钢管混凝土拱桥

钢管混凝土拱桥的施工方法

钢管砼结构，由于能通过互补使钢管和混凝土单独受力的弱点得以削弱

甚至消除，管内混凝土可增强管壁的稳定性，钢管对混凝土的套箍作用，使

砼处于三向受力状态，既提高了混凝土的承载力，又增大了其极限压缩应变，

所以自钢管砼结构问世以来，是桥梁建筑业发展的一项新技术，具有自重轻、

强度大、抗变形能力强的优点，因而得到突飞猛进的发展。在桥梁方面，已

以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式，并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱

桥。其施工方法发展很快，已经应用的有无支架吊装法，支架吊装法，转体

施工法等。

1拱肋钢管的加工制作

拱肋加工前，应依理论设计拱轴座标和预留拱度值，经计算分析后放样，

钢管拱肋骨架的弧线采用直缝焊接管时，通常焊成1.2-2.0m的基本直线管

节；当采用螺旋焊接管时，一般焊成12.0~20m弧形管节。对于桁式拱肋的

钢管骨架，再放样试拼，焊成10m左右的桁式拱肋单元，经厂内试拼合格后

即可出厂。具体工艺流程为：选材料进场材料分类材质确认和

检验划线与标记移植编号码下料坡口加工

钢管卷制组圆、调圆焊接非坡口检验附件装配、

焊接单节终检组成10m左右的大节桁式拱肋焊接

无损检验大节桁式拱肋终检1：1大样拼装检验

防腐处理出厂。

当拱肋截面为组合型时，应在胎模支架上组焊骨架一次成型，经尺寸

检验和校正合格后，先焊上、下两面，再焊两侧面（由两端向中间施焊）。

焊接采用坡口对焊，纵焊缝设在腔内，上、下管环缝相互错开。在平台上

按1：1放样时，应将焊缝的收缩变形考虑在内。为保证各节钢管或其组合

骨架拼组后符合设计线型，可在各节端部预留1cm左右的富余量，待拼装

时根据实际情况将富余部分切除。钢管焊接施工以“GBJD05—83、钢结构

施工和施工及验收规范”的规定为标准。焊缝均按设计要求全部做超声波

探伤检查和X射线抽样检查（抽样率大于5%）。焊缝质量应达到二级质量

标准的要求。

2钢管混凝土拱桥的架设

2.1无支架吊装法

2.1.1缆索吊机斜拉扣挂悬拼法

具体做法与其他拱肋的架设相似，只是钢管混凝土拱肋无支架架设方案

用于较大跨度，它可根据吊机能力把钢管拱肋合成几大段进行分段对称吊

装，并随时用扣索和缆风绳锚固，稳定在桥位上，最后合拢。如净跨度150m

四川宜宾马鸣溪金沙江大桥，为钢筋混凝土箱拱，分五段吊装，吊重700KN。

广西邕宁邕江大桥，主跨312m的钢管混凝土劲性骨架箱肋拱，每根拱肋的

钢管骨架分9段吊装，吊重590KN。四川万县长江大桥，跨径420m的钢管

混凝土劲性骨架上承式拱桥，分36段吊装，吊重612.5KN。

缆索吊机斜拉扣挂悬拼法施工是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。

施工理论成熟，施工体系结构简单，施工调整与控制较方便。但这种方法起

吊端要有一定的施工场地，缆索跨度较桥跨要大，用缆索较多，主塔架与扣

索塔架相互分开，存在受压杆稳定要求塔高不能过高，并且要设置各种缆风

索而占地面积较大。

