钢筋混凝土箱形拱桥施工控制_李建华

图 １ 岭 兜 特 大 桥 主 桥 总 体 布 置
收 稿 日 期 ：２０１３－０１－０９ 作者简介：李建华（１９７１－），男，高级工程师，１９９６年毕业于上海铁道大学铁道工程专 业，工 学 学 士，２００７ 年 毕 业 于 西 南 交 通 大 学 土 木 与 建 筑 专 业 ，工 学 硕 士 （Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｊｈ８１５４＠１２６．ｃｏｍ）。
－
－
－ １７５．７５０
－ １８９．５９０
－２ １９７．０６２
３０ ３３ １６
－ ４９ －７ －１
－５ ＋５ ０ －１ ＋３ －１５ －２
工况
第２肋合龙时 成桥时
表 ２ 主 拱 圈 典 型 截 面 实 测 最 大 应 力 与 计 算 应 力
ＭＰａ
拱脚拱背应力
拱脚拱腹应力 １／４拱肋拱背应力 １／４拱肋拱腹应力 拱顶拱背应力
表２为第２肋（中 肋）单 肋 合 龙 时、成 桥 时 主 拱 圈典型截面上的实测最大应力值与理论计算应力值 比较结果。从表２ 可 知，实 测 应 力 值 与 理 论 计 算 应 力值比较接近；成桥 时 每 条 拱 肋 的 同 一 截 面 在 相 同 工况 下 的 应 力 基 本 一 致 ；中 肋 合 龙 时 中 肋 最 大 压 应 力 值 为 ６．２１ ＭＰａ，成 桥 后 主 拱 圈 最 大 压 应 力 为 ９．７７ ＭＰａ，均 未 超 过 容 许 应 力 ，各 截 面 也 未 出 现 拉 应力。
关 键 词 ：拱 桥 ；箱 形 拱 肋 ；钢 筋 混 凝 土 ；缆 索 吊 装 ；应 力 ；施 工 监 控
中 图 分 类 号 ：Ｕ４４８．２２
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７１－７７６７（２０１３）０４－００３５－０４
１ 前 言 拱桥 采 用 桥 下 预 制 拱 肋、缆 索 吊 装 的 施 工 方 法
拱顶拱腹应力
计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值
６．８１ ６．２１ １．７３ ２．３４ ３．１５ ３．４８ ２．５４
－
４．８２ ４．１２ １．２３
－
７．６１ ６．０２ ７．２３ ９．７７ ５．１２ ５．８５ ６．０４ ６．９８ ４．９１ ６．３３ ４．５２ ３．４３
中对主拱的应力、线形、扣索的索力等进行监测。结 果 表 明：在 拱 肋 吊 装 过 程 中 拱 轴 线 变 化 与 计 算 一 致 ，拱 肋 合 龙
后各控制点的实测高程与控制高程之差、轴线偏位均 满 足 相 关 规 范 要 求；主 拱 圈 典 型 截 面 上 的 实 测 应 力 值 与 计 算
应 力 值 接 近 ；扣 索 实 测 索 力 与 计 算 索 力 基 本 吻 合 ，岭 兜 特 大 桥 达 到 了 理 想 的 成 桥 状 态 。
岭兜 特 大 桥 主 桥 采 用 缆 索 吊 装 工 艺 施 工，主 拱 圈横向由４条 拱 肋 组 成 复 合 箱 形 截 面 （见 图 ２），主 拱圈吊装顺序为第２、３、４、１ 肋 （从 上 游 至 下 游 拱 肋 依次为第１、２、３、４ 肋）。 每 条 拱 肋 分 ７ 个 拱 段 预 制 （见图３），两岸对称吊装，端段、中 １ 段、中 ２ 段 依 次 进行 吊 装，再 吊 装 上 合 龙 段，卸 除 吊、扣 索，单 肋 成 拱。主拱圈４条拱 肋 合 龙 后，进 行 腹 板 加 厚 和 顶 板 二 次 浇 筑 ，形 成 主 拱 圈 完 整 的 断 面 。 现 浇 拱 上 横 梁 、 立柱、盖梁，完 成 桥 面 系 施 工。 全 桥 主 拱 圈 共 有 ２８ 个 节 段 ，最 大 吊 重 约 ７０ｔ。
