[发明专利]高原高寒地区大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注方法

说明书

本发明公开了一种高原高寒地区大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注方法，对于下弦钢管，利用下弦隔断将所述下弦钢管分为下弦上仓和下弦下仓，所述下弦隔断设置在全拱长度1/3位置区域（从拱脚起算），先用混凝土灌注所述下弦上仓，再灌注所述下弦下仓。使高原高寒地区双线铁路钢管混凝土拱桥的跨度达到500m以上的难度和风险变小，可行性大大提高，几乎不增加施工费用，是一种值得在高原高寒地区推广的钢管混凝土拱桥灌注施工方法，同时也适用于常规环境地区对工期要求高的大跨度钢管混凝土拱桥施工。

技术领域

本发明涉及钢管混凝土拱桥领域，特别是涉及一种高原高寒地区大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注方法。

背景技术

钢管混凝土拱桥的是在钢管内灌注混凝土作为主要受力构件，它综合利用了混凝土抗压和钢材抗拉的优点，它同时解决了拱桥材料高强化和拱圈轻型化的两大问题。工程实践证明，钢管混凝土与钢结构相比，钢管混凝土在保持相同承载力的条件下，可节省50%的用钢量，并可减少焊接工作量。从20世纪90年代至今，我国修建的各式钢管混凝土拱桥超过了400座，其中跨度200m以上40余座，300m以上10余座，广西平南三桥是目前世界上最大跨度钢管混凝土拱桥，其主跨计算跨径为560m，钢管直径为1.4m，单根钢管的管内混凝土灌注量为950m³。

众所周知，混凝土材料抗压不抗拉，其抗压性能很好，抗拉性能较差，龄期早而未达到设计强度的混凝土几乎没有抗拉能力。常见的钢管混凝土拱桥的灌注方法主要有高位抛落不振捣灌注方法、拱脚至拱顶逐段分仓灌注法和拱脚至拱顶对称连续泵送顶升法等。

其中，高位抛落不振捣灌注方法因混凝土容易形成空洞和脱粘，目前基本被淘汰。

拱脚至拱顶逐段分仓灌注法因工期长，其通过在钢管内设置隔仓板，将钢管分成2个以上的时间段进行灌注，为避免早期混凝土受拉开裂，每灌注完一个仓段需等待至少4天左右的龄期，该方法因工期过长目前使用较少。

最为常用的方法是拱脚至拱顶对称连续泵送顶升法。该方法是在拱肋架设完成后，采用泵送顶升的方式从拱脚至拱顶进行混凝土连续灌注，混凝土沿拱脚至拱顶方向按设计分级和灌注顺序（如图1所示）对称连续接力泵送，第1、2、3节段依次接力顶升，为避免早期混凝土受拉开裂，该方法成功实施的关键是：首先，需要在最初灌注的管内混凝土达到终凝时间之前将同一根钢管内的所有混凝土灌注完毕，否则最初灌注的混凝土刚刚达到终凝时，其强度很低，而后续灌注的混凝土导致钢管变形造成最初灌注的混凝土出现受拉开裂，影响管内混凝土的质量，从而影响其安全性能；其次，相邻两级混凝土灌注时间差不能超过混凝土流动性保持时间，否则混凝土失去流动性后，无法泵送造成堵管。受机械设备、混凝土流动性、混凝土初凝和终凝时间限制，这种方法适用于单根钢管混凝土最大灌注量为1000m³左右。

随着我国铁路建设的快速发展，特别是高原高寒地区铁路的建设中，跨越高山峡谷地形需要采用大跨拱桥。由于双线铁路活载值远超公路活载值，当铁路钢管混凝土拱桥的跨度超过500m级时，导致设计需采用的钢管最大直径为2.1m左右，单根管内混凝土最大灌注量超过1600m³，在高原高寒地区由于机械效率降低，以现有设备极限能力每小时最多灌注50m³混凝土计算，需要连续灌注的时间为32小时。而对于C60以上高强混凝土终凝极限时间一般都只有25小时左右，因此对于单根管内混凝土灌注量超过1600m³的拱桥，采用拱脚至拱顶对称连续泵送顶升法已经不适用。