中国铁路上海局集团公司苏北铁路工程指挥部 江苏徐州 221000
摘要：本文将详细介绍钢管混凝土简支系杆拱桥系杆张拉力的质量控制问题，并提出改进钢管防腐技术、提升焊接工艺、加强防腐技术、合理使用防水油脂、及提高系杆拱桥优化技术五项提升拱桥拉力的质量控制手段，基于系杆拱桥结构的复杂性，对其质量的防护是保障桥梁安全的关键。
关键词：钢管混凝土；简支系杆拱桥；系杆张拉力；质量控制
前言：简支系杆拱桥通常是由系杆来平衡桥梁结构，其不仅造价合理，还造型美观，因而越来越受到人们的欢迎。由于该种类型的拱桥结构复杂，若某些部分发生病害，将极易影响到桥梁安全，因而施工人员需了解该类拱桥的所有病害，并针对其所有病害采取科学化、规范化的质量管理工作，从而保障桥梁的使用寿命。
一、简支拱工程概况及结构形式
（一）工程概况
某地在建铁路桥，上跨规划Ⅲ级航道，孔跨布置为下承式1-88m简支系杆拱，全长91.2m（含两侧两端至支座中心各1.6m）。与航道斜交，斜交角度92°，设计桥墩位于规划航道两侧河岸上，桥墩设计为圆端型形实体钢筋混凝土墩，墩高在6m～8m之间，立交要求：净宽70m×净高7m。
（二）结构形式
1、系梁
系梁采用单箱双室预应力混凝土箱形截面，顶宽15.5m（梁端拱脚处顶宽16.6m），梁高2.5m（梁端过渡到3.0m），底宽13.5（梁端拱脚处顶宽16.1m）。底板厚度为0.35m，顶板厚度为0.4m。边腹板厚度为0.55m，中腹板厚度为0.4m。吊点处设横梁，横梁厚度为0.35m。梁端设置9.6m厚的实体段，梁端附近底板设置竖向进人孔。拱脚高4.5m，横桥向1.6m。
2、吊杆
吊杆顺桥向间距5.5m，全桥共设置13对单吊杆，吊杆采用PES（FD）ϕ7-127型低应力防腐拉锁（平行钢丝束），外套符合不锈钢管，配套使用冷铸墩头锚。吊杆上端穿过拱肋，锚于拱肋上缘张拉底座，下端锚于腹板下缘处固定底座，各吊杆上端均设置一个磁通量传感器，用于检测吊杆力。
二、简支拱建筑材料
（一）混凝土
系梁采用C50混凝土，fr=33.5MPa，fet=3.1MPa，Ec=3.55×104MPa；拱脚采用C50纤维混凝土；拱肋钢管内灌注C50自密实补偿混凝土，腹腔除拱脚腹腔灌注混凝土，余不灌注，封端采用C50干硬性补偿收缩混凝土。防护墙采用C40混凝土；桥面保护层采用C40纤维混凝土。管道压降所用水泥浆强度等级不低于M50，其技术指标满足《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（Q/CR409-2017）要求，混凝土的各项性能指标应符合《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB10092-2017/J462-2017）及《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）要求。
（二）钢材
拱肋钢材、横撑、K撑及吊杆的上、下锚箱均采用Q345qD钢材，其他采用Q235钢材，应符合《桥梁专用结构钢》（GB/T714-2008）规定。
（三）普通钢筋
HPB钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1449.1-2008）及第1号修改单要求规定；HRB400钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2013）规定。
（四）吊杆及锚具
吊杆采用PES（FD）7-127平行钢丝成品束，抗拉强度标准值为1670MPa，疲劳应力幅200MPa。锚具采用LZM7-127带万向铰构造的冷铸锚。吊杆采用双层HDPE保护层，并在距桥面2.5m高度范围内外套复合不锈钢管。平行钢丝技术标准按照GB/T 5223-2014标准执行。
三、吊杆安装及张拉
钢管拱肋内混凝土强度达到设计强度后，开始安装吊杆并张拉。吊杆间距顺桥向5.5m，吊杆钢绞线采用φ7-127型钢丝，用复合包带缠紧，外挤双层PE护套，并外包不锈钢护管。
（一）吊杆的制作、防护
