鋼管砼結(jié)構(gòu)，由于能通過互補(bǔ)使鋼管和混凝土單獨(dú)受力的弱點(diǎn)得以削弱甚至消除，管內(nèi)混凝土可增強(qiáng)管壁的穩(wěn)定性，鋼管對混凝土的套箍作用，使砼處于三向受力狀態(tài)，既提高了混凝土的承載力，又增大了其極限壓縮應(yīng)變，所以自鋼管砼結(jié)構(gòu)問世以來，是橋梁建筑業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，具有自重輕、強(qiáng)度大、抗變形能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因而得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在橋梁方面，已以各種拱橋發(fā)展到桁架梁等結(jié)構(gòu)形式，并發(fā)展到鋼管混凝土作勁性骨架拱橋。其施工方法發(fā)展很快，已經(jīng)應(yīng)用的有無支架吊裝法，支架吊裝法，轉(zhuǎn)體施工法等。
1 拱肋鋼管的加工制作
拱肋加工前，應(yīng)依理論設(shè)計(jì)拱軸座標(biāo)和預(yù)留拱度值，經(jīng)計(jì)算分析后放樣，鋼管拱肋骨架的弧線采用直縫焊接管時(shí)，通常焊成1.2-2.0m的基本直線管節(jié)；當(dāng)采用螺旋焊接管時(shí)，一般焊成12.0~20m弧形管節(jié)。對于桁式拱肋的鋼管骨架，再放樣試拼，焊成10m左右的桁式拱肋單元，經(jīng)廠內(nèi)試拼合格后即可出廠。具體工藝流程為：選材料進(jìn)場 材料分類 材質(zhì)確認(rèn)和檢驗(yàn) 劃線與標(biāo)記移植 編號(hào)碼 下料 坡口加工 鋼管卷制 組圓、調(diào)圓 焊接 非坡口檢驗(yàn) 附件裝配、焊接 單節(jié)終檢 組成10m左右的大節(jié)桁式拱肋 焊接 無損檢驗(yàn) 大節(jié)桁式拱肋終檢 1：1大樣拼裝 檢驗(yàn)
防腐處理 出廠。
當(dāng)拱肋截面為組合型時(shí)，應(yīng)在胎模支架上組焊骨架一次成型，經(jīng)尺寸檢驗(yàn)和校正合格后，先焊上、下兩面，再焊兩側(cè)面（由兩端向中間施焊）。焊接采用坡口對焊，縱焊縫設(shè)在腔內(nèi)，上、下管環(huán)縫相互錯(cuò)開。在平臺(tái)上按1：1放樣時(shí)，應(yīng)將焊縫的收縮變形考慮在內(nèi)。為保證各節(jié)鋼管或其組合骨架拼組后符合設(shè)計(jì)線型，可在各節(jié)端部預(yù)留1cm左右的富余量，待拼裝時(shí)根據(jù)實(shí)際情況將富余部分切除。鋼管焊接施工以“GBJD05—83、鋼結(jié)構(gòu)施工和施工及驗(yàn)收規(guī)范”的規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)。焊縫均按設(shè)計(jì)要求全部做超聲波探傷檢查和X射線抽樣檢查（抽樣率大于5%）。焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2 鋼管混凝土拱橋的架設(shè)
2.1無支架吊裝法
2.1.1纜索吊機(jī)斜拉扣掛懸拼法
