1金屬涂層

(1)陰極防腐涂層，這類涂層若存在孔隙，則會在涂層與鋼材表面形

成電池引起腐蝕，施工難度大，工藝復雜，難以保證質量，一般不采用。鍍

錫層等屬于陰極防腐。

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(2)陽極防腐涂層，鋅、鋁等屬于陽極防腐涂層，其防腐效果較好，也

稱為長效復合防涂層，主要工序為先熱噴一定厚度的鋁鎂合金，再以鋅磺環(huán)

氧樹脂作封閉層，面層用氯化橡膠涂敷，保護層的總厚度約300m。其中

鋁鎂合金層厚200m，其余2層為100m，此法一次費用較高，有關資料

表明，其防銹年限可達30年以上，以長遠效益看，用長效復合保護層可降

低后期的維修保養(yǎng)工作。

目前先進的GCM特種長效金屬防腐防護系統(tǒng)，有關資料表明，防銹年限

可達50年，這種防護系統(tǒng)有以下顯著特點：

①GCM防移動止損 護系統(tǒng)由密閉層、強度層、耐候層三層結構構成，三層總厚度

一般在1000m以上，使其成為防腐、防護系統(tǒng)。

②GCM防護系統(tǒng)在固化時系統(tǒng)自身產生收縮，使之緊固于金屬表面，不

會因產生“滑移”、“脫層”、“刺傷”而使防護失敗。

③GCM防護系統(tǒng)施工方便，不需高壓噴砂、除銹的施工程序。

④GCM防護系統(tǒng)的耐候層具有優(yōu)異的抗紫外線搞感化性能、滿足長效防

腐、防護要求。

⑤GCM防護系統(tǒng)具有優(yōu)異的絕緣功效。

⑥GCM防護系統(tǒng)的顏色可根據橋地處周圍環(huán)境選擇合適的顏色，是目前

較理想防腐、防護系統(tǒng)。

4．2．2非金屬涂層

非金屬涂層又分無機涂層和有機涂層。無機涂層包括化學轉涂層、琺瑯、

玻璃的水泥等。有機涂層包括塑料、涂料和防銹油。非金屬涂層在建成的鋼

管混凝土拱橋防護中應用較多。

5吊桿安裝

吊桿一般用在鋼管混凝土拱橋中承式和下承式橋中，常用材料有圓鋼、

高強鋼絲和鋼絞線，錨頭用冷鑄錨或鐓頭錨，夾片群錨使用較少。吊桿的構

造同斜拉橋中的斜拉索構造均用定型成套產品。

鋼管拱肋在制作時將吊桿上端的導管、螺旋鋼筋、墊板一并設置在拱肋

中，吊桿下端的導管、墊板應預埋在吊桿橫梁中。

為了保證橋面標高的正確位置，待拱肋架設調整完成后，準確測量拱肋

上墊板的標高，然后計算吊桿的下料長度，在工廠加工成型運到工地進行安

裝。

6橋面板安裝

橋面板的安裝按設計加載程序進行吊裝、軸線對稱、兩端對稱，同一般

中承式和下承式橋面板安裝。

7結語

⑴鋼管混凝土拱橋是近年發(fā)展起來的，重量輕、結構合理，發(fā)揮了兩

種材料優(yōu)點，有發(fā)展前景。

⑵鋼管混凝土拱橋架設方案的選擇，應根據橋址處地形、設計要求進

行方案比選，確定合理的架設方案。

⑶鋼管內混凝土的灌注順序應按加載程序進行，對拱肋的灌注應優(yōu)先

考慮泵送頂升法。

⑷鋼管防腐防護處理采用GCM特種長效金屬防腐防護系統(tǒng)，工藝簡單，

費用低，防護效果好。

⑸吊桿防護安裝采用PE防護，兩端錨頭在工廠加工鐓頭，高空作業(yè)簡

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單，施工方便。