2.1.2整体（或大段）吊装施工方法

整体吊装施工方法也称为三大段吊装施工方法。主跨分三段，边段利用

鹰架悬臂拼装或采用龙门吊机与起吊塔架共同起吊就位，同时调整好拱肋空

间位置，中段两肋连同横撑在岸上拼装，用临时拉杆拉住，整体浮运到桥位，

利用鹰架和主拱拱肋悬臂段设置提升设备将中段提升就位，解除中段临时系

杆，然后合拢，如图1所示。

这种施工方法，美国的弗里蒙特桥曾采用，该桥为最长跨度悬臂系杆拱

桥主跨为382.65m，1973年建成。

三段吊装法，工期短，将大量的现场工作转移到工厂内，能确保拱轴线

及质量，不受桥头拆迁控制，占地较少，对城市建桥尤为重要；与引桥施工

不发生干扰，机具设备少，临设材料可以大量回收，节省投资；技术可行，

且施工不复杂，安全度校高。但该施工方法，长大段钢管拱肋的运输受水位

及河道的限制；工厂制造需要有较大的场地和下胡惟庸案真相 河码头等。这种施工方法在

国内尚无先例。

2．1．3双塔缆索吊机法

3

该缆索吊机塔架之缆塔和扣塔合二为一，并于前塔上附加后塔形成空间

框架结构，故称为双塔缆索吊机施工法。如图2：

这种施工方法，塔架刚度较大，可不设缆风。吊装操作方法为：①拼

装缆索吊和塔架，安装缆索吊机缆索及机械部分，试吊合格后投入使用；②

工厂内制造钢管拱桁架节段并予以试样，合乎要求后按顺序下河运到桥轴位

处抛锚定位；③对称按序逐节段起吊、对位、扣索、连接、调整拱肋空间位

置，挂锚索，对称同步张拉相应扣、锚索；④调整与控制塔架水平位移调整

与控制拱肋各节段的高程及平面位置；⑤全面检查与调整拱肋轴线控制点高

程及平面位置。焊接各节段接头处外包钢板。这种施工方法为缆索吊机的特

例，具有一般缆索吊机施工方法的优点，但因不设缆风索，可大幅压缩桥址

区红线外征地，节省投资。但是缆塔和扣纳尔逊级战列舰 索塔合二为一，使两者之间的变形

连为一体，相互影响，施工调整与控制较为不便，体系构造复杂，受力不很

直观。我国江汉三桥下承式钢管拱桁架系杆无铰拱桥采用此方法施工，主跨

280m。

2．2转体施工法

2．2．1平面转体施工法

（1）有平衡重转体施工，平衡重转体主要由平衡体系，转动体系（转

轴及环道）和位控体系三部分组下埃及 成。其平衡体系一般利用桥台或配重来平衡

主拱，转动体系为拱脚后的球铰；同时在球铰周围布置千斤顶或卷扬机使转

动轴转动，转动轴上的半跨拱肋随之徐徐转动，直到就位。如图3所示。我

国的黄柏河、下牢溪大桥，跨径均为160m采用此法施工，转体重量达

36000KN。

（2）无平衡转体施工，是采用锚碇体系平衡悬臂主拱，取消平衡重，

而节省材料。锚碇体系由作为压杆的主柱，作为撑梁的引桥主梁以及后锚等

部分组成，如图4所示。

2.2.2竖向转体施工法

竖向转体是根据桥位的情况，采用在桥轴线竖向而预制半拱肋，然后再

从两边向上或向下转体施工就位的施工方法，一般用在小跨径的拱桥上。

5

如图5所示。三峡莲沱大桥采用此法施工，净跨48.3m+114m+48.3m钢管混

凝土带悬臂中承式高血压的症状 刚架系杆拱桥。

2.2.3双向转体施工

当桥位处地形不允许拱肋在桥位的设计平面或轴线竖面预制时，可采用

竖转加平转施工。其转动设竖向转轴和平转体中考化学方程式 系满足双向转体施工。我国的