吊杆的制造工序繁琐，工艺质量要求严格，因此专业化厂家订制，加工生产过程中委派项目质量员监督制造工序，并且严格按设计及有关标准进行试验检测。吊杆防护采用直接挤压护套法（挤压防护），采取碳黑聚乙烯在塑料挤出机中旋转挤包于吊杆上而成的热挤杆套防护吊杆方法，即PE套管法。在运输、存放安装及其它施工过程中要注意对PE管及吊杆的保护。另外磁通量传感器由吊杆生产厂家在吊杆制作过程中安装好，重点注意传感器引线的走线布置；吊杆张拉端确定是以拱肋端锚头为可张拉端锚头，横梁端为非张拉端锚头。
（二）吊杆的安装及张拉
在系梁及拱肋施工时注意预埋吊杆预留孔、锚头钢筋及螺旋钢筋预埋件等。吊杆实际下料时，应在拱肋混凝土灌注完成后，精确测量上锚垫板顶面标高，并由设计单位根据施工过程中实测拱肋变位情况，修正有关计算参数，计入拱肋在桥面系恒载作用下竖向变位推算值影响后，确定实际下料长度。同时上锚头预留长度调整差±50mm，交由生产厂家下料并及时安装吊杆与锚具。
张拉吨位按照设计提供参数进行。为了减少温度、日照对张拉和梁体标高的影响，拉索张拉定为分级张拉，并作好张拉记录。
在张拉过程中，要不断观测工具夹片，防止千斤顶回油时，拉索产生冲击，损坏千斤顶和油泵。同时观察油压表读数以及传感器读数，使两者基本保持一致，如果两者相差较大，应立即停止张拉并分析原因。
吊杆安装张拉完成后，张拉系梁第二批纵、横向剩余预应力索。拆除系梁支墩，进行桥面设备二期恒载等施工，桥面设备安装完成后，根据设计要求对吊杆预应力进行张拉调整，调整时必须按设计顺序对称进行，张拉力完毕及时做好保护罩，保证梁拱体系在施工过程中的受力平衡及成桥时吊杆应力符合设计要求。
四、简支系杆拱桥系杆张拉前易发的质量问题
（一）钢管锈蚀
一方面由于钢管自身质量或吊运过程中发生碰擦等相关原因，简支系杆拱桥的钢管涂层的表面极易发生剥落、起皮、龟裂等现象，若雨水对其长时间侵蚀，该桥梁的钢管就会产生锈蚀。
另一方面施工工艺或砼浇筑过程中控制较差，桥梁中的钢管混凝土并未与钢管紧密结合，因而会产生部分空隙。其空隙通常坐落于钢管拱的顶部，空鼓则分布在下部圆管与钢管腹板的结合处，由于钢管内部受力不均衡，混凝土局部不密实，从而引发外部表面涂层开裂，长时间会产生锈蚀。
（二）焊接裂缝
每道系杆拱桥的联结系与拱肋焊装时都会形成焊缝，若出现焊接质量把控不严，焊缝饱和度不足等相关问题，极有可能发生锈蚀、脱落、开裂等不良后果。另外，如局部应力集中或焊接质量不高，产生裂缝后，若不及时进行科学处理，在腐蚀介质与应力的共同作用下，该裂缝会极速扩张，将严重威胁到桥梁的安全。
（三）吊杆掉漆
一方面，系杆拱桥的桥梁吊杆通常会产生掉漆、开焊、锈蚀等病害，其形成原因大多与吊杆钢护套的集中应力或施工质量有关，在发生该类病害时，当潮湿或雨水沿开裂的地方进入吊杆内部后，或使其吊杆钢管束的锈蚀程度加快，进而产生断裂，该现象将会对桥梁安全造成较大隐患。
另一方面，由于吊杆通常使用自下向上的竖向压浆方式，若压浆的密实程度不够或水泥浆产生泌水，极容易使吊杆内部存留积水，从而造成严重的钢管腐蚀，与此同时，吊杆外部与主拱也会变得较为松弛，导致该钢管的受力面积被极大削弱，该现象将严重威胁到桥梁的安全。
（四）吊杆锚固部位渗水
如果吊杆锚固施工中质量把控不严，系杆拱桥的两端吊杆也会存在较大病害，一般其锚固部位会产生锈蚀、渗水等情形；此外，该防护管内防水油脂的质量也会使锚固部位产生渗水。在施工过程中，施工人员若调整索力的时间较长，该防护管内部会残留部分雨水，若不及时对其处理，极有可能因雨水渗入而导致锚固渗水。
五、提升钢管混凝土简支系杆拱桥系杆的质量控制方法
（一）改进钢管防腐技术
根据钢管锈蚀的现象的案例，可以在厂家加工钢管时，采取增加钢管防腐技术，从材料及防锈处理上增强防锈抗锈性能，避免钢管在施工中受到腐蚀；与此同时，针对某些因碰擦而产生的受损部位或相关焊接点受损问题，在运输、吊运、施工过程中，需依照系杆拱桥的相关要求做好严格的防护措施并对其进行严格检查，在检查时，若在此条件下仍发现有磨损部位，及时采用防腐材料进行处理。
此外，针对钢管混凝土中产生的空隙问题，在混凝土浇筑前可将施工配合比进行优化，使其抗离析性与流动性达到平衡，在建筑桥梁时，若条件允许，技术人员最好使用自密实性质的混凝土，该类混凝土的质量极高。若在浇筑后发现其混凝土中的钢管确实存在空隙时，应采用二次压浆的方式对在该空隙处钻孔[1]。
