论钢管混凝土拱桥施工控制的关键技术

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　　摘    要：钢管混凝土拱桥是近年来我国桥梁建筑发展过程中出现的一种新型技术，具有结构受力合理、外形美观、结构独特的特点，是对传统拱桥弊端的一种改进和突破，在承载力提升、施工便捷度提高和成本节约方面均取得了突出进展。由于其施工技术直接影响着工程的整体质量。鉴于此，本文从钢管混凝土结构应用优势入手，通过对钢管混凝土拱桥施工养护中存在的主要问题的分析，提出了几点施工中应加以控制的关键技术。希望能为同类工程建设提供有益的借鉴和思考。桥梁施工要保证工程质量，就必须运用得当的施工监控方法，加强对桥梁结构施工中在受力和变形等方面的形态、成桥线性受力状态等方面的全面监控。与此同时，为确保桥梁施工的质量安全，更应重视对施工关键技术的控制。
　　关键词：钢管混凝土;拱桥;施工控制技术
　　1  钢管混凝土结构的应用优势
　　钢管混凝土结构，是一种通过向薄壁钢管内填充混凝土的组合结构，其作用在于提升核心混凝土的抗压性及塑性变形能力。从钢管混凝土的本质来看，它属于套箍混凝土的范畴，其特点主要包括混凝土强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳和耐冲击的特点，相比较其他结构，其在拱桥施工中的优势主要有如下几个方面：
　　1.1  受压抗拉性能好
　　钢管作为一种耐侧压的模板，在混凝土浇筑施工中就减少了支模、拆模的麻烦，且施工中可选用泵送混凝土的施工技术，由于钢管本身又同时承担着纵、横向箍筋的作用，所以，其受压能力和抗拉性能都非常好。
　　1.2  强度高，经济性强
　　钢管通常是作为劲性承重骨架来应用的，在施工过程中对整体结构的承重作用十分突出。在其应用过程中可减少了搭建脚手架等程序，有效缩短了工期、节约了施工占地面积，同时也节约了工程成本，有效降低了工程造价施工成本，实现了施工企业经济效益的最大化。
　　1.3  节约材料成本，减少结构自重
　　在受压构件中选用钢管混凝土施工，能有效节约材料，经大量理论分析和工程实践证明，与钢结构工程相比，在保持承载力不变的情况下，钢管混凝土结构能节约用钢约近一半，与此同时焊接工作量也锐减，而相比较普通的钢筋混凝土，当钢材用量相同时，构件的横截面积降幅超五成，混凝土和水泥等建筑材料的用量也大幅下降，结构自重降低。
　　2  钢管混凝土拱桥施工养护中存在的主要问题
　　2.1  施工控制方面的问题
　　在钢管混凝土拱桥施工及控制过程中，近年来所收获的成果也很丰硕，但其中所暴露的问题也越来越多。主要体现在：
　　第一，钢管拱的缆索吊装、转体施工应用研究方面。近年来我国在缆索吊装千斤顶斜拉扣挂悬拼技术施工技术研究和应用方面已经取得了良好进展，如大吨位水平转体的成套技术、竖向转体的液压同步控制技术等，先后被应用到钢管混凝土拱桥施工中，将我国钢管混凝土拱桥建设推向了一个新的发展高度。但在这些技术的应用中，还存在设备采购成本花费高、技术水平要求高、工序复杂操作困难等现实问题。由此可见，我国在钢管拱的架设施工技术方面还有很大的提升空间。以缆索吊装施工为例，未来应将技术研究重点放在如何减少和优化扣锁方面。
