钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施工控制
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系杆拱钢管混凝土施工技术及质量控制
系杆拱钢管混凝土施工技术及质量控制1 工程简介青荣城际铁路跨成山大道特大桥1×56m简支系杆拱跨越成山大道公路，桥面板宽16m，轨道结构设计采用有砟轨道。
该系杆拱桥平面位于缓和曲线上，纵断面位于i=-6.0‰的纵坡上。
采用先梁后拱支架现浇的施工方案，桥面纵坡通过拱肋与梁部刚性旋转实现，吊杆垂直于梁面布置。
梁部全长56m，计算跨度为56m，拱肋矢跨比为f/L=1：4，拱肋立面矢高14m，两拱肋中心距14.2m。
拱肋横断面采用哑铃型钢管混凝土等截面，截面高度2.3m，钢管直径为1.0m，由16mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用16mm厚的腹板连接。
在圆形钢管内设加劲箍，在拱肋的腹板中栓焊栏杆，拉杆纵向间距1.0m。
拱肋中灌注C50补偿收缩混凝土（掺加HCSA膨胀剂，膨胀率0.00015，强度降低不大于5%）。
2 混凝土顶升灌注方案泵送混凝土时严格控制混凝土的泵送管内压力，保证混凝土的连续泵送，中途不得停顿，并严防拱管胀裂。
施工中采取措施保护混凝土的密实度要求。
拱脚处先期灌注的拱肋混凝土，施工缝必须垂直于拱肋轴线。
拱肋混凝土由拱脚向拱顶进行，左右两片拱肋应尽量同步。
泵送顺序为：下管、上管、腹部。
具体步骤为：泵送下钢管内混凝土，待混凝土强度达到100%且不少于5天后，泵送拱肋上钢管混凝土；待上钢管混凝土强度达到100%且不少于5天后，对称、均匀灌注拱肋腹板内混凝土；待腹板混凝土强度达到100%且不少于5天后，拆除拱肋支架。
3 工艺流程3.1 概述刚拱肋混凝土采用泵送顶升方法，属于免振捣施工范畴，混凝土泵送最大高度达到19m，因此对泵送混凝土的级配、泵送机械、刚拱肋灌注孔及排气孔的设置提出了特殊的要求。
3.2 灌注混凝土工艺流程施工准备→设置排气孔和灌注孔→砼输送泵及泵管安装就位→清除管内污物→湿润内壁→安装压注头和阀门→灌注管内砼→排气孔出混凝土→关闭截止阀→砼强度达到100%后拆除闸阀完成灌注。
钢管混凝土系杆拱桥拱肋压注施工工艺和质量控制
为了使多余 的浆液 和气体 排出 ， 并保证拱肋混凝 土的密实 ， 在拱顶处
开 口， 焊接 内径不小于 ￣２ ０ ０ｍｍ的钢
管， 钢管 壁厚不小 于 ２ ｍ， ｍ 高度 不小
于 ２ ０ ｍ。 ０ｅ
３６ 输 送 管 的 布设 ，
输送 管数量应充足 ，型号齐 全 ， 接头密封圈位置准确 ， 联结卡箍及螺
栓安装正确并上 紧。 输送管应设 置足 够 的支点和悬挂点 ， 要求稳定 。在泵 管对接前仔细检查管 内壁 是否 清洁 、 结 构和密封 圈是 否完好 及管节 接 口
是否严密 ， 以确保 在压注过程 中不会 发生堵塞 、 裂和脱管现象 。混凝土 爆
输送 管应避 免转 弯角度 过小及 弯头
一
土 ，用 与钢管 同质钢板将开 口补平 ， 并按要求涂装。
压 注 的混 凝 土 达 到 ９ ％强 度 后 ０
坏 。 了保证拱脚何 移不能大 于没计 为 数值及全 桥受 力均匀 ， 就 受求钢管 这 拱 两端 四趾 必须 同时 均匀地 进 行混 凝 土顶升 。总的来说 ， 管拱 肋 内混 钢
压注混凝 土顺 畅 。在混凝 土终凝后 ，
割除截止阀 ，割除时应靠 近截 止阀 ，
以减小对混凝土 的热影响。为防止一
次压注不顺 畅，在拱肋 １ 位置处增 ／ ４
设一 备用压注 口， 焊上 闸阀 ， 并 待有 混凝土流 时 ， 闭闸 阀。闸 阀型式 关
采用球型闸阀。 ３５ 增 压排 气 管 的 准备 ．
。
钢管 拱混 凝 土的压 注 对混 凝土
◆ ◆ ◆ ◆ ● ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
２４０ ２ ０ ２）
◆ ◆ ● ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
钢管混凝土系杆拱桥施工监控
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂ ｙ ｍｅ ａ ｎｓ ｏ ｆ ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｕ ｐ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ － ｆ ｉ ｌ ｌ ｅ ｄ
ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕｒ ｅ ｓ ．
关键词 ： 钢管混凝土 ； 系杆拱桥 ； 预应力 ； 监测 ； 应力 ； 变形 ； 支架 ； 实施方案
中图分类号 ： Ｕ４ ４ ８ ． ２ ２ 文献 标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ 一 ｌ ６ ８ ３ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ Ｏ ２ — ０ １ ２ ９ — ０ ４
Ｔｈｅ Ｃｏ ｎｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ０ ｆ Ｔｉ ｅ ｄ Ｃｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ － ｉｌ ｆ ｌ ｅ ｄ Ｓｔ ｅ ｅ ｌ Ｔｕｂ ｕ ｌ ａ ｒ Ａｒ ｃ ｈ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ
ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈｅ ｏ ｒ ｙ ． Ｉ ｔ ｉ ｓ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ａ ｎｄ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ
钢管混凝土系杆拱桥施工控制