河南安阳文峰路立交桥采用竖转加平转法施工，主跨为135m的钢管混凝土

刚架系杆拱；广州丫髻沙大桥，主跨为360m带悬臂的中承式刚架系杆钢管

混凝土拱桥。

2.3有支架吊装法

根据桥位处的地形及设计情况可采用有支架吊装法进行钢管主拱肋的

架设。拱肋的吊装仍采用缆索系统，不同之处是在每一拼接处设置支架，使

拱肋的连接和焊接在支架上进行。

支架的设置按拱肋的轴线和段接头位置及高程，在精确定位后，就每个

段接头的高度设计相应的支架高度（该高度考虑了支架、支承结构的变形和

施工预拱度），经计算确定支架的形式和材料，满足强度、稳定及刚度要求，

支承处圆弧和坡度应和该处的拱肋设计完全吻合，以保证较鱼丸的制作方法 大的支承面积和

钢管拱肋的稳定。吊装时用索道吊运到位初步控制合格后，拱肋的一端采用

焊搭板螺栓联接，另一端用两道临时缆风护设稳定，合拢段在准确测量出实

际的长度和待合拢段拱肋的长度根据实际将多余的长度割掉后按吊装顺序

吊装，到位后两端精确对位连接。吊装顺序如图6所示。

采用此法施工的有延安王家坪大桥净跨190m的中承式钢管混凝土拱

桥，天津塘沽彩虹大桥主桥3跨168m下承式系杆钢管混凝土拱桥等。

3钢管拱混凝土的灌注

3.1拱肋钢管内混凝土的灌注

钢管混凝土拱桥钢管内的混凝土优先采用泵送顶升法灌注，对小跨径的

钢管混凝土拱桥也可采用浇注捣固法。

拱肋钢管内混凝土一般采用微膨胀混凝土，要有一定的流动性，混凝土

中所用的各中外掺剂，如减水剂、微膨胀剂、粉煤灰等品种的选用和掺用量

均应通过试验确定。泵送混凝土坍落度一般为18~22cm。

泵送顶升法采用混凝土输送泵将混凝土从低处向高处顶升，当加载程序

是从拱脚往拱顶一次浇注时，从两端拱脚向拱顶泵送，拱顶附近开排气孔。

当拱肋钢管较长时，可采用“分仓法”进行泵送顶压，每隔仓段顶部设排气

孔，如图7所示。

对于单管拱肋钢管，只要同时对称灌注即可，组合截面应先灌注上、下

缀板仓由跨中自拱脚同时浇注下层内侧钢管（待达到要求的强度成语大全及解释 后）

下层外侧钢管上层内侧钢管上层外侧钢管拱脚实腹段混凝

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土。如图8所示。

泵送混凝土时两边泵送速度应加强协调，尽量对称顶升，特别是接近拱顶

时要注意避免一边上升过快越过拱顶，引起钢管骨架的纵向振动。

人工浇灌时，混凝土从浇注段的上端灌入，但混凝土落差不宜太大以免

混凝土离析。在钢管上开浇灌孔，孔径一般为200mm，通过漏斗下料，振

动可用插入式振动棒振捣。为此应在钢管上开设振捣孔，一般振捣孔和浇灌

孔相隔设置，振捣孔直径视振动棒大小而定，一般为150mm；浇灌孔开孔距

离不应大于振动器的有效工作范围和2~3m的水平距离。

混凝土通过振动孔和浇灌孔时可稍溢出，然后在开口盖板原位点焊，使

混凝土强度达到设计强度的50%后，再按设计要求进行补焊。

混凝土在灌注时，钢管内混凝土温度控制在60℃以下，以免微膨胀混

凝土失效。

钢管内灌注混凝土的密实度可采用敲击钢管和超声波检测。若混凝土不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强。当缺陷较小时，压环氧树脂；当