具體做法與其他拱肋的架設(shè)相似，只是鋼管混凝土拱肋無支架架設(shè)方案用于較大跨度，它可根據(jù)吊機(jī)能力把鋼管拱肋合成幾大段進(jìn)行分段對稱吊裝，并隨時(shí)用扣索和纜風(fēng)繩錨固，穩(wěn)定在橋位上，最后合攏。如凈跨度150m四川宜賓馬鳴溪金沙江大橋，為鋼筋混凝土箱拱，分五段吊裝，吊重700KN。廣西邕寧邕江大橋，主跨312m的鋼管混凝土勁性骨架箱肋拱，每根拱肋的鋼管骨架分9段吊裝，吊重590KN。四川萬縣長江大橋，跨徑420m的鋼管混凝土勁性骨架上承式拱橋，分36段吊裝，吊重612.5KN。
纜索吊機(jī)斜拉扣掛懸拼法施工是我國修建大跨度拱橋的主要方法之一。施工理論成熟，施工體系結(jié)構(gòu)簡單，施工調(diào)整與控制較方便。但這種方法起吊端要有一定的施工場地，纜索跨度較橋跨要大，用纜索較多，主塔架與扣索塔架相互分開，存在受壓桿穩(wěn)定要求塔高不能過高，并且要設(shè)置各種纜風(fēng)索而占地面積較大。
2.1.2整體（或大段）吊裝施工方法
整體吊裝施工方法也稱為三大段吊裝施工方法。主跨分三段，邊段利用鷹架懸臂拼裝或采用龍門吊機(jī)與起吊塔架共同起吊就位，同時(shí)調(diào)整好拱肋空間位置，中段兩肋連同橫撐在岸上拼裝，用臨時(shí)拉桿拉住，整體浮運(yùn)到橋位，利用鷹架和主拱拱肋懸臂段設(shè)置提升設(shè)備將中段提升就位，解除中段臨時(shí)系桿，然后合攏，如圖1所示
這種施工方法，美國的弗里蒙特橋曾采用，該橋?yàn)樽铋L跨度懸臂系桿拱橋主跨為382.65m，1973年建成。
三段吊裝法，工期短，將大量的現(xiàn)場工作轉(zhuǎn)移到工廠內(nèi)，能確保拱軸線及質(zhì)量，不受橋頭拆遷控制，占地較少，對城市建橋尤為重要；與引橋施工不發(fā)生干擾，機(jī)具設(shè)備少，臨設(shè)材料可以大量回收，節(jié)省投資；技術(shù)可行，且施工不復(fù)雜，安全度校高。但該施工方法，長大段鋼管拱肋的運(yùn)輸受水位及河道的限制；工廠制造需要有較大的場地和下河碼頭等。這種施工方法在國內(nèi)尚無先例。
2．1．3雙塔纜索吊機(jī)法
該纜索吊機(jī)塔架之纜塔和扣塔合二為一，并于前塔上附加后塔形成空間框架結(jié)構(gòu)，故稱為雙塔纜索吊機(jī)施工法。如圖2：
2．2．1平面轉(zhuǎn)體施工法
（1）有平衡重轉(zhuǎn)體施工，平衡重轉(zhuǎn)體主要由平衡體系，轉(zhuǎn)動(dòng)體系（轉(zhuǎn)軸及環(huán)道）和位控體系三部分組成。其平衡體系一般利用橋臺(tái)或配重來平衡
主拱，轉(zhuǎn)動(dòng)體系為拱腳后的球鉸；同時(shí)在球鉸周圍布置千斤頂或卷揚(yáng)機(jī)使轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的半跨拱肋隨之徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)，直到就位。如圖3所示。我國的黃柏河、下牢溪大橋，跨徑均為160m采用此法施工，轉(zhuǎn)體重量達(dá)36000KN。
（2）無平衡轉(zhuǎn)體施工，是采用錨碇體系平衡懸臂主拱，取消平衡重，而節(jié)省材料。錨碇體系由作為壓桿的主柱，作為撐梁的引橋主梁以及后錨等部分組成，如圖4所示
2.2.2豎向轉(zhuǎn)體施工法
豎向轉(zhuǎn)體是根據(jù)橋位的情況，采用在橋軸線豎向而預(yù)制半拱肋，然后再從兩邊向上或向下轉(zhuǎn)體施工就位的施工方法，一般用在小跨徑的拱橋上。