预应力束张拉及预应力损失 ； ⑥混凝土弹性模 量确定 ； ⑦混凝土徐变 当上述 因素与估计不符 ，而又不能及时识 别引起控制 目 标偏离 的真正原因时 ， 必然导致 在 以后阶段施工中采用错误 的纠偏措施 ，引起 误差 累积 。所以施工监测和控制是大跨桥梁施
工过程中不可缺少的工序。 １ ． ２施工控制的原理和方法 桥梁施工控制包括主动控制 和被 动控制 ， 所谓主动控制 ， 是在预先分析各种风险 因素及 其导致 目 偏离的可能性和程度 的基础上 ， 标 拟 定和采取有针对性地预防措施 ； 所谓被动控制 是一种面对未来 的控制 ， 通过对产生偏差原 因
摘 要 ： 混凝 土 系杆拱桥 施 工 ， 于主桥 结 构复 杂， 术含 量 高， 工难度 大 ， 钢管 由 技 施 要求在 施工过 程 中对全过程 进行 施工控制 。 本文 阐
述 了施 工控 制 的 目的 、 原理 和 方 法 及 桥 梁施 工 监控 的要 点 、 法 。 方 关 键 词 ： 梁 施 工 ； 工控 制 桥 施
工况 的标高 、 主梁部分控制断面 的应力 、 结构温 要矛盾 ， 只有解决了主要矛盾 ， 才能做到经济有 度场 、 气温以及对混凝 土材料 的一些常规试验 。 效 。 因此 ， 监控计算 与监测手段也是要针对不同 桥梁结构理想的几何线 型与合理的内力状 在每一工况返 回结构的量测数据之后 ，要对这 情况而分别对待 ，将有限的资源投入到对主要 态不仅与设计有关 ， 而且还依赖于科学 合理的 些数据进行综合分析和判断 ，以了解已存在的 误差 的控制中。 Ｚ １主拱制作 、 架设与浇筑钢管混凝土监控 施工方法。如何通过施 工时 的浇筑过程的控制 误差 ，并同时进行误差原因分析 。在这一基础 将产生误差的原因予以尽量消除 ， 出下一 给 主拱钢管在制作时 ， 需考虑预拱度 。 以及主梁标高调整来获得预先设计的应力状态 上 ， 对于柔拱刚梁结构 ， 拱肋架设难度并不大 ， 和几何线型 ， 是大跨 桥梁施工 中非常关键的问 个工 况的施工控制指令 ，在现场施工形成 良性 因为梁 已经完成 ， 在桥面上搭设支架即可 。 这一 循环 。 题。 阶段主要控制拱轴线 的成形 ，拱肋坐标可 以通 尽管在设计时已经考虑了施工 中可能 出现 ｌ ＿ ３施工控制的工作内容 过千斤顶调整 ， 全站仪观测获得 。 拱轴线坐标获 １． ．１施工过程 中整体结构安全性验算 ； ３ 的情况 ， 由于施工中出现的诸多 因素 ， 但是 事先 １． ． ３ ２施工过程 中相关数据 的测试 ； 得后 ， 应将数据迅速反馈给设计单位 ， 判断是否 难 以精确估计 ， 而且在实际施工过程 中由亍施 ｌ－ －３施工过程 中下阶段施工预告 ； ３ 对 吊杆 的长度进行调整 。 工误差 ， 会使实际结构与原设计不符。 所以在施 １ ＿ 工过程 中施工误 差分析 及成桥 内 ３４施 钢管混凝土浇筑须两侧对称进行 ， 混凝土 工 中对桥梁结构进行实时监测 ， 并根据监 结 ４ 果对施工过程巾的控制参数进行相应调整是十 力状 态分析 ； 达到强度后 ， 须进行密实度测量。 １＿ ３５参加施工过程中重大技术会议； 主要控制 ： 设置主拱预拱度、 主拱合龙定位 分重要 的。已建成的桥梁中就 出现过施工控制 １． ．６撰写施工监控报告 ３ 观测、 主拱应力。 不好 ， 造成桥梁内力分配不合理 、 主梁线形不和 顺的情况 ， 影响了桥梁的使用 。 １ ． ４施工控制计算 ２ 吊杆 张拉 ２ 根据 以往桥梁施工及控制经验 ， 并根据该 施 工控制 计算是 施工监 控 的一个重 要部 对于柔拱刚梁结构， 吊杆张拉非常关键。 因 桥的具 隋况 ， 在施工过程 中影响桥梁结构 内 分 ， 是施工监控 的前提。由于整个计算过程 工作 为柔拱 刚梁加 吊杆 形成 的 内部 多次超静 定结 量较 大，所 以详细计算结果 及分析将在施工监 构 ，主梁 的受力是 否合理将很大程度上取决于 力和线形的因素主要有 以下几方面 ： ①桥梁施工临时荷载； ②支架变形 、 基础沉 控实施 方案中讨论 ，本大纲仅 简单说明计算方 吊杆力的大小。但是 ， 与柔梁结构相 比， 刚梁结 降 ； 日照影 响 ； 混凝土浇筑方量 的控制 ； ③ ④ ⑤ 法 。 构 的吊杆力 往往不 容易控制 。这是因为 吊杆在 １ 施工控制的 目 、 的 原理和方法 １ 施工控制的必要性 ． １
钢管混凝土系杆拱桥的施工控制
２ｔ年９ ０１ 月
第 ３ 期 总５ ３ ｊ ｛ 期
钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 的 施 工 控 制
王 金 浩
（ 江苏 淮 阴水 利建 设有 限公 司 江 苏 淮安 ２ ３ ０ ） ２ ０ ５
中 图分 类号 ： Ｖ Ｔ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ８— ２ Ｘ（ ０ １ ０ ０ ４ ０ １ ０ ９ ５ ２ １ ） ９— ０ ５— ２
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１１ 施工 控 制的 必要 性 。桥 梁 结 构理 想 的几 何 线 型 与 合 理 性 能 ， 时也 消 除了 一部 分 的支 架非 弹性 变形 。 ． 同
的 内力状 态不 仅 与 设计 有 关 ， 而且． 依 赖 于 科 学 合 理 的施 工 方 还 １５ 施工 控 制误 差分 析 。误差 分 析足 施工 监控 的难点 ， 是 ． 也 主 大 ｊ 法 。如何 通过 施工 时 的 浇 筑 过 程 的 控 制 以 及 主 梁 标 高 调 整来 获 施 工监 控 三 大 系统 中相 对 最 不成 熟 的 鄙分 ， 要原 『是 测试 数 据
【 要】 摘 笔者 对下 文 阐述 了施 工控 制 的 目的 、 原理 和 方 法及桥 梁 施 工监 控 的要 点 、 方法进 行 详 细 的论 述 。 【 关键 词 】 管混凝 土 系杆拱 桥 施 工 控制 钢
１ 施 工控 制 的 目的 、 理 和方 法 原 上 作用 相 当 于混 凝 土重 量 的荷 载 ， 以检 验支 架 的受 力 性 能和 变 形
得预 先设 计 的应力 状 态 和几何 线 型 ， 大跨 桥 梁 施 工 中非 常 关 键 较 少 而影 响 因素较 多 的矛 盾 引起 的。所 以 ， 是 为 得 到更 准 确 的 分
第 ３ 期 总５ ３ ｊ ｛ 期
钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 的 施 工 控 制
王 金 浩
（ 江苏 淮 阴水 利建 设有 限公 司 江 苏 淮安 ２ ３ ０ ） ２ ０ ５
中 图分 类号 ： Ｖ Ｔ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ８— ２ Ｘ（ ０ １ ０ ０ ４ ０ １ ０ ９ ５ ２ １ ） ９— ０ ５— ２
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１１ 施工 控 制的 必要 性 。桥 梁 结 构理 想 的几 何 线 型 与 合 理 性 能 ， 时也 消 除了 一部 分 的支 架非 弹性 变形 。 ． 同
的 内力状 态不 仅 与 设计 有 关 ， 而且． 依 赖 于 科 学 合 理 的施 工 方 还 １５ 施工 控 制误 差分 析 。误差 分 析足 施工 监控 的难点 ， 是 ． 也 主 大 ｊ 法 。如何 通过 施工 时 的 浇 筑 过 程 的 控 制 以 及 主 梁 标 高 调 整来 获 施 工监 控 三 大 系统 中相 对 最 不成 熟 的 鄙分 ， 要原 『是 测试 数 据
【 要】 摘 笔者 对下 文 阐述 了施 工控 制 的 目的 、 原理 和 方 法及桥 梁 施 工监 控 的要 点 、 方法进 行 详 细 的论 述 。 【 关键 词 】 管混凝 土 系杆拱 桥 施 工 控制 钢
１ 施 工控 制 的 目的 、 理 和方 法 原 上 作用 相 当 于混 凝 土重 量 的荷 载 ， 以检 验支 架 的受 力 性 能和 变 形
得预 先设 计 的应力 状 态 和几何 线 型 ， 大跨 桥 梁 施 工 中非 常 关 键 较 少 而影 响 因素较 多 的矛 盾 引起 的。所 以 ， 是 为 得 到更 准 确 的 分
浅析钢管混凝土系杆拱桥施工技术
综 合 应 用 的 施 工 方 法 ， 下 就 这 几 种 方 法 一 一 介 绍 。Ｉ 以 ｌ ｌ
１ 支 架 法 施 工 ．
转 体法 施 工 有平 转 施工 法 、 转 施工 法 和两 者 的结 合施 工 法 。 竖
３． 平 转 施 工 法 １
平 转 施 工 法 是 将 拱 圈 分 为 两 个 半 拱 ，分 别 在 两 岸 偏 离 桥 位 的 位 置 ， 用 山 体 、 坡 或引 桥 的 桥 墩设 置膺 架 ， 装 拱 肋 和 拱 上 立 柱 ， 利 岸 拼
拱 肋 ， 般 分 成 ３ ５段 吊 装 ， 度 较 大 时 ， 据 缆 索 吊 机 的 吊 重 能 力 一 — 跨 根 适 当增 加 分 段 数 。 １ ２ １ 缆 索 吊装 法 特别 适合 于 跨越 峡 谷 和河 流 的大 跨 度拱 桥 的施 工 ， 参 考 文 献 【］ 宝 春 ． 管 混 凝 土 拱 桥 发 展 综 述 ． 梁 建 设 ．９ ７ （ ） １陈 钢 桥 １９ ， ２ 。
２周 许 黄 大 拱 肋 及 材 料 的 运 输 较 为 方 便 ， 塔 塔 身 也 不 需 太 高 ， 为 经 济 。这 种 【］ 汉 东 、 晓 锋 、 福 伟 ． 跨 径 钢 管 混 凝 土 拱 桥 钢 管 拱 肋 吊 装 施 索 较 方 法 的 不 足 之 处 是 拱 肋 空 中 对 接 精 度 较 难 控 制 ， 轴 线 型 控 制 有 一 工 控 制 ． 尔 滨 建 筑 大 学 学 报 ．９７ （ 刊 ） 拱 哈 １ ９ ，增 。
焊接 成 拱 的施 工方 法 。
和 岸 坡 的 地 形 条 件 ， 肋 膺 架 不 高 ， 装 、 焊 容 易 ， 接 质 量 有 保 拱 吊 拼 焊
膺 架 可 采 用 满 堂 式 、 离 式 或 两 种 方 式 的 结 合 。 这 种 施 工 方 法 证 ， 工 中 不 影 响 桥 下 通 航 ， 工 安 全 ． 度 快 。 不 足 之 处 为 球 铰 加 分 施 施 速
１ 支 架 法 施 工 ．
转 体法 施 工 有平 转 施工 法 、 转 施工 法 和两 者 的结 合施 工 法 。 竖
３． 平 转 施 工 法 １
平 转 施 工 法 是 将 拱 圈 分 为 两 个 半 拱 ，分 别 在 两 岸 偏 离 桥 位 的 位 置 ， 用 山 体 、 坡 或引 桥 的 桥 墩设 置膺 架 ， 装 拱 肋 和 拱 上 立 柱 ， 利 岸 拼
拱 肋 ， 般 分 成 ３ ５段 吊 装 ， 度 较 大 时 ， 据 缆 索 吊 机 的 吊 重 能 力 一 — 跨 根 适 当增 加 分 段 数 。 １ ２ １ 缆 索 吊装 法 特别 适合 于 跨越 峡 谷 和河 流 的大 跨 度拱 桥 的施 工 ， 参 考 文 献 【］ 宝 春 ． 管 混 凝 土 拱 桥 发 展 综 述 ． 梁 建 设 ．９ ７ （ ） １陈 钢 桥 １９ ， ２ 。
２周 许 黄 大 拱 肋 及 材 料 的 运 输 较 为 方 便 ， 塔 塔 身 也 不 需 太 高 ， 为 经 济 。这 种 【］ 汉 东 、 晓 锋 、 福 伟 ． 跨 径 钢 管 混 凝 土 拱 桥 钢 管 拱 肋 吊 装 施 索 较 方 法 的 不 足 之 处 是 拱 肋 空 中 对 接 精 度 较 难 控 制 ， 轴 线 型 控 制 有 一 工 控 制 ． 尔 滨 建 筑 大 学 学 报 ．９７ （ 刊 ） 拱 哈 １ ９ ，增 。
焊接 成 拱 的施 工方 法 。
和 岸 坡 的 地 形 条 件 ， 肋 膺 架 不 高 ， 装 、 焊 容 易 ， 接 质 量 有 保 拱 吊 拼 焊
膺 架 可 采 用 满 堂 式 、 离 式 或 两 种 方 式 的 结 合 。 这 种 施 工 方 法 证 ， 工 中 不 影 响 桥 下 通 航 ， 工 安 全 ． 度 快 。 不 足 之 处 为 球 铰 加 分 施 施 速
钢管混凝土拱桥钢管拱肋加工与控制
工艺评定：焊接工艺评定是钢结 构制造的根据，项目部必须结合工程实 际完备工艺评定文件，并作为竣工文件 存查。根据对接、搭接、T形接头的焊 缝形式，确定相应焊接方法，不得随意 改换。25mm范围应按要求清理，去除 表面油、锈、氧化皮和尘污等，处理干 净后方可焊接，陶质衬垫必须按操作细 则施工。
焊工要求：必须取得特种作业操 作证，经试焊合格后，方可独立上岗 操作。 焊接要求
工程概况
