钢管混凝土结构是将混凝土填充到钢管内形成的一种组合结构，兼有钢结构和混凝土结构的特点，有效的发挥了混凝土和钢材的力学特性，并利用钢管的环箍作用，大大提高了结构的抗压能力和抗变形能力。钢管混凝土系杆拱桥造型美观、结构严谨、受力科学、经济合理，近年来在公路、城市桥梁建设中被广泛采用，但由于其技术含量高、工艺严格、工序繁多、施工难度大，因此认真总结此类桥梁的施工和管理经验，对今后的设计、施工、管理将有其实际的指导意义。本文以宁杭高速公路南河特大桥为例，简要谈谈其主拱肋的加工制作和施工控制。

　　一、工程概况

　　南河特大桥位于江苏南部溧阳市西侧，为国道主干线南京至杭州高速公路跨南河的双幅6车道特大型桥梁，全长659.44m。桥面净宽为净-2×15.25m；航道规划等级为5级，净空标准为50.0×5.0m；设计荷载公路Ⅰ级；主桥采用下承式预应力混凝土系杆拱结构，属刚性系杆刚性拱，计算跨径126.28m，矢高25.256m，矢跨比1︰5，拱轴线为二次抛物线，拱肋采用哑铃型，上下管腔直径110cm，管与腹板壁厚14mm，内充40#微膨胀混凝土（见图1），采用K型风撑，由外径110cm和80cm钢管组成。全桥共设4根系杆拱肋和6对风撑（见图2），38片中横梁和76根吊杆。

　　二、主拱肋的制作与施工控制

　　1、主要工艺流程

　　原材检测→放样→下料→加工→装配与焊接→火工弯制→节段组装与腹板焊接→吊装相关部（附）件组装→施焊过程检测→排气和排浆孔设置→整体预拼装→涂装。

　　2、加工方案

　　阶段划分：为便于吊装，主拱肋分段制作，本桥结合现场吊装能力，每榀划分为两个拱脚预埋段和7个中间段，K型风撑每个为一段。

　　制作方法：采用卷板机将钢板卷制成圆管；装配焊接成6m和17m左右主弦管及设计基本长度的风撑管；上下主弦管采用火工微弯方法形成设计轴线，随后在设定专用胎架上完成定位、焊接和节段组装，各风撑管节段在另外平面胎架上完成组装。

　　大接头余量：为保证各步施工方案和工艺都能满足设计要求，达到规定的偏差精度，上下主弦管大接头所加放的80mm余量，在上下弦管组装式保留，只在分段计算长度处做出正作线。

　　补偿量加放：考虑上下弦管组装时，腹板焊接将使各拱肋节段上下管的距离受到影响，可沿径向线放线加放5mm作为焊接补偿，以保证设计几何尺寸。

　　标记线：标明主弦管0℃和180℃径向线作为火工、上下弦管组装、检验的标记线。

　　安装标示：为便于工地安装，在预拼装前通过径向线与站号线测定并标明各接头在工地安装时的控制点，做出标记，涂装时应采取一定的措施加以保护。

3、施工控制要点

　　依据设计所提供的相关验收规范、工艺要求，编制出各工序的具体验收项目与标准；放样应保证所有配套表、套料卡、下料草图得到正确性与完整性，表明后继工序的样板、样棒的角度、尺寸、名称、数据等；所有零部件的下料须报检，超差零件不得流入下道工序，火焰切割零件须清渣、打磨处理，产生热变形的均须矫正方可使用；破口边缘直线度及角度应符合公差要求；工装胎架应具有足够刚度，以控制结构变形，应对胎架中心线、定位基线、辅助线等作必要标记；所有装配不得强制进行，避免母材损伤，严格对线安装并控制好间隙，焊接完成后应及时进行校正；严格控制主弦管火工温度，严禁用水冷确；检测仪器须经计量部门检测合格，制定出周密的专业性测量工艺，操作时考虑环境的影响；健全安全保障措施。

　　4、关键工序

　　焊接是一项专业性、规范性较强的工作，在钢结构工程施工中十分重要。因此，在本桥钢管拱肋制作中作为重点全程监控。

　　4.1焊缝焊接

　　⑴焊前准备

　　施工技术部门要依据设计文件，参考有关标准、规范，制定焊接工艺原则，明确焊接方法、工艺措施、质量标准和验收规范等，本桥主拱肋焊接方法有手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊。