理想 正 装 计 算 完 成 后，比 较 同 工 况 下 的 倒 装 计 算和理想的正装计算结果。如果二者在允许的范围 内 相 互 吻 合 ，则 现 场 施 工 的 正 装 计 算 （包 括 阶 段 施 工 前的预测计算和阶 段 施 工 后 的 校 核 计 算 ）以 此 理 想 正 装 计 算 为 依 据 进 行 控 制 ；如 果 二 者 超 出 允 许 范 围 ， 则进行有限次相互 迭 代 的 倒 装 计 算 和 正 装 计 算，直 至结果符合要求为止。
表１ 为 第 ２ 肋 吊 装 过 程 拱 轴 线 变 化，表 中 控 制 高程为在 制 造 轴 线 基 础 上 各 节 段 端 部 抬 高 ２０ｃｍ （中 ２ 段 抬 高 ４０ｃｍ）后 在 拱 圈 节 段 上 安 装 的 棱 镜 中 心高程。从表１可 以 看 出，第 ２ 肋 合 龙 后 各 控 制 点 的实 测 高 程 与 控 制 高 程 之 间 的 高 程 差 最 大 值 为 ４９ ｍｍ，轴线偏位 最 大 值 为 １５ ｍｍ，均 满 足 《公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 》（ＪＴＧ Ｆ８０／１－２００４）的 要 求 。
钢筋混凝土箱形拱桥施工控制 李建华
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钢筋混凝土箱形拱桥施工控制
李建华 （中国铁工建设有限公司，北京 １０００５５）
摘 要：为 使 拱 桥 达 到 理 想 的 成 桥 状 态 ，结 合 岭 兜 特 大 桥 工 程 ，对 采 用 预 制 拱 肋、缆 索 吊 装 施 工 的 钢 筋 混 凝 土
箱形拱桥，利用结构有限元分析，根据倒装－正装计算法对施工过程中结构的受 力 特 性 和 变 形 进 行 预 测 ，施 工 控 制
时，因施工过程中 存 在 多 次 体 系 转 换，其 受 力 结 构、 受力状态不断发 生 变 化，施 工 难 度 较 大。 但 该 方 法 在钢箱、钢 管 混 凝 土 拱 桥 施 工 中 应 用 较 多［１～４］。 大 跨度钢筋混凝土箱 形 拱 桥 采 用 该 施 工 工 艺，主 拱 应 力 和 线 形 受 梁 体 自 重 、混 凝 土 收 缩 徐 变 、温 度 等 因 素 的影响较大，施工过 程 中 产 生 的 误 差 如 不 进 行 及 时 调 整 ，会 对 桥 梁 的 合 龙 造 成 困 难 ，给 桥 梁 的 运 营 和 维 护带来不利影响 。 ［５～７］ 目前针 对 钢 筋 混 凝 土 拱 桥 缆 索吊装施工控制的 研 究 还 较 少 。 ［８～１４］ 本 文 结 合 岭 兜 特大桥的工程实际，采 用 倒 装 － 正 装 计 算 法 对 桥 梁 结构进行计算，对施 工 过 程 结 构 的 变 形 进 行 有 效 预 测 和 控 制 ，以 确 保 施 工 质 量 ，达 到 合 理 的 成 桥 状 态 。