　　第二，监测控制方面。当前，钢管混凝土拱桥施工中对检测控制管理工作都极为重视，也在一定程度上促进了施工安全和质量保证。然而，当前的施工检测监控技术通常是从斜拉桥施工引入的，因而在对钢管混凝土拱桥施工监测中的针对性并不强，未来，我国更应加强在这方面的研究。此外，因受管内混凝土的材料性能和施工工艺特点等实际情况的影响，当前的施工技术应用中，在钢管和混凝土的结合密实度方面还存在较大问题，钢管和混凝土脱空等问题较为高发，因此，未来应加强咋混凝土性能提升方面的研究，以保证工程质量和施工安全。
　　第三，缺乏统一的施工技术规范标准。当前，虽然不少钢管混凝土拱桥施工单位都在组织施工之前制定了相应的施工技术规定，但当前我国尚无统一标准，在这方面的研究还有很多空白，因而施工单位自行制定的技术规范难免存在不科学和合理之处，要求过高可行性过低、施工难度和施工费用增多都是其中较为常见的问题，还有一些单位走过场把技术监测当摆设，这也是造成钢管混凝土拱桥工程存在质量和安全隐患的重要因素之一。
　　2.2  施工养护方面的问题
　　钢管混凝土拱桥的出现至今不过十余年，但在使用和养护方面出现的问题却越来越多。
　　此前因此而出现的桥梁问题不在少数，如广东佛陈大桥，就因系杆锈蚀问题断裂，由于这一问题该桥梁仅营运了5年就被迫关闭，而因设计时选用的不可更换系杆，致使更换难度增加，工程成本也无形中增加。因断交施工问题，更是给投资者带来了巨大的经济损失，严重阻碍了当地经济的向前发展。
　　当前，钢管混凝土拱桥钢管外表层的防腐层多选用刷油漆的方式，这就注定在应用几年后要重新刷漆，还有一部分钢管混凝土拱桥选用朝金属表面喷防腐剂的方法，因这是一种新型技术，要检验其应用成效还有待时间的进一步验证。
　　3  钢管混凝土拱桥施工控制的关键技术
　　3.1  混凝土的调配控制关键技术
　　在钢管混凝土拱桥施工过程中，要将混凝土调配成延长凝结时间、提升密度强度和泵性的微应力混凝土，就必须向混凝土原材料中加入适量的膨胀剂，以满足其坍落度和收缩要求，混凝土的初凝时间则可根据押注速度计算得出，一般情况下不小于6天。为减少微应力设置期间的出现裂缝，还必须提升钢管拱的承载力。否则，一旦在施工中出现不当操作或其他施工问题，则极易引发安全事故，因而要求设计人员和工程师必须在工程正式组织施工之前做好前期试验，以确保混凝土的微膨胀力符合施工设计方案要求标准，保证工程施工质量。
　　3.2  應力控制和几何变形控制关键技术
　　在应力控制监测中，必须保证成桥状态的受力情况和施工设计要求一致，严格执行施工技术规范，采取跟踪计算施工方法，利用各断面应力得出实际应力，实际应力与要求状态差距明显时，必须及时查找原因并进行技术调控，确保其达到设计标准。在控制几何变形时，为保证桥梁结构位置与预期状况相符，能顺利合拢，保证成桥线形符合设计方案要求。
　　3.3  稳定控制和安全控制关键技术
　　在钢管混凝土拱桥施工中，变形和应力控制是决定施工各环节构件局部及整体稳定性的重要内容，当前多利用稳定分析计算法来确定结构的应力和变形情况，以确定其稳定性。在安全控制方面，其控制关键在于三个方面，即变形控制、应力控制和稳定控制的综合控制，需要注意的是，因其钢管混凝土拱桥结构形式的差异化，在施工中其安全影响因素是不同的，因此必须找准重点，因地制宜的抓好施工控制关键技术。
　　4  结束语
　　综上，根据我国现行的《钢管混凝土结构上合计与施工规程》中对桥梁建设施工的有关要求，我们对钢管混凝土拱桥施工中，只有在充分了解其结构特点和优势的基础上，找准现存问题，抓住施工控制关键技术，才能提升施工质量，保证施工安全，打造品质工程。
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