摘要：钢管混凝土拱桥是一种结构较为新颖的拱桥，其近些年在国内发展速度很快，在整个桥梁史都占有重要的位置。其自重较小，便于运输，具有很强的抗压性和承载能力。本文首先分析了钢管混凝土的特点，分析了钢管混凝土应用于大跨度拱桥的优点，探讨了大跨度钢管混凝土拱桥在施工过程中存在的问题并研究了对大跨度钢管混凝土拱桥施工的控制。
关键词：钢管混凝土拱桥；施工；控制
1、钢管混凝土的特点
钢管混凝土是一种在过去混凝土结构的基础上研发的新型结构。主要是在钢管的内部不断填入混凝土，靠钢管约束住混凝土的径向距离，这两种材料在混凝土填入钢管内部这个过程中相互作用不断受力，最终提升了钢管内部核心处混凝土的韧性及塑形等。与此同时，由于钢管内部填入了混凝土，钢管的承重能力增强，局部屈曲变缓，可以充分发挥整体材料性能。其优点具体为：第一，在钢管中填入混凝土，靠钢管的约束力改变了混凝土的弹性，钢管也会产生较大的塑性变形，因此钢管混凝土具有良好的塑性和韧性和较好的抗冲击性以及抗震性。第二，在钢管中填入混凝土可以减缓钢管的局部屈曲，混凝土在钢管中由于三向受压反而改善了纵向开裂，所以钢管混凝土的抗剪性和抗压性非常好，承载能力很高。第三，施工方便。钢管混凝土结构件相比于预制钢筋混凝土结构件不需要预制场地。相比于钢结构件，其焊缝少，重量轻，易于制造，可以工厂化生产。施工过程比钢筋混凝土柱更简便，更易压实。通过新型混凝土施工工艺如泵送混凝土等，可以缩短钢管混凝土结构件的施工周期。在桥梁建设中，可以架设充当浇筑管内混凝土的模板的空钢管拱肋，这样就可以改善由于大跨度和材料重造成的施工困难现象。第四，经济效益好。钢管混凝土能够很好的发挥出钢管和混凝土的性能。虽然其钢材用量比钢筋混凝土略高一些，但混凝土用量确实钢筋混凝土的二分之一，这样还减轻了一半的自重。
2、钢管混凝土应用于大跨度拱桥上的优点
2.1钢管的耐侧压性能很好可以当作模板使用，同时也可以承受较大的力可以当作钢筋使用。所以钢管可以通过泵送混凝土工艺制造出钢管混凝土构件，兼具纵横双向筋的作用安装于拱桥中。
2.2因为钢管可以当模板使用，所以在钢管混凝土拱桥的施工过程中，可以先把钢管作为模板架设起来，再给其内部填充混凝土。因为钢管自重小，架设过程快捷，既可以加快进度，又节省了成本，整体经济效益高。
2.3由于钢管对混凝土有一个约束力的作用，所以钢管混凝土拱桥相比于钢筋混凝土拱桥能够有效地避免混凝土开裂现象。
3、大跨度钢管混凝土拱桥在施工控制中的问题
3.1在大跨度钢管混凝土拱桥施工过程中要不断地对结构进行分析，而目前采用的分析办法是正装和倒装相结合的分析法，还要针对不同的施工阶段建设相应的分析模型，这样使得整个分析过程很繁琐，分析结果也很散，不易总结整理。而且在分析过程中，需要将不同阶段中产生的内力和位移向前或向后传递，特别是考虑到混凝土的缩变影和结构的非线性之后，使得整个分析过程更加复杂，不利于在实际中应用。
3.2大跨度钢管混凝土拱桥的施工过程主要有架设拱肋、泵送混凝土和建设桥道系三个步骤。在每个步骤中都有多种方案可供选择，在挑选最佳方案时，应综合考虑施工过程的安全性、可靠性以及经济性，并且通过仿真找出最佳方案，再对最佳方案进行优化处理。但是现在的方案优化手段不足，所以导致在优化方案时常要依靠以往工作的经验。
3.3现阶段对泵送混凝土中液态混凝土的各方面特性和在泵送入钢管过程中的受力情况研究不够彻底，对在施工前和施工过程中的结构分析产生了一定的影响。
3.4混凝土在钢管中会产生收缩、徐变等变化，会对钢管混凝土拱桥在施工过程中的线形和受力产生影响，但是现阶段我国对混凝土在钢管内产生变化的研究仍不够透彻，所以没有办法精准的计算出由于混凝土的变化对钢管混凝土拱桥的影响系数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.5在钢管混凝土拱桥的施工过程中严格监控其线形、受力、材料参数和温度。这些参数不仅能够为施工控制提供参数依据，保障施工过程的安全，还能够为识别结构中各种参数提供参考，所以为了保证准确的施工控制就必须保证监测数据的精准性，但是在实际测量当中会受到各种各样的外界干扰影响数据精确性。