如圖5所示。三峽蓮沱大橋采用此法施工，凈跨48.3m+114m+48.3m鋼管混凝土帶懸臂中承式剛架系桿拱橋
2.2.3雙向轉(zhuǎn)體施工
當(dāng)橋位處地形不允許拱肋在橋位的設(shè)計(jì)平面或軸線豎面預(yù)制時(shí)，可采用豎轉(zhuǎn)加平轉(zhuǎn)施工。其轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)豎向轉(zhuǎn)軸和平轉(zhuǎn)體系滿足雙向轉(zhuǎn)體施工。我國的河南安陽文峰路立交橋采用豎轉(zhuǎn)加平轉(zhuǎn)法施工，主跨為135m的鋼管混凝土剛架系桿拱；廣州丫髻沙大橋，主跨為360m帶懸臂的中承式剛架系桿鋼管混凝土拱橋。
2.3有支架吊裝法
根據(jù)橋位處的地形及設(shè)計(jì)情況可采用有支架吊裝法進(jìn)行鋼管主拱肋的架設(shè)。拱肋的吊裝仍采用纜索系統(tǒng)，不同之處是在每一拼接處設(shè)置支架，使拱肋的連接和焊接在支架上進(jìn)行。
支架的設(shè)置按拱肋的軸線和段接頭位置及高程，在精確定位后，就每個(gè)段接頭的高度設(shè)計(jì)相應(yīng)的支架高度（該高度考慮了支架、支承結(jié)構(gòu)的變形和施工預(yù)拱度），經(jīng)計(jì)算確定支架的形式和材料，滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定及剛度要求，支承處圓弧和坡度應(yīng)和該處的拱肋設(shè)計(jì)完全吻合，以保證較大的支承面積和鋼管拱肋的穩(wěn)定。吊裝時(shí)用索道吊運(yùn)到位初步控制合格后，拱肋的一端采用焊搭板螺栓聯(lián)接，另一端用兩道臨時(shí)纜風(fēng)護(hù)設(shè)穩(wěn)定，合攏段在準(zhǔn)確測量出實(shí)際的長度和待合攏段拱肋的長度根據(jù)實(shí)際將多余的長度割掉后按吊裝順序吊裝，到位后兩端精確對位連接。吊裝順序如圖6所示
采用此法施工的有延安王家坪大橋凈跨190m的中承式鋼管混凝土拱橋，天津塘沽彩虹大橋主橋3跨168m下承式系桿鋼管混凝土拱橋等。
3 鋼管拱混凝土的灌注
3.1拱肋鋼管內(nèi)混凝土的灌注
鋼管混凝土拱橋鋼管內(nèi)的混凝土優(yōu)先采用泵送頂升法灌注，對小跨徑的鋼管混凝土拱橋也可采用澆注搗固法。
拱肋鋼管內(nèi)混凝土一般采用微膨脹混凝土，要有一定的流動(dòng)性，混凝土中所用的各中外摻劑，如減水劑、微膨脹劑、粉煤灰等品種的選用和摻用量均應(yīng)通過試驗(yàn)確定。泵送混凝土坍落度一般為18~22cm。
泵送頂升法采用混凝土輸送泵將混凝土從低處向高處頂升，當(dāng)加載程序是從拱腳往拱頂一次澆注時(shí)，從兩端拱腳向拱頂泵送，拱頂附近開排氣孔。當(dāng)拱肋鋼管較長時(shí)，可采用“分倉法”進(jìn)行泵送頂壓，每隔倉段頂部設(shè)排氣孔，如圖7所示。
對于單管拱肋鋼管，只要同時(shí)對稱灌注即可，組合截面應(yīng)先灌注上、下綴板倉由跨中自拱腳同時(shí)澆注 下層內(nèi)側(cè)鋼管（待達(dá)到要求的強(qiáng)度后） 下層外側(cè)鋼管 上層內(nèi)側(cè)鋼管 上層外側(cè)鋼管 拱腳實(shí)腹段混凝土。如圖8所示。