灵溪河大桥位于广东省韶关 市，为韶赣高速A02标上跨灵溪河的 一座大桥，全长156m。桥型为跨径 40+70+40m的搭架现浇施工的预应力 混凝土变截面V形刚构与单肋钢管混凝 土组合拱桥。技术标准：设计荷载公 路-I级、桥面宽度为净-2×13m；地震 烈度为基本烈度Ⅶ度。
灵溪河大桥采用刚性梁柔性拱， 主梁上拱肋净跨径48.772m，净矢高 10.079m，矢跨比为1:4.839，拱轴线 为圆弧线。拱肋采用钢管混凝土，钢管 采用规格为φ920×20mmQ345C钢管 (见图1)，内灌C50微膨胀混凝土。全桥 共1片拱肋、8根吊杆。
工厂焊缝：灵溪河大桥拱肋钢管 制作、装配时，其纵缝、环缝均采用 V型坡口，单面焊接双面成形，反面 (管内)贴陶质衬垫。焊缝填充工艺分四 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。 纵缝焊接的起止端分别安装引弧板和熄 弧板，坡口型式与纵缝相同。环缝焊接 采用滚动胎架，以俯焊方式焊接。每道 工序焊缝焊接应一次完成，因故停焊又 续焊时，不得从母材上引弧，必须将引 弧处气刨或打磨成1∶4斜坡搭接，搭接 长度不少于50mm。
控制要点： 确保上胎架的待弯钢管定位正
确，即钢管径向线及其中心线应与胎架 纵向中心线及中线相吻合。
制订出周密的专业性测量工艺， 检测仪器须经计量部门检验合格，操作 时考虑环境的影响。
焊工要求：必须取得特种作业操 作证，经试焊合格后，方可独立上岗 操作。 焊接要求
工程概况
灵溪河大桥位于广东省韶关 市，为韶赣高速A02标上跨灵溪河的 一座大桥，全长156m。桥型为跨径 40+70+40m的搭架现浇施工的预应力 混凝土变截面V形刚构与单肋钢管混凝 土组合拱桥。技术标准：设计荷载公 路-I级、桥面宽度为净-2×13m；地震 烈度为基本烈度Ⅶ度。
灵溪河大桥采用刚性梁柔性拱， 主梁上拱肋净跨径48.772m，净矢高 10.079m，矢跨比为1:4.839，拱轴线 为圆弧线。拱肋采用钢管混凝土，钢管 采用规格为φ920×20mmQ345C钢管 (见图1)，内灌C50微膨胀混凝土。全桥 共1片拱肋、8根吊杆。
工厂焊缝：灵溪河大桥拱肋钢管 制作、装配时，其纵缝、环缝均采用 V型坡口，单面焊接双面成形，反面 (管内)贴陶质衬垫。焊缝填充工艺分四 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。 纵缝焊接的起止端分别安装引弧板和熄 弧板，坡口型式与纵缝相同。环缝焊接 采用滚动胎架，以俯焊方式焊接。每道 工序焊缝焊接应一次完成，因故停焊又 续焊时，不得从母材上引弧，必须将引 弧处气刨或打磨成1∶4斜坡搭接，搭接 长度不少于50mm。
控制要点： 确保上胎架的待弯钢管定位正
确，即钢管径向线及其中心线应与胎架 纵向中心线及中线相吻合。
制订出周密的专业性测量工艺， 检测仪器须经计量部门检验合格，操作 时考虑环境的影响。
钢管混凝土系杆拱桥施工(2021整理)
钢管混凝土系杆拱桥施工一、施工筹办，做好防水，防止雨季浸泡。
在立杆底部铺设垫层和安放底座，垫层可采用厚度≥20cm 的混凝土或厚度≮10cm的钢筋混凝土或厚度≮5cm的木板。
支架使用前须全程预压，不克不及以一孔预压取得的经验数据推概全桥。
静压5d 〔120h〕以上及到达沉降不变状态2d〔48h〕以上，沉降不变尺度：24h沉降不超过1mm.以激光照准和精密测标组成定位系统；监测工程为拱肋的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降。
在每节拱肋端头设置固定的测量控制点，控制点设在拱肋中线位置。
施工放样及查抄都采用全站仪进行，每架设一节段拱肋，对全部控制点都要进行不雅测。
此外，对拱座的偏位进行不雅测。
钢管拱对温度，出格是日照影响非常敏感。
为了减少温度和日照对线形控制的影响，标高的测量包罗合拢时间都安排在凌晨。
二施工方法〔1〕拱圈施工采用在工地加工厂进行弯制成拱肋单元，再拼装成拱肋，由缆索起吊安装成形。
钢管混凝土浇筑采用泵送顶升法工艺，由拱脚向拱顶对称均衡浇筑。
钢管混凝土劲性骨架作为外包拱圈混凝土施工的立模支架，外包拱箱混凝土分环分段对称、均衡施工，拱脚部份的箱肋顶、底板逐渐加厚成实体。
〔2〕拱肋施工拱肋钢管采用定购的无缝钢管，拱肋钢管的弯制、加工以及吊段的形成在工地加工厂进行，拱肋吊段的总拼场地安插在桥台化工厂端，要求与桥台在同一高程上，总拼场地长度要求超过100m，宽度不小于80m。
拱肋骨架加工采用计入了预拱度的拱肋放样坐标。
预拱度在拱顶按设计总值下样，再以挠度曲线的规律分配至各节点上。
拱肋各弦杆加工后各节点中心位置均能接近设计位置，其误差值应小于5mm。
拱肋按节施工后，再总拼装成三段，由缆吊起吊安装成形。
边拱肋段吊装后由索扣、拱铰形成受力平衡体系。
中间拱肋段就位时，由索扣调整整个拱肋的预拱度值及线形。
拱肋加工工艺流程：钢管弯制→单片拼焊→拱肋组焊→分单元运输→现场吊装。
①下料下料前对管材、板材和型材的形状进行查抄，按工艺文件的要求放样和号料：包管放样和号料的精度符合尺度的要求。
钢管混凝土简支系杆拱桥施工方案
2020/5/1
吊杆从拱背上向下挂索
首先将下锚头的螺母球 旋下，上锚头的螺母旋 至计算好的标记位置。 其次 连接上吊装用内 锚环吊具起吊运至待安 装处，然后人工在拱背 吊杆锚垫板处安装好球 铰，将下锚头竖直对准 吊杆预埋管，徐徐下降 工作吊篮直至吊杆悬挂 于拱背上。
2020/5/1
根据图中所示数值进行对准梁下吊杆位置
拱肋、腹板开压浆孔、排气孔
止流阀的制作
安装止流阀
泵机空转试运转
泵送清水冲洗管道
泵车与混凝土输送管连接
2020/5/1
混凝土溢出后停止注浆
坍落度试验
混凝土压注
拱肋钢管在拱顶设 一组排气孔,在拱座 处各设一组进料口, 待泵送混凝土完毕 后,封死排气孔及进 料口；
拱肋内泵送混凝土必须连续 进行，一次完成，中途不得 停顿，待上端排气孔正常出 浆后方可停止，泵送过程中 应始终对拱桥进行监控，防 止发生“冒顶”；
2020/5/1
完成桥面下临时支架的施工; 台柱顶安装永久支座，现 浇端横梁、拱脚、加劲纵梁及中横梁，张拉预应力束。
2020/5/1
台柱顶安装永久支座 支座处大样
支座安装示意图
2020/5/1
在支架上现浇拱脚，加劲纵梁及横梁 拱脚
现浇纵梁
2020/5/1
现浇横梁
现浇横梁
2020/5/1