3.6目前在采集施工过程中的各项数据时，只能依靠人工测量，不仅采集难、速度慢，还很容易受到外界的干扰影响数据精确性，所以需要研制新型测量设备，实现远程实时监测。
3.7现阶段对钢管混凝土拱桥施工过程的控制手段也较为落后，并没有一个标准，为也没有一个完善的系统，所以需要将各种新型研究手段引入其中，使整个施工过程的控制更加科学与系统化。
4、大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制
在使用钢管混凝土的大跨度拱桥施工前，虽然可以通过施工计算方法算出不同施工阶段中的预抛高值、位移值和挠度，但是在实际施工过程中往往会出现各种各样的误差如安装误差、测量误差等，使得实物最终的变形程度与计算所得理论值有所偏差。或者在计算过程中使用的参数与实际施工中表现所应用的参数不一致，导致钢管混凝土拱桥拱肋施工的长度越长偏差越大，如果不及时采取有效措施，钢管混凝土最终的拱肋标高将与控制目标相差过大，影响最终桥梁建设好之后的线形和车辆等在桥梁上驾驶的舒适度等。通过对以往资料的分析可以得知，在施工过程中非常容易发生垮塌事故，因此要格外注意监测大跨度的钢管混凝土拱桥在施工过程中的变形和受力等情况，避免因变形过大失去稳定性或者受到过大应力而出现事故。加强控制施工现场是保证桥梁安全建设的重要条件之一。
4.1大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制原则
在吊装钢管拱肋的过程中，应保证拱肋线形与设计要求一致，而且在拱肋完成后给钢管内部泵送混凝土时，要注意拱肋的受力是否合理，变形程度是否在要求范围内。桥面施工时应主要控制高程，在张拉吊索、扣索时应主要控制索力，这样才能保证拱桥建设完成后，桥面线形合理，车辆行驶舒适。与此同时，在拱肋施工过程中还应当注意拱肋截面的应力作用，这样才能保证拱肋的稳定性。在高程控制中，除了着重注意控制吊点高程外，还应控制拉索的索力偏差，这些控制都应安排在给钢管内泵送混凝土之前完成。
4.2大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制基本要求
大跨度钢管混凝土拱桥的基本施工控制要求就是保证结构的稳定性和结构的线形变形在允许范围之内。为了达到这一要求，就必须使用非常精确又完整的控制系统测量施工过程中所受的应力、挠度和索力等。而这套应用于大跨度钢管混凝土拱桥现场施工的控制系统，不仅需要具备基本的结构分析计算功能，还应该具有消除实际施工与设计结构不相符的能力，通过建立仿真的模型反应现场出现的问题并控制住。
5、总结
钢管混凝土应用于土木工程中已经有100多年，在1965年左右引入国内，随着泵送混凝土的工艺发展越来越成熟，钢管混凝土也广泛应用于桥梁建筑行业，将桥梁建设行业带到一个新的高度，拥有了更加广阔的发展空间。
参考文献：
[1]张弘涛. 大跨度钢管混凝土拱桥设计方法与施工控制[D].西南交通大学，2006.
[2]张建民. 大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D].华南理工大学，2001.
[3]周智兴. 大跨度钢管混凝土拱桥合理施工状态的确定与施工控制[D].长沙理工大学，2005.
[4]肖志辉. 大跨度钢管混凝土拱桥成拱过程施工控制技术的研究及应用[D].长沙理工大学，2007.
[5]安民丰. 铁路大跨度钢管混凝土拱桥施工控制及施工阶段稳定性研究[D].西南交通大学，2012.
论文作者:宋洋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/1
标签：混凝土论文; 钢管论文; 拱桥论文; 大跨度论文; 过程中论文; 过程论文; 线形论文; 《基层建设》2017年第21期论文;