泵送混凝土?xí)r兩邊泵送速度應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào)，盡量對稱頂升，特別是接近拱頂時(shí)要注意避免一邊上升過快越過拱頂，引起鋼管骨架的縱向振動(dòng)。
人工澆灌時(shí)，混凝土從澆注段的上端灌入，但混凝土落差不宜太大以免混凝土離析。在鋼管上開澆灌孔，孔徑一般為φ200mm，通過漏斗下料，振動(dòng)可用插入式振動(dòng)棒振搗。為此應(yīng)在鋼管上開設(shè)振搗孔，一般振搗孔和澆灌孔相隔設(shè)置，振搗孔直徑視振動(dòng)棒大小而定，一般為150mm；澆灌孔開孔距離不應(yīng)大于振動(dòng)器的有效工作范圍和2~3m的水平距離。
混凝土通過振動(dòng)孔和澆灌孔時(shí)可稍溢出，然后在開口蓋板原位點(diǎn)焊，使混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后，再按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行補(bǔ)焊。
混凝土在灌注時(shí)，鋼管內(nèi)混凝土溫度控制在60℃以下，以免微膨脹混凝土失效。
鋼管內(nèi)灌注混凝土的密實(shí)度可采用敲擊鋼管和超聲波檢測。若混凝土不密實(shí)的部位，應(yīng)采用鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)缺陷較小時(shí)，壓環(huán)氧樹脂；當(dāng)缺陷較大時(shí)，可壓高標(biāo)號(hào)砂漿，壓漿后將鉆孔補(bǔ)強(qiáng)焊牢。
3.2鋼管作為勁性骨架外包混凝土的灌注
用鋼管作為勁性骨架的大跨度拱橋近年較多，如四川內(nèi)江新龍坳大橋主跨凈跨117.8m，江西德興鋼礦太白大橋凈跨130m，廣西邕寧邕江大橋計(jì)算跨徑312m均為鋼管混凝土勁性骨架橋，架設(shè)后管外包混凝土形成箱型拱肋。四川萬縣大橋主橋凈跨420m，為鋼管勁性骨架，該橋?yàn)槭澜缤悩蛑锌缍茸畲笳摺?/div>
鋼管勁性骨架已形成一個(gè)穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，為吊裝模板及施工腳手架提供了方便，可以按照設(shè)計(jì)要求的加載程序分段，分層地灌注拱圈砼，并進(jìn)行拱上結(jié)構(gòu)施工。
4 鋼管防銹處理
4.1鋼管除銹
鋼管除銹通常采用機(jī)械法中的噴砂除銹，拋丸除銹輔以化學(xué)清洗。除銹方法與除銹等級與設(shè)計(jì)采用的防腐材料有關(guān)。一般要求鋼管外側(cè)表面無油污、氧化皮、銹跡等雜物，表面呈鋼材金屬光澤，以確保除銹質(zhì)量。
4.2防腐保護(hù)層
鋼管外露面需要防腐處理，常用的方法有金屬涂層和非金屬涂層，現(xiàn)介紹如下：
4.2.1金屬涂層
(1)陰極防腐涂層，這類涂層若存在孔隙，則會(huì)在涂層與鋼材表面形
成電池引起腐蝕，施工難度大，工藝復(fù)雜，難以保證質(zhì)量，一般不采用。鍍錫層等屬于陰極防腐。
(2)陽極防腐涂層，鋅、鋁等屬于陽極防腐涂層，其防腐效果較好，也稱為長效復(fù)合防涂層，主要工序?yàn)橄葻釃娨欢ê穸鹊匿X鎂合金，再以鋅磺環(huán)氧樹脂作封閉層，面層用氯化橡膠涂敷，保護(hù)層的總厚度約300μm。其中鋁鎂合金層厚200μm，其余2層為100μm，此法一次費(fèi)用較高，有關(guān)資料表明，其防銹年限可達(dá)30年以上，以長遠(yuǎn)效益看，用長效復(fù)合保護(hù)層可降低后期的維修保養(yǎng)工作。