主拱圈拱肋线形控制是将测量棱镜安装在节段 端 部 底 板 附 近 ，量 出 距 离 ，计 算 出 测 点 对 应 的 桩 号 和 预拱标高，用全 站 仪 进 行 高 程 控 制。 主 拱 圈 应 力 测 试利用钢弦式应变 传 感 器，测 点 主 要 布 置 于 典 型 受 力截 面，即 ２ 个 拱 脚 截 面、拱 顶 截 面 和 １ 个 １／４ 截 面，每个截面设８点（见图 ２）。全 桥 共 埋 入 ３２ 个 钢 弦式应变传感器，完 成 主 拱 圈 吊 装 过 程 及 拱 上 建 筑 施工过程中主拱圈的应变测量。在每一拱圈节段吊 装完成后测量每根扣索的索力。
２ 工 程 概 况 岭 兜 特 大 桥 位 于 福 建 省 宁 德 市 ，是 省 道 Ｓ３０３ 线
上一座钢筋混凝土 箱 形 拱 桥，大 桥 跨 越 闽 东 山 区 深
谷 ，两 岸 岸 坡 陡 峻 。 主 桥 净 跨 径１６０ｍ，为 净 矢 高４０ ｍ 的悬链线拱桥，矢 跨 比 １∶４，拱 轴 系 数 为 ２．１１４。 主拱圈为单箱四室的箱形截面，拱箱高 ２．５ ｍ，宽 ８ ｍ。拱箱顶板 厚 ０．２５ ｍ，底 板 厚 ０．２ ｍ，边 腹 板 厚 ０．１２ ｍ，中 腹 板 厚 ０．４１ ｍ。 拱 上 采 用 双 柱 式 空 心 立 柱，柱 高 ２．３７５～３０．２４７ ｍ，桥 面 系 为 １３ 孔 跨 径 １３．０ｍ 的预应力混凝土空心板，桥面连续。 岭兜特 大桥主桥总体布置如图１所示。
按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程进行结构 分析，得到桥梁结构 在 每 一 施 工 阶 段 理 想 的 安 装 位 置（标高）和理想的 受 力 状 态 （施 工 控 制 目 标 值），作 为正装计算的初始 状 态 参 数；然 后 按 结 构 实 际 施 工 加载顺序进行结构 变 形 和 受 力 分 析 （包 括 对 结 构 某 些 参 数 的 调 整 ），按 照 正 装 计 算 出 的 桥 梁 结 构 各 阶 段 中间状态指导桥梁的安装标高和线形控制。
钢筋混凝土箱形拱桥施工控制 李建华
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表 １ 第 ２ 肋 吊 装 拱 轴 线 变 化
节段
控制 高 程／ｍ
端段吊装
实测高 高程 轴线偏 程／ｍ 差／ｍｍ 位／ｍｍ
中１段吊装
实测高 高程 轴线偏 程／ｍ 差／ｍｍ 位／ｍｍ
中２段吊装
实测高 高程 轴线偏 程／ｍ 差／ｍｍ 位／ｍｍ
顶段吊装
实测高 高程 轴线偏 程／ｍ 差／ｍｍ 位／ｍｍ
∑ Ｙｋ ＝Ｙｚ ＋ Ｄｙ
式中，Ｙｋ 为各工况下 拱 轴 线 处 控 制 点 标 高；Ｙｚ 为 拱 轴线处控制点初始标高（含预拱）；∑Ｄｙ 为 到 本 工 况 为止拱轴线处控制点累计挠度。
４ 施 工 监 控 拱肋 施 工 监 控 重 点 为：吊 装 过 程 中 控 制 主 拱 圈
标 高 、轴 线 偏 位 ，拱 肋 合 龙 （主 拱 圈 形 成 ）后 监 控 不 同 工 况 下 主 拱 圈 的 变 形 、应 力 和 扣 索 索 力 。
上述 计 算 是 一 个 复 杂 的 优 化 过 程，优 化 的 目 的 是尽量减少扣索的 调 整 次 数 （最 为 理 想 的 情 况 是 一 次调整扣索索力 到 位）。 在 优 化 计 算 过 程 中 既 要 使 扣 索 索 力 、拱 轴 线 满 足 要 求 ，又 要 使 拱 圈 控 制 截 面 应 力不超过容许应力。通过计算可以得到各个工况扣 索索力和拱圈节段端部的挠度。各工况拱圈节段端 部的拱轴线控制标高由下式计算：
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