张拉部分加劲纵梁预应力束T1、T3、T4、T6钢束
吊杆安装控制
2020/5/1
吊杆从拱腹下向上穿
对于靠近拱顶的长吊杆 ，首先在拱背上正对吊杆 孔高度约50cm处设一转 向轮，将提升吊杆的牵引 绳通过转向轮从吊杆上螺 母、上球铰、拱肋预埋管 穿过备用。人工将吊杆运 至待挂索吊杆孔下，将上 锚头内锚环吊具与吊杆牵 引绳相连。然后徐徐收紧 牵引绳将吊杆从拱下提升 穿过拱肋预埋管，当上锚 头露出拱背锚垫板后，即 可边提升，边旋上上锚头 螺母，直至达到螺母标记 位置，放松牵引绳将吊杆 悬挂于拱背上。
吊杆从拱背上向下挂索
首先将下锚头的螺母球 旋下，上锚头的螺母旋 至计算好的标记位置。 其次 连接上吊装用内 锚环吊具起吊运至待安 装处，然后人工在拱背 吊杆锚垫板处安装好球 铰，将下锚头竖直对准 吊杆预埋管，徐徐下降 工作吊篮直至吊杆悬挂 于拱背上。
2020/5/1
根据图中所示数值进行对准梁下吊杆位置
拱肋、腹板开压浆孔、排气孔
止流阀的制作
安装止流阀
泵机空转试运转
泵送清水冲洗管道
泵车与混凝土输送管连接
2020/5/1
混凝土溢出后停止注浆
坍落度试验
混凝土压注
拱肋钢管在拱顶设 一组排气孔,在拱座 处各设一组进料口, 待泵送混凝土完毕 后,封死排气孔及进 料口；
拱肋内泵送混凝土必须连续 进行，一次完成，中途不得 停顿，待上端排气孔正常出 浆后方可停止，泵送过程中 应始终对拱桥进行监控，防 止发生“冒顶”；
2020/5/1
完成桥面下临时支架的施工; 台柱顶安装永久支座，现 浇端横梁、拱脚、加劲纵梁及中横梁，张拉预应力束。
2020/5/1
台柱顶安装永久支座 支座处大样
支座安装示意图
2020/5/1
在支架上现浇拱脚，加劲纵梁及横梁 拱脚
现浇纵梁
2020/5/1
现浇横梁
现浇横梁
2020/5/1
张拉部分加劲纵梁预应力束T1、T3、T4、T6钢束
吊杆安装控制
2020/5/1
吊杆从拱腹下向上穿
对于靠近拱顶的长吊杆 ，首先在拱背上正对吊杆 孔高度约50cm处设一转 向轮，将提升吊杆的牵引 绳通过转向轮从吊杆上螺 母、上球铰、拱肋预埋管 穿过备用。人工将吊杆运 至待挂索吊杆孔下，将上 锚头内锚环吊具与吊杆牵 引绳相连。然后徐徐收紧 牵引绳将吊杆从拱下提升 穿过拱肋预埋管，当上锚 头露出拱背锚垫板后，即 可边提升，边旋上上锚头 螺母，直至达到螺母标记 位置，放松牵引绳将吊杆 悬挂于拱背上。
系杆拱桥施工安全保证措施
系杆拱桥施工安全、质量、工期保证措施一、工程简介及编制目的衡酃路跨京广铁路衡阳火车站立交主桥采用L=168m刚架式钢管混凝土系杆拱桥，主桥长172m,桥面宽24m。
桥梁起点里程为MK2+126.15，终点里程为MK2+298.15，桥梁中心里程为MK2+215.12。
主墩采用实心花瓶式墩，顺桥向宽4.0m，横向宽度为2.6m，箱形横梁的宽度为3.6m,中心高度为3.5m,墩柱和横梁均为预应力砼结构。
根据地质条件，主墩采用钻孔桩基础、分离式承台，每个墩柱设一个12.6×7.8×3.8的承台，每个承台下设6根φ1.8m钢筋砼钻孔桩。
根据《衡阳市人民政府市长办公会议纪要（2013）第6次》，要求在2013年12月31日前确保系杆拱桥全线通车，为维护企业在衡阳市良好形象，特制定安全、质量、工期保证措施。
二、剩余工程数量表1 1-168m系杆拱桥剩余工程数量表项目材料单位数量砼主墩横梁（C50）M3200 拱肋管及平联板（C50无收缩）870 预制桥面板（C40）300 现浇钢纤维砼桥面（C50）392.7现浇砼桥面（C50）144.7φ7高强钢丝38.1 预应力体系JL32精轧螺纹钢t 3钢筋HRB335 t 1085 R235 t 14锚具OVMXG15-19B套48 OVMLZM(k)7-55冷铸锚头160钢材Q345qDt1431 Q235Qd/Q235D 337/10.5 OVMXG15-19B 48M48螺栓套384M25螺栓2400 φ22*170焊钉24200 φ24高强螺栓18990 φ20高强螺栓428减震器48钢结构防腐外表面M220568 内表面4357拖拉系统钢构件t 1375 三、系杆拱桥施工安全、质量、工期保证措施领导小组为加快衡州大道系杆拱桥建设进度，积极响应市委、市政府对系杆拱桥工期目标要求，规范施工生产管理，控制工程建设质量，确保施工生产安全。
项目部经研究决定成立系杆拱桥施工生产小组，小组建议名单如下：组长：贺德林谢勇副组长：董新建李正元汤友武组员：段君良苍松邓峦峰娄世聪庄吉辉罗建国刘建桥刘勇徐龙凌韬熊礼定方圳华旷诗汇刘运保现场防护员、驻站联络员纳入小组管理。
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e
( 1)
式中: Ke 为局部坐标系下的单元刚度矩阵 . 当单元 轴线与整体坐标轴 x 有一倾角 ! 时, 其整体坐标系 下的单元刚度矩阵 Ks 可通过坐标变换求得. 为了很好地考虑桩、 地基与拱桥结构的相互作 用 , 这里引入了弹性地基梁单元 . 平面杆系结构的弹 性地基梁单元的刚度矩阵为 EA l 0 0 EA l 0 0
Construction control of a concrete filled tubular frame arch bridge with flexible bars
ZH OU Shi jun
( S chool of Civil Engineering, Lanzhou Jiaot on g U nivers ity, Lanzhou 730070, China)
性 , 用实测应力作为桥墩真实应力评判的唯一标准 是不科学的 . 另一方面 , 系杆索力大小的控制应该与 实际拱脚推力及设计的系杆索力相对应 , 而实际拱 脚推力不可能与设计预想的完全一致, 系杆索也由 于受诸多边界条件的影响很难测到真实的索力大小 和实际作用效 果, 只能根据高精度 千斤顶 ( 或传感 器 ) 得到相对准确的锚下索力. 因此, 刚构式系杆拱 桥在施工阶段的墩顶位移作为一个综合性的指标成 为实际施工控制过程中最为重要的控制参数. 在雁盐黄河大桥的施工控制中采用了直接法和 间接法相结合的方法控制系杆索力. 其具体方法有: 高精度千斤顶油压表( 直接 ) 、 系杆索引伸量控制 ( 直 接) 、 通过拱顶位移反算 ( 间接 ) 、 根据墩柱应力反推 ( 间接) 、 通过墩顶位移估算 ( 间接 ) .