目前先進(jìn)的GCM特種長效金屬防腐防護(hù)系統(tǒng)，有關(guān)資料表明，防銹年限可達(dá)50年，這種防護(hù)系統(tǒng)有以下顯著特點(diǎn)：
①GCM防護(hù)系統(tǒng)由密閉層、強(qiáng)度層、耐候?qū)尤龑咏Y(jié)構(gòu)構(gòu)成，三層總厚度一般在1000μm以上，使其成為防腐、防護(hù)系統(tǒng)。
②GCM防護(hù)系統(tǒng)在固化時(shí)系統(tǒng)自身產(chǎn)生收縮，使之緊固于金屬表面，不會(huì)因產(chǎn)生“滑移”、“脫層”、“刺傷”而使防護(hù)失敗。
③GCM防護(hù)系統(tǒng)施工方便，不需高壓噴砂、除銹的施工程序。
④GCM防護(hù)系統(tǒng)的耐候?qū)泳哂袃?yōu)異的抗紫外線搞感化性能、滿足長效防腐、防護(hù)要求。
⑤GCM防護(hù)系統(tǒng)具有優(yōu)異的絕緣功效。
⑥GCM防護(hù)系統(tǒng)的顏色可根據(jù)橋地處周圍環(huán)境選擇合適的顏色，是目前較理想防腐、防護(hù)系統(tǒng)。
4．2．2非金屬涂層
非金屬涂層又分無機(jī)涂層和有機(jī)涂層。無機(jī)涂層包括化學(xué)轉(zhuǎn)涂層、琺瑯、玻璃的水泥等。有機(jī)涂層包括塑料、涂料和防銹油。非金屬涂層在建成的鋼管混凝土拱橋防護(hù)中應(yīng)用較多。
5 吊桿安裝
吊桿一般用在鋼管混凝土拱橋中承式和下承式橋中，常用材料有圓鋼、高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線，錨頭用冷鑄錨或鐓頭錨，夾片群錨使用較少。吊桿的構(gòu)造同斜拉橋中的斜拉索構(gòu)造均用定型成套產(chǎn)品。
鋼管拱肋在制作時(shí)將吊桿上端的導(dǎo)管、螺旋鋼筋、墊板一并設(shè)置在拱肋中，吊桿下端的導(dǎo)管、墊板應(yīng)預(yù)埋在吊桿橫梁中。
為了保證橋面標(biāo)高的正確位置，待拱肋架設(shè)調(diào)整完成后，準(zhǔn)確測量拱肋上墊板的標(biāo)高，然后計(jì)算吊桿的下料長度，在工廠加工成型運(yùn)到工地進(jìn)行安裝。
6 橋面板安裝
橋面板的安裝按設(shè)計(jì)加載程序進(jìn)行吊裝、軸線對稱、兩端對稱，同一般中承式和下承式橋面板安裝。
7 結(jié)語
⑴ 鋼管混凝土拱橋是近年發(fā)展起來的，重量輕、結(jié)構(gòu)合理，發(fā)揮了兩種材料優(yōu)點(diǎn)，有發(fā)展前景。
⑵ 鋼管混凝土拱橋架設(shè)方案的選擇，應(yīng)根據(jù)橋址處地形、設(shè)計(jì)要求進(jìn)行方案比選，確定合理的架設(shè)方案。
⑶ 鋼管內(nèi)混凝土的灌注順序應(yīng)按加載程序進(jìn)行，對拱肋的灌注應(yīng)優(yōu)先考慮泵送頂升法。
⑷ 鋼管防腐防護(hù)處理采用GCM特種長效金屬防腐防護(hù)系統(tǒng)，工藝簡單，費(fèi)用低，防護(hù)效果好。
⑸ 吊桿防護(hù)安裝采用PE防護(hù)，兩端錨頭在工廠加工鐓頭，高空作業(yè)簡單，施工方便。