缺陷较大时，可压高标号砂浆，压浆后将钻孔补强焊牢。

3.2钢管作为劲性骨架外包混凝土的灌注

用钢管作为劲性骨架的大跨度拱桥近年较多，如四川内江新龙坳大桥主

跨净跨117.8m，江西德兴钢矿太白大桥净跨130m，广西邕宁邕江大桥计算

跨径312m均为钢管混凝土劲性骨架桥，架设后管外包混凝土形成箱型拱肋。

四川万县大桥主桥净跨420m，为钢管劲性骨架，该桥为世界同类桥中跨度

最大者。

钢管劲性骨架已形成一个稳定的整体结构，为吊装模板及施工脚手架提

供了方便，可以按照设计要求的加载程序分段，分层地灌注拱圈砼，并进行

拱上结构施工。

4钢管防锈处理

4.亚洲十帅 1钢管除锈

钢管除锈通常采用机械法中的喷砂除锈，抛丸除锈辅以化学清洗。除锈

方法与除锈等级与设计采用的防腐材料有关。一般要求钢管外侧表面无油

污、氧化皮、锈迹等杂物，表面呈钢材金属光泽，以确保除锈质量。

4.2防腐保护层

钢管外露面需要防腐处理，常用的方法有金属涂层和非金属涂层，现介

绍如下：

4.2.1金属涂层

(1)阴极防腐涂层，这类涂层若存在孔隙，则会在涂层与钢材表面形

成电池引起腐蚀，施工难度大，工艺复杂，难以保证质量，一般不采用。镀

锡层等属于阴极防腐。

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(2)阳极防腐涂层，锌、铝等属于阳极防腐涂层，其防腐效果较好，也

称为长效复合防涂层，主要工序为先热喷一定厚度的铝镁合金，再以锌磺环

氧树脂作封闭层，面层用氯化橡胶涂敷，保护层的总厚度约300m。其中

铝镁合金层厚200m，其余2层为100m，此法一次费用较高，有关资料

表明，其防锈年限可达30年以上，以长远效益看，用长效复合保护层可降

低后期的维修保养工作。

目前先进的GCM特种长效金属防腐防护系统，有关资料表明，防锈年限

可达50年，这种防护系统有以下显著特点：

①GCM防移动止损 护系统由密闭层、强度层、耐候层三层结构构成，三层总厚度

一般在1000m以上，使其成为防腐、防护系统。

②GCM防护系统在固化时系统自身产生收缩，使之紧固于金属表面，不

会因产生“滑移”、“脱层”、“刺伤”而使防护失败。

③GCM防护系统施工方便，不需高压喷砂、除锈的施工程序。

④GCM防护系统的耐候层具有优异的抗紫外线搞感化性能、满足长效防

腐、防护要求。

⑤GCM防护系统具有优异的绝缘功效。

⑥GCM防护系统的颜色可根据桥地处周围环境选择合适的颜色，是目前

较理想防腐、防护系统。

4．2．2非金属涂层

非金属涂层又分无机涂层和有机涂层。无机涂层包括化学转涂层、珐琅、

玻璃的水泥等。有机涂层包括塑料、涂料和防锈油。非金属涂层在建成的钢

管混凝土拱桥防护中应用较多。

5吊杆安装

吊杆一般用在钢管混凝土拱桥中承式和下承式桥中，常用材料有圆钢、

高强钢丝和钢绞线，锚头用冷铸锚或镦头锚，夹片群锚使用较少。吊杆的构

造同斜拉桥中的斜拉索构造均用定型成套产品。

钢管拱肋在制作时将吊杆上端的导管、螺旋钢筋、垫板一并设置在拱肋

中，吊杆下端的导管、垫板应预埋在吊杆横梁中。

为了保证桥面标高的正确位置，待拱肋架设调整完成后，准确测量拱肋

上垫板的标高，然后计算吊杆的下料长度，在工厂加工成型运到工地进行安

装。

6桥面板安装

桥面板的安装按设计加载程序进行吊装、轴线对称、两端对称，同一般

中承式和下承式桥面板安装。

7结语

⑴钢管混凝土拱桥是近年发展起来的，重量轻、结构合理，发挥了两

种材料优点，有发展前景。

⑵钢管混凝土拱桥架设方案的选择，应根据桥址处地形、设计要求进

行方案比选，确定合理的架设方案。

⑶钢管内混凝土的灌注顺序应按加载程序进行，对拱肋的灌注应优先

考虑泵送顶升法。

⑷钢管防腐防护处理采用GCM特种长效金属防腐防护系统，工艺简单，

费用低，防护效果好。

⑸吊杆防护安装采用PE防护，两端锚头在工厂加工镦头，高空作业简

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单，施工方便。