2
- 4∀ SH 0
2 2∀ ( S2 + H 2 )
0
2 - 4∀ ( SG + CH )
4∀ SH
- 2∀ ( S2 + H 2 )
第6期
周世军 : 钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施 工控制
121
式中 : E 为梁的弹性模量; I 为梁的惯性矩 ; I k 为地基 系数 ; L 为 单 元 长 度 ; D =
4
实际处理时可分为两种情况 : 一是均匀的温度变化, 即全结构温度变化相同 , 这种温度变化会使刚构式 连续系杆拱桥产生变形而造成温度内力 ( 次内力 ) ; 二是不均匀的温度变化 , 即结构不同部位或不同构 件的温度变化不同 , 在结构内产生温度差 , 因而使结 构产生变形和次内力 . 在施工阶段 , 温度变化对结 构内力的影响是变化的 , 应选择温度稳定的时段 ( 如 早晨 6 点左右) 进行测试, 这样可大致消除不均匀温 度变化的影响. 均匀的升、 降温变化对结构变形的影 响可以方便地算出并绘成曲线, 并可在拱肋标高测 试和墩顶位移测试结果中考虑这一因素. 另外, 由于设计参数的选取与实际施工之间总 是存在差异 , 导致桥梁结构的实际状态与理想状态 总是存在着一定的误差 . 本文采用广泛应用于系统 参数估计的最小二乘法进行参数识别和修正.
算必须考虑混凝土的收缩与徐变的影响. 徐变系数 的计算公式可按文[ 5] 选取. 由于规范给出的徐变系 数的计算方法是以图形曲线及表格形式出现, 不便 于计算机程序计算, 为此将其进行了曲线拟合 . 当徐变系数计算出后, 徐变内力和徐变变形的 计算采用有效弹性模量法 . 当徐变系数按文[ 5] 公式 取值时 , 龄期系数 # ( t, ∃ 0 ) 可按积分或数值 积分确 定. 但实际计算中为了方便起见, 徐变系数可考虑滞 后弹性影响取值 , 而其随时间变化的规律可近似地 按老化理论确定 . 引进换算弹性模量 E %= r ( t , ∃0 ) E 后, 结点力与结点位移关系为 Fe = r( t, ∃ 0) Ke 式中 : r( t, ∃0 ) 为有效系数 . 考虑徐变影响后的单元刚度矩阵经坐标变换后 可以组集成结构刚度矩阵 K %, 而单元的徐变等效荷 载向量可以由下式求得
第 31 卷 第 6 期 2005 年 12 月
兰 州 理 工 大 学 学 报 Jo ur nal of L anzho u U niv ersity of T echno lo gy
Vo l. 31 No . 6 D ec. 2005
文章编号 : 1000 5889( 2005) 06 0119 04
2
刚构式柔性系杆拱桥的施工控制方 法
刚构式系杆拱桥的施工监控与一般大跨度桥梁
的施工监控有很多相似之处, 又与一般悬臂浇注的 大跨度桥梁在施工控制思路和要点上有所区别 . 对 于刚构式系杆拱桥, 施工监控分两个大的重要阶段 : 第一是钢管拱肋的准确加工制造和空钢管拱肋的安 装架设; 第二是钢管拱肋准确安装到位并合拢后的 施工控制 . 在第一阶段, 施工控制的任务是: 1) 准确 计算拱肋的预拱度, 以便在加工制造时采用 ; 2) 帮 助施工单位采用合理的方案进行架设 ; 3) 保证施工 过程中结构的整体和局部稳定性及动力稳定性 . 在 第二阶段 , 施工控制的要点和难点都是系杆索力的 控制. 原因是: 1) 因主拱肋为推力结构, 主墩并非绝 对刚性且承受水平推力的能力相对很差, 在施工架 设中主拱肋推力与系杆索张拉力的平衡情况对桥墩 应力乃至结构的安全影响至关重要; 2) 由于系杆索 不同于斜拉桥中的斜拉索, 它受到很多个不确定或 一直在变化的边界条件的干扰 , 无法用有效的方法 如频率测定法准确测定实际索力及其作用效果 . 本 文将重点介绍刚构式系杆拱桥第二个大的阶段的施 工监控方法. 刚构式系杆拱桥在空钢管合拢后的施工阶段最 重要的控制参数是桥墩应力. 桥墩应力是否控制在 设计允许的范围是该类桥型安全控制的关键. 桥墩 应力在施工过程中受到各种因素的影响, 如加载顺 序、 大小及作用位置等, 同时也受到外部环境如温度 等的影响 . 在所有这些因素中 , 拱脚推力和系杆索索 力的不平衡力是影响桥墩应力甚至结构安全的最重 要的因素 . 因此可以说, 桥墩应力控制的关键又是系 杆索的索力. 由于混凝土结构应力测试本身的局限 EA l 0 K= D 0 - EA l 0 0
收稿日期 : 2005 03 24 基金项目 : 甘肃省自然科学基金 ( ZS981 A 22 029 G ) , 教育部高 等学校骨干教师资助计划项目 ( 教技司 2000 65) 作者简介 : 周世军 ( 1961 ) , 甘肃甘谷人 , 博士 , 教授 .
控制过程有很强的特殊性 , 与其它桥型的施工控制 比较, 在控制方法及思路都有很大的区别 , 也与一般 钢管混凝土拱桥的施工控制不同, 有必要进行专门 论述. 本文以兰州市雁盐黄河大桥施工控制全过程 为例, 提出了针对刚构式系杆拱桥特点的 , 以准确仿 真分析和精确预测为基础的 , 以准确控制系杆索力 和墩顶位移为主要控制目标的施工监控总思路. 结 合其结构特点, 还提出了简单实用的施工控制方法 和解决该类桥型施工过程中理论分析结果与实测值 不一致问题的处理方法 . 给出了钢管混凝土拱桥拱 肋混凝土收缩、 徐变计算的系数取值范围以及对温 度影响处理的技巧 .