（二）施工过程中提升焊接工艺
施工人员在桥梁施工过程中，很难避免焊接裂缝，针对该类病害，首先需在施工现场检查验收时及时发现相关焊缝薄弱或焊缝焊接宽度不足情况，因而要求技术人员需要有较强的技术能力，在现场施工中可以对焊接操作人员的实操能力与实体焊缝质量进行严格的考核和把关；其次，当桥梁拱肋中的焊接部位出现锈蚀、脱落、焊缝开裂等现象时，修复焊接部位以前，相关技术人员需制定出一套较为合理的修补方案，强化修复工艺，从而使桥梁焊接技术变得更加科学。此外，在修复工作完成后，桥梁工程的相关管理人员应对焊缝采用无损检查，当确认该桥梁的裂缝不存在后，才能进行下道工序，否则需重新修补该裂缝。在焊接修复桥梁的重要部位时，应得到有关专家的许可后才能真正实施。
（三）加强防腐技术
一方面，针对系杆拱桥中的吊杆钢护套常出现的掉漆、开焊、锈蚀等不良现象，相关技术人员需严格检查焊接部位，并依照相关要求使用防腐技术，对拱桥中的吊杆定期进行养护。
另一方面，针对压浆不够饱满的问题，在吊杆压浆之前，相关养护人员需精心搭配水泥的配比量，并在施工现场进行水泥浆泌水的相关试验，在压浆过程中，充分保证施工质量，使水泥能够均匀分布。在压浆措施完成以后，依据水泥浆泌水的试验结果观察桥梁吊杆的状态与变化，若发现问题，需立即采取相关措施，从而保障拱桥吊杆内部的压浆紧凑、密实，真正延长到杆的使用年限，保证桥梁安全。
（四）合理使用防水油脂
相关桥梁工程的技术人员可科学使用防水油脂以降低吊杆锚固部位的渗水情况，首先，技术人员在拱桥桥梁施工过程中，应选择高质量的防水油脂，通过该油脂的防护，其漏水、渗水的情况会得到极大的遏制。当吊杆锚固渗水时，可在其下口张拉端设下一个注脂孔，该孔可作为压注油脂或排遣雨水的工具，切记在进行压注油脂以前，应将钢管混凝土内的内壁清洁干净，以避免杂质进入注油脂内，影响其清洁质量。其次，在使用技术保护吊杆锚固部位的同时，相关的监察工作也不能松懈，在施工过程中，一旦发现漏水情况，相关工作人员应及时采取补水措施，从而在工程进行当中避免发生锚固部位漏水。最后，拱桥吊杆还会出现受力不均的情况，技术人员可依照相关吊杆顺序对吊杆应力及张拉进行调整，调整时可在其张拉的油顶上设置相关加装测力装置，与此同时，通过实时监控，及时了解吊杆的受力状况，业主单位应增加参与施工的控制力，并强化监督与监控的作用，从而真正改善系杆拱桥中吊杆的质量。
（五）提高系杆拱桥优化技术
首先，相关技术人员应使用成品索吊杆，由于成品索吊杆具有防腐性能强、锚固可靠、受力均匀、加工精度高等特点，使用该吊杆可避免采用压浆防腐，给吊杆的更换或检查带来了极大的便利。
其次，关于锚头设计，由于当前的大部分锚头都被埋在拱肋中，在混凝土浇筑完毕后备钢板封住，此类锚头设计给相关养护工作带去了较大的麻烦，因而在锚头技术优化时，可采用全新的外置手段，该方式可减轻检查与护理工作的负担。与此同时，相关系杆拱桥设计人员还可利用锚头进行吊杆防水，明确相关防水油脂标准，提高防水油脂的施工技术，并在套管下口开设注脂孔，从而有效加强吊杆的防水能力。
最后，高强钢管吊杆或钢铰线可有效提升系杆拱桥的吊杆质量，在具体设计时，环氧型钢铰线的防腐性能极高，使用该类吊杆，可延长其使用寿命，同时，通过防松装置的设置，可有效利用夹片锚具。此外，由于吊杆的拱脚处不但受力集中，而且受力状况极为复杂，产生裂缝的情况也极难避免。技术管理人员可在吊杆的拱脚位置设置外包钢板，通过该方式改进拱脚处的受力情况，从而有效降低养护工作量[3]。
总结：综上所述，系杆类型的桥梁在我国应用较为广泛，该桥梁病害主要分布在锚具、吊杆、钢管等部位，为了降低病害带来的影响，在施工阶段，相关施工人员应加强桥梁检测，在发现病害时，立即采取针对性措施，合理修复病害部位，延长桥梁的使用年限，从而保证桥梁的质量安全。
参考文献：
[1]唐瞻鹏.马滩红水河大桥钢管焊接质量无损检测与监控分析[J].西部交通科技，2018（03）：129-132+144.
[2]王金龙.50 m跨度钢拱桥制作技术及质量控制措施[J].科技资讯，2017，15（12）：66-67+69.
[3]杨雄杰，李明锋.钢管混凝土拱桥中自密实混凝土的质量控制要点[J].商品混凝土，2017（04）：65-67.