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摘要：波纹钢板结构拱形桥在我国目前的工程技术规范、标准等还未健全，尚属于新结构、新材料、新工艺、新技术范畴的技术研究阶段。本文结合工程实践，提出了现场原位拼装波纹钢板拱桥施工技术，结合波纹钢特点，克服了传统拱桥的固有缺点。
关键词：原位拼装、波纹钢板、拱桥
1 前言
现场原位拼装波纹钢板拱桥施工技术，结合波纹钢特点，克服了传统拱桥的固有缺点，本文针对现场原位拼装波纹钢板拱桥施工技术展开探讨。
2 工艺原理
采用钢筋混凝土扩大分离式基础，不平衡槽钢与混凝土基础之间通过锚筋或地脚螺栓连接，拱脚处的波纹钢板与基础之间通过不平衡槽钢连接并进行槽口灌浆固定。主体结构波纹钢构件从下游向上游纵向搭接、从拱脚向拱顶下内上外搭接合拢安装，在单拱形曲面半径最小处的3个断面的拱背采用波纹钢板加强板补强[1]，主体结构变曲面波纹钢板构件采用承压型高强螺栓连接，螺栓孔和构件接缝处采用具有弹性、不透水性、耐腐蚀、耐老化、抗冻性和耐寒等性能的耐候密封条和耐候密封胶密封。采用钢筋混凝土预制块、CAT钢塑复合加筋土挡墙结构形式回填，采用拱端对称、同步、均衡的荷载分层水平布设加筋带、分层压实的工艺回填。
3 施工工艺流程
现场原位拼装波纹钢板拱桥施工工艺流程如图1所示。
图1 现场原位拼装波纹钢板拱桥施工工艺流程图
4 操作要点
4.1 测量放样
波纹钢板拱桥施工前，首先应准确定出波纹钢板拱桥中心及纵横轴线。
4.2 基础开挖及处理
（1）开挖地基时，开挖宽度要符合闭口结构基础的最小厚度与宽度要求，以保证提供足够的空间组装波纹钢板及进行周边结构性回填材料的回填压实[2]。
（2）波纹钢埋置式结构全场范围内的地基应具有足够的强度、稳定性和均匀性，但其强度和刚度不应大于两侧支撑回填的地基强度和刚度。
（3）闭口结构地基预期沉降量较大或填土较高时，根据设计要求，结构底部宜设置预拱度，通常可为填土高度的0.6%。
4.3 开口结构基础施工
结构基础常用的分为分离式钢筋混凝土条形扩大基础。
（1）混凝土基础
1）基础均采用C30钢筋混凝土条形扩大基础（也可采用带条形桩帽的桩基础），根据设计要求绑扎钢筋骨架并支设模板，进行混凝土浇筑施工[3]。
2）在基础上设置钢筋混凝土拱座，在拱座上预留槽口，在槽口内预埋带双螺母的20mm×100mm×230mm地脚螺栓，间距380mm见图2。
图2 拱座与波纹钢板连接构造图示
（2）波纹钢板基础
对工期要求严格或者混凝土制备困难时，也可直接采用波纹板作为开口结构的基础。波纹钢基础自重轻，制作、安装方便快捷，特别适合于承载力较低的地基。对于侵蚀性土壤或水流条件，波纹钢基础及其安装部位都要进行镀锌处理[4]。
1）分离式基础宜埋入水位线以下不小于600mm。对于整体式基础，洞口设置隔水墙。
2）波纹钢基础采用槽钢通过螺栓实现与拱脚的连接见图3。
图3 波纹钢基础构造
4.4 不平衡槽钢安装
（1）用于浅波纹板与基础连接时，槽钢壁厚不应小于4.2mm，用于深波纹板与基础连接时，槽钢壁厚不应小于5mm。
（2）槽钢与基础之间通过地脚螺栓连接固定，并进行热镀锌处理[5]。不平衡槽钢具体构造见图4所示。
图4 典型的不平衡槽钢构造
4.5 波纹钢板件拼接安装
（1）安装前应进行施工技术交底，认真检查钢筋混凝土拱座上的不平衡槽钢的坐标、高程、线形、坡度、尺寸等，并确保对称槽钢上的预冲孔位置正确。
（2）波纹钢结构板地脚处与混凝土基础之间通过预埋不平衡槽钢用螺栓连接，浇混凝土基础时将不平衡槽钢及其锚栓一同埋入，不平衡槽钢底面与拱脚处切线垂直[6]。
（3）波纹钢构件的安装工艺为从下游向上游纵向搭接、从拱脚向拱顶下内上外搭接合拢安装。现场拼装效果如图5所示。
图5 波纹钢板拱结构现场拼装图
（4）波纹钢板件安装时，安装板片标记部位定位安装，由侧面向拱顶对称拼装。安装时环向从桥的上游板搭压下游板、拱顶板顺搭压下端板的方式搭接，拱脚向拱顶对称拼装，采用设计规格和级别级的高强度螺栓连接，螺帽一律位于拱顶（背）面。不得采用焊接。
（5）波纹钢板件安装过程中，通常配备脚手架或临时支撑装置来维持设计截面形状。在条件允许时，可采用桥位外分片弧形拱预拼装，再用起吊设备吊装就位环向连接。
（6）波纹钢板横向搭接连接应按设计图纸错缝布置，在环向与横向同一位置不得重叠四张（不含加强层波纹钢板）及以上的波纹钢板。