∀ EI , ∀= sh 2 ∀ L - sin 2 ∀ L
I k , S = sin ∀ L , C = cos ∀ L , H = sh ∀ L , G = ch 4I 混凝土收缩与徐变计算 钢筋混凝土及预应力混凝土结构内力和位移计
∀ L , S 2 = sin 2 ∀ L , H 2 = sh 2 ∀ L. 3. 2
2
3
分析理论
3. 1 有限元理论 雁盐黄河大桥主桥上部结构主拱肋为哑铃形断 面钢管混凝土拱肋, 在计算分析时可以使用每结点 6 个自由度 ( 其中包括三个线位移 , 三个角位移 ) 的 空间曲梁单元. 然而尽管雁盐黄河大桥主桥上部结 构主拱肋为曲线形式 , 但由于其主要受力平面与结 构的线形平面是一致的 , 特别是在施工阶段, 梁的受 力主要以自重、 预应力 ( 桥墩 ) 、 系杆索力以及竖向施 工临时荷载为主, 结构面外受力相对很小 , 故在实际 施工控制计算中可以采用普通梁单元模拟 . 一般平面杆系梁单元有 2 个结点 i、 j , 每一点 有 3 个自由度 u、 v 、. 在局部坐标系下 , 单元结点力 向量与结点位移向量之间的关系为 Fe = Ke
Key words: f rame arch bridge w it h f lex ible bars; dynamic im itat ion; const ruct ion cont ro l
由于复杂结构的大跨度桥梁一般属高次超静定 结构 , 所采用的施工方法和安装程序与施工过程中 以及成桥后的结构变位、 线形和结构恒载内力有着 密切的联系. 在施工阶段随着桥梁的结构和荷载状 态的不断变化, 结构内力和变形随之不断发生变化 , 因此要使竣工后的结构变形和内力都符合设计要求 是既重要又困难的任务. 处理这一问题的理论和方 法就是施工控制 [ 1, 2] . 文献 [ 3] 对钢管混凝土拱桥空钢管吊装阶段的 控制技术和施工过程中应力、 线形监控方法作了论 述, 文献[ 4] 对一跨度 90 m 的钢管混凝土系杆拱桥 施工过程中应力和拱肋线形的监控方法作了介绍 . 然而 , 钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施工
钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施工控制
周世军
( 兰州交通大学 土木工程学院 , 甘肃 兰州 730070)
摘要 : 针对钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的特点 , 提出了动态有限元的概念和以仿真分析为基础 , 以准确控制系 杆索力和墩顶位移为主要控制目标的施工监控总思路 , 给出 了钢管 混凝土拱 桥拱肋 混凝土 收缩 、 徐变计 算的系 数 取值范围及对温度影响处理的技巧 . 实测结果和 实桥控制效果表明了本文方法的有效性 . 关键词 : 刚构式柔性系杆拱桥 ; 动态仿真 ; 施工控制 中图分类号 : U 445 文献标识码 : A
Abstract: According t o t he char act eristics of concret e filled tubular f rame arch bridg es w ith f lexible bars,
( 1)
式中: Ke 为局部坐标系下的单元刚度矩阵 . 当单元 轴线与整体坐标轴 x 有一倾角 ! 时, 其整体坐标系 下的单元刚度矩阵 Ks 可通过坐标变换求得. 为了很好地考虑桩、 地基与拱桥结构的相互作 用 , 这里引入了弹性地基梁单元 . 平面杆系结构的弹 性地基梁单元的刚度矩阵为 EA l 0 0 EA l 0 0
Construction control of a concrete filled tubular frame arch bridge with flexible bars
ZH OU Shi jun
( S chool of Civil Engineering, Lanzhou Jiaot on g U nivers ity, Lanzhou 730070, China)
性 , 用实测应力作为桥墩真实应力评判的唯一标准 是不科学的 . 另一方面 , 系杆索力大小的控制应该与 实际拱脚推力及设计的系杆索力相对应 , 而实际拱 脚推力不可能与设计预想的完全一致, 系杆索也由 于受诸多边界条件的影响很难测到真实的索力大小 和实际作用效 果, 只能根据高精度 千斤顶 ( 或传感 器 ) 得到相对准确的锚下索力. 因此, 刚构式系杆拱 桥在施工阶段的墩顶位移作为一个综合性的指标成 为实际施工控制过程中最为重要的控制参数. 在雁盐黄河大桥的施工控制中采用了直接法和 间接法相结合的方法控制系杆索力. 其具体方法有: 高精度千斤顶油压表( 直接 ) 、 系杆索引伸量控制 ( 直 接) 、 通过拱顶位移反算 ( 间接 ) 、 根据墩柱应力反推 ( 间接) 、 通过墩顶位移估算 ( 间接 ) .
2
- 4∀ SH 0
2 2∀ ( S2 + H 2 )
0
2 - 4∀ ( SG + CH )
4∀ SH
- 2∀ ( S2 + H 2 )
第6期
周世军 : 钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施 工控制
121
式中 : E 为梁的弹性模量; I 为梁的惯性矩 ; I k 为地基 系数 ; L 为 单 元 长 度 ; D =
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实际处理时可分为两种情况 : 一是均匀的温度变化, 即全结构温度变化相同 , 这种温度变化会使刚构式 连续系杆拱桥产生变形而造成温度内力 ( 次内力 ) ; 二是不均匀的温度变化 , 即结构不同部位或不同构 件的温度变化不同 , 在结构内产生温度差 , 因而使结 构产生变形和次内力 . 在施工阶段 , 温度变化对结 构内力的影响是变化的 , 应选择温度稳定的时段 ( 如 早晨 6 点左右) 进行测试, 这样可大致消除不均匀温 度变化的影响. 均匀的升、 降温变化对结构变形的影 响可以方便地算出并绘成曲线, 并可在拱肋标高测 试和墩顶位移测试结果中考虑这一因素. 另外, 由于设计参数的选取与实际施工之间总 是存在差异 , 导致桥梁结构的实际状态与理想状态 总是存在着一定的误差 . 本文采用广泛应用于系统 参数估计的最小二乘法进行参数识别和修正.