　　工艺评定：焊接工艺评定是钢结构织造的根据，施工单位必须结合工程实际完备工艺评定文件，并作为竣工文件存查。根据对接、达接、T行接头的焊缝形式，确定相应方法，不得随意改换。

　　焊接处理：施焊所有构件的坡口内及正、反面25mm范围，应按要求清理，去除表面油、锈、氧化皮和尘污等，需打磨、处理干净后方可施焊，陶质衬垫必须按操作细则施作。

　　生产试板：为确保焊缝质量，主体结构均设生产试板，试板与相应焊缝同材料、同厚度、同坡口、同轧制方向，并按相应技术标准作机械性能试验，保证其参数符合规范要求。制定《生产试板评定工艺》，对目的、适用范围、参考标准、工艺内容作出明确规定，以确保环焊缝焊接质量。

　　⑵焊前要求

　　工厂焊缝：南河桥主拱肋钢管制作、装配时，其纵缝、环缝均采用V形坡口，单面施焊双面成形，反面（管内）施作陶质衬垫。管壁厚14mm，焊缝填充工艺分4道，采用CO2气体保护焊打底填充两道，埋弧自动焊填充一道、盖面一道。纵缝施焊的起止段分别安装引弧板和熄弧板，坡口形式与管缝相同，环缝焊接采用滚动胎架，以俯焊方式焊接。风撑管与主弧管方法相同。

　　工地安装：工地安装均采用手工电弧焊接，风撑与主管、风撑间相贯线、阶段对接均采用对弧焊。对合拢段定位完成后，须待符合设计合拢温度时方可焊接。

　　⑶焊缝质量检测

　　南河桥焊缝等级按GB50205-95规范要求达到I级焊缝。焊缝外观质量要求成形美观、整齐，尺寸符合设计和规范要求，做到“五无”：无裂纹、无气孔、无夹渣、无焊瘤、无弧坑等。其内在质量要求在焊接完成24小时后，对焊缝进行100%的超声波检测，10%的X射线探伤检测。

　　4.2节段线型加工

　　拱肋节段是拱轴线形成的基本单元，其线形取决于节段主弦管的火工微弯。火工微弯方法是火工加外力形成设计线。因此根据设计拱轴线方程，用计算机计算确定各分段上下弦管所有控制点的坐标，作为微弯与测控的依据，并编制具体验收标准的工艺文件。

　　控制要点：确保上胎架的待弯弦管定位准确，即弦管径向线及其中心线应与胎架纵向中心线及中线相吻合；加热应从两端向中部对称进行；外力施加点要对称合理，加压要逐步、适量；特别强调压力和温度的协调控制；加热带应避开环缝位置，约定带宽可依据实际适当调整；要随时观察、测量拱轴线的坐标，控制旁弯。

　　4.3拱肋预拼

　　拱肋成型后是否符合设计线形是成桥的关键。因此拱肋节段制作在工厂完成后，须通过预拼对其进行跨径、拱轴线、水平度（拱轴线横向偏移）及吊杆位置准确性进行全面检查，也是工地安装前的必要准备。南河桥工厂预拼采用卧式整片预拼方案。

　　拱肋预拼方式完全按照工地节段吊装顺序，由拱脚预埋段开始，自两端对称进行，合拢段保留节段制作余量（在工地安装时切除），其余节段均切除制作余量（仅保留环缝间隙余量）。

　　制作措施：首先，选择具有足够刚性的平面场地、空间；配备向应吊装设备、胎架工装和经专门计量单位校验的检测仪器；其次，按编制好的预拼工艺制定预拼方案；最后，进行预拼，妥善保管预拼测量数据，并采取一定的措施保护好预拼控制点，以备安装时使用。

　　通过工厂预拼，再次检测了节段制作精度，最大限度消除拱肋节段制作误差，完成了工地吊装的各项准备工作。

　　三、结束语

　　随着国家交通建设事业的快速发展，作为桥梁工程中组合材料合理利用的典范——钢管混凝土拱桥的发展方兴未艾。但就其主要结构的钢管拱肋的加工制作、成拱工艺、预拼工艺相关的施工技术、质量检测、监理程序等尚无定性和定量的规范及规程，是有待解决的课题。