（7）波纹钢板件搭接之间采用设计的防渗衬垫材料与搭接重叠板同宽度垫缝、厚度应能有效填满搭接板之间所有的空隙、长度应与缝长一致，防渗衬垫材料的螺栓孔应与波纹钢板连接孔一致。
（8）钢板拼装完毕后，应在纵向和横向连接处各自随机选取螺栓总数的5%，用扭矩计量器检查，若超出预紧力扭矩范围的螺栓数大于所检查螺栓数的10%，则必须对全部螺栓重新进行拼装。
（9）波纹钢板件拼装完成、螺栓扭紧后的结构长度与设计长度之间的差不得大于±1%。结构性回填开始前，拼装完成、螺栓扭紧后的拱形结构的截面大小与设计形状之间的误差不得大于±1%，否则应拧开螺栓校正形状后重新拼装。
（10）为了防止在波纹钢板连接处或螺栓孔位置发生渗水，在波纹钢板连接处和螺栓孔位置应采用专业密封胶（聚氨酯防渗层）进行防水处理。根据设计要求在上部结构性回填土层内埋设防水膜。
（12）全部拼装完毕效果如图6所示。
图6 拼装完成后实图
4.6 加强板件安装
在单拱形曲面半径最小处的3个断面的拱背采用与主拱结构波纹钢板相同材质的2.83m×1.20m和4.105m×1.20m的加强板补强见图7。
图7 波纹钢板拱背的波纹钢加强板件安装
4.7 结构性回填
（1）结构性回填均采用钢筋混凝土预制块、面板外形采用上下块穿筋形式的矩形槽板、CAT钢塑复合加筋土挡墙结构形式回填，采用拱端对称、同步、均衡的荷载分层水平布设加筋带、分层压实的工艺回填。
（2）结构性回填材料
1）结构性回填（加筋土填料）材料应具有良好的透水性，优先采用有一定级配的砾类土、砂类土，或采用砾石、碎石与细粒土的混合料。
2）填料若为采用细粒土时，填土顶面应采取防排水措施（例如设置柔性封闭层）。
3）季冻土地区的波纹钢板结构拱桥采用非冻胀土作为填料，否则应在侧墙内侧设置不小于1.0m砂砾防冻层。
4）结构性回填材料不得含有腐蚀性化学物质。腐殖质土、有机质土、垃圾、泥炭、淤泥、冻结土（冻块）、粉砂、粘砂、草皮、白垩土、膨胀土、硅藻土、酸性土、盐渍土、易溶盐超过允许含量的土和含有二价以上铜、锰、铁离子及氯化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质影响波纹钢结构使用寿命的土以及垃圾等禁止使用。
（3）回填过程中重型机械必须远离波纹钢板结构拱，以减少对波纹钢板拱两侧的横向压力。
（4）在波纹钢板拱顶最小填土范围内，必须禁止夯实机械以外的重型机械在结构物上方通行，不得集中堆土或堆积重物。
（5）波纹钢板拱顶部及周围20m范围内，严禁强夯作业。
（6）波纹钢板结构拱顶部回填应符合设计规定的最小填土高度要求，并进行结构承载力验算后，方可允许车辆通行。
4.9 其他附属工程施工
回填压实完毕后，进行其他附属工程施工。
5 结论
现场原位拼装波纹钢板拱桥施工技术，适用于适用于新建和改建的各等级公路中小桥的波纹钢板件拼装拱结构工程，通过实际工程得到如下结论：
1 钢结构桥梁具有良好的结构整体强度及稳定性高、结构安全性能高、抗震性能强，对特殊地基和基础不均匀沉降的抗变形能力强。
2 钢结构桥梁经特殊技术处理，具有高抗蚀、高抗渗、高耐久性、抗冻和抗变形破坏能力强。
3 分节、分片装车运输方便、易于存放、现场拼装施工方便快捷，组装工艺简单，减少大量机械和人工；施工速度快、效率高、工期短，比钢筋混凝土桥梁施工工期至少缩短50%以上。
4 不产生预制场地、建设废弃物、砂石材料开采破坏环境，有利于节约用地和环保。
参考文献：
[1]席红星.客运专线大跨度钢箱系杆拱桥原位拼装施工技术[J].铁道建筑，2011（6）：49-51.
[2]李诺.独墩双钢拱倾斜塔无支架原位拼装研究及施工[J].低碳世界，2016（9）：193-194.
[3]朱仕耀，颜全胜，贾布裕，等.非对称外倾式钢拱桥原位拼装施工定位技术[J].铁道科学与工程学报，2017，14（11）：2384-2389.
[4]杜锋涛.波纹钢板拱在隧道套拱加固技术中的应用[C]// 2014全国公路养护技术学术年会论文集桥隧卷.2014.
[5]李少波.大跨填土式波形钢板拱桥的受力分析[D].湖南大学，2015.
[6]谢大鹏，胡国伟.高速铁路大跨度梁拱组合桥钢管拱原位拼装方案设计研究[J].高速铁路技术，2014（3）：100-104.
论文作者:严望团,方亮亮,胡彪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/11
标签：波纹论文; 钢板论文; 螺栓论文; 拱桥论文; 槽钢论文; 结构论文; 基础论文; 《基层建设》2018年第14期论文;