算必须考虑混凝土的收缩与徐变的影响. 徐变系数 的计算公式可按文[ 5] 选取. 由于规范给出的徐变系 数的计算方法是以图形曲线及表格形式出现, 不便 于计算机程序计算, 为此将其进行了曲线拟合 . 当徐变系数计算出后, 徐变内力和徐变变形的 计算采用有效弹性模量法 . 当徐变系数按文[ 5] 公式 取值时 , 龄期系数 # ( t, ∃ 0 ) 可按积分或数值 积分确 定. 但实际计算中为了方便起见, 徐变系数可考虑滞 后弹性影响取值 , 而其随时间变化的规律可近似地 按老化理论确定 . 引进换算弹性模量 E %= r ( t , ∃0 ) E 后, 结点力与结点位移关系为 Fe = r( t, ∃ 0) Ke 式中 : r( t, ∃0 ) 为有效系数 . 考虑徐变影响后的单元刚度矩阵经坐标变换后 可以组集成结构刚度矩阵 K %, 而单元的徐变等效荷 载向量可以由下式求得
第 31 卷 第 6 期 2005 年 12 月
兰 州 理 工 大 学 学 报 Jo ur nal of L anzho u U niv ersity of T echno lo gy
Vo l. 31 No . 6 D ec. 2005
文章编号 : 1000 5889( 2005) 06 0119 04
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刚构式柔性系杆拱桥的施工控制方 法
刚构式系杆拱桥的施工监控与一般大跨度桥梁
的施工监控有很多相似之处, 又与一般悬臂浇注的 大跨度桥梁在施工控制思路和要点上有所区别 . 对 于刚构式系杆拱桥, 施工监控分两个大的重要阶段 : 第一是钢管拱肋的准确加工制造和空钢管拱肋的安 装架设; 第二是钢管拱肋准确安装到位并合拢后的 施工控制 . 在第一阶段, 施工控制的任务是: 1) 准确 计算拱肋的预拱度, 以便在加工制造时采用 ; 2) 帮 助施工单位采用合理的方案进行架设 ; 3) 保证施工 过程中结构的整体和局部稳定性及动力稳定性 . 在 第二阶段 , 施工控制的要点和难点都是系杆索力的 控制. 原因是: 1) 因主拱肋为推力结构, 主墩并非绝 对刚性且承受水平推力的能力相对很差, 在施工架 设中主拱肋推力与系杆索张拉力的平衡情况对桥墩 应力乃至结构的安全影响至关重要; 2) 由于系杆索 不同于斜拉桥中的斜拉索, 它受到很多个不确定或 一直在变化的边界条件的干扰 , 无法用有效的方法 如频率测定法准确测定实际索力及其作用效果 . 本 文将重点介绍刚构式系杆拱桥第二个大的阶段的施 工监控方法. 刚构式系杆拱桥在空钢管合拢后的施工阶段最 重要的控制参数是桥墩应力. 桥墩应力是否控制在 设计允许的范围是该类桥型安全控制的关键. 桥墩 应力在施工过程中受到各种因素的影响, 如加载顺 序、 大小及作用位置等, 同时也受到外部环境如温度 等的影响 . 在所有这些因素中 , 拱脚推力和系杆索索 力的不平衡力是影响桥墩应力甚至结构安全的最重 要的因素 . 因此可以说, 桥墩应力控制的关键又是系 杆索的索力. 由于混凝土结构应力测试本身的局限 EA l 0 K= D 0 - EA l 0 0
收稿日期 : 2005 03 24 基金项目 : 甘肃省自然科学基金 ( ZS981 A 22 029 G ) , 教育部高 等学校骨干教师资助计划项目 ( 教技司 2000 65) 作者简介 : 周世军 ( 1961 ) , 甘肃甘谷人 , 博士 , 教授 .
控制过程有很强的特殊性 , 与其它桥型的施工控制 比较, 在控制方法及思路都有很大的区别 , 也与一般 钢管混凝土拱桥的施工控制不同, 有必要进行专门 论述. 本文以兰州市雁盐黄河大桥施工控制全过程 为例, 提出了针对刚构式系杆拱桥特点的 , 以准确仿 真分析和精确预测为基础的 , 以准确控制系杆索力 和墩顶位移为主要控制目标的施工监控总思路. 结 合其结构特点, 还提出了简单实用的施工控制方法 和解决该类桥型施工过程中理论分析结果与实测值 不一致问题的处理方法 . 给出了钢管混凝土拱桥拱 肋混凝土收缩、 徐变计算的系数取值范围以及对温 度影响处理的技巧 .
∀ EI , ∀= sh 2 ∀ L - sin 2 ∀ L
I k , S = sin ∀ L , C = cos ∀ L , H = sh ∀ L , G = ch 4I 混凝土收缩与徐变计算 钢筋混凝土及预应力混凝土结构内力和位移计
∀ L , S 2 = sin 2 ∀ L , H 2 = sh 2 ∀ L. 3. 2
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分析理论
3. 1 有限元理论 雁盐黄河大桥主桥上部结构主拱肋为哑铃形断 面钢管混凝土拱肋, 在计算分析时可以使用每结点 6 个自由度 ( 其中包括三个线位移 , 三个角位移 ) 的 空间曲梁单元. 然而尽管雁盐黄河大桥主桥上部结 构主拱肋为曲线形式 , 但由于其主要受力平面与结 构的线形平面是一致的 , 特别是在施工阶段, 梁的受 力主要以自重、 预应力 ( 桥墩 ) 、 系杆索力以及竖向施 工临时荷载为主, 结构面外受力相对很小 , 故在实际 施工控制计算中可以采用普通梁单元模拟 . 一般平面杆系梁单元有 2 个结点 i、 j , 每一点 有 3 个自由度 u、 v 、. 在局部坐标系下 , 单元结点力 向量与结点位移向量之间的关系为 Fe = Ke
Key words: f rame arch bridge w it h f lex ible bars; dynamic im itat ion; const ruct ion cont ro l
由于复杂结构的大跨度桥梁一般属高次超静定 结构 , 所采用的施工方法和安装程序与施工过程中 以及成桥后的结构变位、 线形和结构恒载内力有着 密切的联系. 在施工阶段随着桥梁的结构和荷载状 态的不断变化, 结构内力和变形随之不断发生变化 , 因此要使竣工后的结构变形和内力都符合设计要求 是既重要又困难的任务. 处理这一问题的理论和方 法就是施工控制 [ 1, 2] . 文献 [ 3] 对钢管混凝土拱桥空钢管吊装阶段的 控制技术和施工过程中应力、 线形监控方法作了论 述, 文献[ 4] 对一跨度 90 m 的钢管混凝土系杆拱桥 施工过程中应力和拱肋线形的监控方法作了介绍 . 然而 , 钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施工
钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施工控制
周世军
( 兰州交通大学 土木工程学院 , 甘肃 兰州 730070)
摘要 : 针对钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的特点 , 提出了动态有限元的概念和以仿真分析为基础 , 以准确控制系 杆索力和墩顶位移为主要控制目标的施工监控总思路 , 给出 了钢管 混凝土拱 桥拱肋 混凝土 收缩 、 徐变计 算的系 数 取值范围及对温度影响处理的技巧 . 实测结果和 实桥控制效果表明了本文方法的有效性 . 关键词 : 刚构式柔性系杆拱桥 ; 动态仿真 ; 施工控制 中图分类号 : U 445 文献标识码 : A
Abstract: According t o t he char act eristics of concret e filled tubular f rame arch bridg es w ith f lexible bars,