宜万铁路落步溪大桥提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工工艺研究

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

宜万铁路落步溪大桥提篮式钢管混凝土劲性骨架
上承式拱桥施工工艺研究
李敏，李振国
(中铁三局集团第一工程有限公司，河北霸州065700)
摘要：提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥在铁路建设中
得到越来越广泛的应用，其施工过程体系多变，受力复杂。以
宜万铁路落步溪大桥为背案，分别对大体积拱座混凝土施工、
钢管拱骨架缆索吊装及拱肋内灌和外包混凝土浇筑等关键工
序的工艺了探讨和工程实践结果表明，本文探讨的施工工艺
合理、可行，为今后同类铁路桥梁的建造提供参考和指导。
关键词：宜万铁路；钢管混凝土；劲性骨架；拱桥；施工
中图分类号：U445．4 文献标识码：A
文章编号：1004—2954(20l0)08—0170—05
钢管混凝土结构是由混凝土填入薄壁钢管内而形
成的一种组合结构，不仅具有强度高、质量轻、延性好、
耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能，还具有省工省料、
架设轻便、施丁快速等优越的施工性能。国外修建钢
管混凝土拱桥的数量少、规模小，相对而言我国修建钢
管混凝土拱桥技术己经达到国际先进水平。但到目前
为止，钢管混凝土拱桥上仍存在且急需解决的一些问
题，如缺乏钢管混凝土拱桥的设计、施工规范，己建成
的钢管混凝土拱桥常出现拱背混凝土脱空的现象等。
大跨度钢管混凝土拱桥主要采用桁架式钢管拱
桥，它是一种自架设体系结构，一般先用缆索吊装或转
体施工法架设成桁架式空钢管拱桥，在此基础上浇筑
缀板、弦杆内混凝土、安装桥道系、浇筑桥面铺装，形成
钢管混凝土拱桥。其刚度和强度是逐渐组合形成的，
大大了增加了施工的复杂性和风险。本文以宜万铁路
落步溪大桥工程建设为背景，对提篮式钢管混凝土劲
性骨架上承式拱桥施工工艺进行探索，以为该类桥梁
施工积累经验和提供指导。
1 工程背景
落步溪大桥是宜万铁路25个重点工程之一。由
于桥址处山坡陡峻、河谷深窄，因此主桥采用跨越能力
较强的拱桥，一孔跨越深谷。桥梁全长252．3 m，桥跨
组合为主跨1孔178 m上承式拱桥，边跨为1孑L
24 m后张梁和1孔32 m后张梁。拱设计为呈提篮式
布置的两条拱肋、拱顶内倾3．5 m，倾角5．057。，是目
前国内跨度最大的上承式钢管混凝土劲性骨架铁路提
篮拱桥。
主拱肋采用单箱单室箱形截面(拱脚以上3 m为
实体段)，拱脚处肋高6．0 m，拱顶处肋高3．5 m，高度
按立特规律变化，拱肋宽为2．5 m。拱肋劲性骨架上
下弦杆采用+426 mm~12 mm(+426 mmx20 mm)的无
缝钢管，竖杆、上下平联、斜撑采用L 140 mmx90 mm×
12 mm和L 80 ram~80 mmx10 mm角钢，两拱肋之间横
撑采用+203 mmx10 mm无缝钢管。拱上立柱采用双
斜式矩形墩柱，两立柱布置在倾斜的拱肋平面内，两柱
间设带空洞的连接板和系梁，采用C30混凝土。拱顶
中部47．5 m段采用钢筋混凝土框架梁，每隔9．5 m设
1道横向断缝。框架两端采用5—14 m 的等高度
(1．8 m)C40钢筋混凝土连续箱梁。落步溪大桥桥型
布置如图1～图3所示。
图1 宜万铁路落步溪大桥立面(单位：m)
收稿日期：2010—05—17
作者简介：李敏(1977一)，女，工程师，2001年毕业于内蒙古工业大
学材料科学与工程专业，工学学士
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针对该桥的设计特点，并结合现场施工条件，整个
工艺流程可分为：施工准备、拱座浇筑、劲性骨架安装、
主拱混凝土浇筑、拱上立柱浇筑、连续梁施工。其中拱
铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2010(8)
李敏，李振国一宜万铁路落步溪大桥提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工工艺研究
图2 宜万铁路落步溪大桥平面
l8 o0
图3 宜万铁路落步溪大桥跨中截面(单位：m)
座、劲性骨架及拱肋混凝土是施工的重点和难点，现分
别进行探讨。
2 拱座施工工艺
落步溪大桥上部动静荷载通过拱肋传递至两侧拱
座。拱座为现浇C25钢筋混凝土，单个拱座混凝土数
量为1 997．6 m ，每个拱座预埋+600 mmx16 lIlm、单根
长3．8 m钢管。本拱座施工的难点在于：如何实现对
大体积的混凝土水化热的控制，以防止大体积混凝土
开裂；如何实现钢管的准确定位与安装，以实现劲性骨
架的准确合龙。
对于大体积混凝土水化热控制，首先从}昆凝土配
合比考虑，选用矿渣水泥加粉煤灰进行配合比设计，并
对其浇筑后产生的温度应力进行计算，水：(水泥+粉
煤灰)：砂：碎石配合比=190 kg(7．76％)：(363+
64)kg(17．4％ ) ：688 kg(28．08％ ) ： 1 145 kg
(46．73％)。其次从施工方法上考虑，采用两次浇筑
混凝土施工方法，如图4所示。最后考虑采用外部措
施，通过在拱座内布设冷却管来降低混凝土水化热的
聚集。
(a)拱座结构 (b)第1次浇筑 (c)第2次浇筑
图4 拱座混凝土分次浇筑示意(单位：m)
冷却管路采用普通+32 mm×3．25 mm焊接钢管，
第一次浇筑混凝土时冷却管路沿长度方向水平分层布
设，每层位置应在分层浇筑中心处，第二次浇筑混凝土
铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2010(8)
· 桥梁工程·
时冷却管路沿长度方向平行于拱座斜面布设，每层为
单独回路，如图5所示。各层管路进水口皆从拱座较
低口进入，各层进水口尽量位于线路同一侧，出水口均
高于进水口，以确保管内水流饱满。
图5 拱座混凝土内冷却管布置(单位：m)
3 劲-陛骨架缆索吊装工艺
对于大跨度钢管混凝土(劲性骨架)拱桥而言，空
钢管拱肋架设是施工中难度最大、风险最大的关键性
工序，主要采用无支架缆索吊装一千斤顶斜拉扣挂法。
根据落步溪大桥的现场施工条件，扣索方案采用无扣
塔扣索方案，即扣索后锚点利用本桥拱座后方的桥台
(进行相应的预应力配束)，由于扣索后锚点的高程低
于一般的扣塔扣点，势必会引起较大的骨架纵向压缩
量，给合龙施工带来了困难。
3．1 拱肋钢管骨架节段划分及制作
整个拱肋共分11个节段，从宜昌侧向万州侧的编
号依次为1、2、3、4、5、1 1、10、9、8、7、6，各节段长度及
质量见表1。各节段采取现场分节段加工，利用缆索
吊吊装。各节段质量加上吊装时的临时横撑的质量均
不大于62 t，此质量是吊装系统设计的一重要参数。
表1 拱肋钢管骨架分段