沙河大街單肋拱橋吊桿張拉施工控制

蔣 少 寒

(大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連 116023)

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沙河大街單肋拱橋吊桿張拉施工控制

蔣 少 寒

(大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連 116023)

以沙河大街單肋拱橋施工為工程背景，介紹了該橋吊桿張拉施工中的吊桿張拉方案，對拱肋位移、主梁位移、吊桿索力等施工控制過程進(jìn)行了研究，并分析了施工控制結(jié)果，為同類型橋梁的建設(shè)和吊桿張拉提供了參考。

單肋系桿拱橋，吊桿張拉，施工控制

0 引言

隨著社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對建筑與環(huán)境和諧共存要求的提高，拱橋以其優(yōu)美的造型越來越受到人們的歡迎和喜愛。簡支式單肋系桿拱橋作為下承式拱橋的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，因其橋面以上拱肋結(jié)構(gòu)簡單輕盈、結(jié)構(gòu)外部靜定、跨越能力大、基礎(chǔ)要求低等優(yōu)點，必將會越來越多被選用和建設(shè)。近些年，國內(nèi)外建成了不少簡支式系桿拱橋，但多采用雙肋式和體外系桿，采用單肋式并利用主梁預(yù)應(yīng)力鋼束作為系桿的相對較少。其計算模式和結(jié)構(gòu)分析理論與雙肋式、多肋式系桿拱橋類似，已經(jīng)非常成熟和完善，但建成的單肋式系桿拱橋則較少，可利用的工程經(jīng)驗不足。該類型橋梁的建設(shè)和吊桿張拉控制需結(jié)合雙肋式、多肋式拱橋的工程經(jīng)驗，根據(jù)橋梁實際情況進(jìn)行專門的研究和分析。本文以臨港工業(yè)區(qū)濱湖路上沙河大街單肋拱橋為工程背景，根據(jù)理論分析和現(xiàn)場情況對其吊桿張拉施工方案、施工方法、施工控制進(jìn)行研究，為以后同類橋梁的建設(shè)提供參考。

1 工程概況

沙河大街單肋拱橋位于營口經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)臨港工業(yè)區(qū)管委會辦公樓東側(cè)的小望海村沙河上，是一座下承式單肋系桿拱橋。主橋跨度布置為8m+100m+8m=116m，橋?qū)?9m。拱肋采用兩側(cè)橢圓形鋼箱截面，拱肋凈跨100m，矢高為25m，矢跨比為1/4，設(shè)計拱軸線采用二次拋物線，拱肋與主梁連接處設(shè)置長5.14m鋼混結(jié)合段；加勁梁為單箱五室雙向預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)，普通段梁高2.5m，拱腳位置主梁及邊跨主梁為實心截面主梁，梁高3m；全橋吊桿共18對36根，采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 670MPa的91φ7mm高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲成品索，吊桿順橋向間距5m，橫橋向間距1.6m；主要構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，全橋主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 沙河大街單肋拱橋主要參數(shù)表

2 計算模型

本橋的結(jié)構(gòu)受力具有平面桿系結(jié)構(gòu)受力特性，因此，吊桿張拉控制計算分析采用平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行。計算模型中主梁和拱肋采用梁單元模擬，吊桿采用只受拉桁架單元模擬，支架采用只受壓間隙元單元進(jìn)行模擬，鋼混結(jié)合段拱肋采用混凝土截面進(jìn)行模擬，計算模型如圖2所示。圖中數(shù)字為部分單元編號，模型圖中并未表示出支架等臨時性單元。

3 吊桿張拉方案

3.1 方案制定

沙河大街單肋拱橋主要施工順序為：基礎(chǔ)及橋臺等下部結(jié)構(gòu)施工→主梁滿堂支架施工→主梁橋面上搭設(shè)支架進(jìn)行鋼拱肋的分段吊裝焊接施工→拱肋合龍段焊接施工→拆除橋面拱肋支架→張拉主梁系桿→吊桿安裝→吊桿張拉→拆除主梁支架→橋面鋪裝、欄桿等附屬設(shè)施施工→成橋。

吊桿張拉方案的制定和實施必須確保和考慮以下因素：

1)確保施工過程主梁及拱肋結(jié)構(gòu)安全；

2)確保成橋吊桿力和橋梁受力滿足設(shè)計要求；

3)考慮實際施工順序；

4)考慮張拉設(shè)備及張拉條件；

5)考慮方便施工、縮短工期。

綜合考慮，該橋吊桿張拉采用兩輪張拉到位，兩輪張拉完成后拆除所有支架，完成體系轉(zhuǎn)換，二期及附屬設(shè)施施工完成后，根據(jù)實測全橋吊桿力、拱肋位移和主梁位移情況，確定是否進(jìn)行吊桿的補(bǔ)張拉。吊桿編號及位置如圖3所示。

3.2 吊桿第一輪張拉

吊桿張拉采用4臺200t千斤頂同時均勻?qū)ΨQ張拉，第一輪張拉主要考慮拱肋和主梁張拉過程中的結(jié)構(gòu)安全，鋼混結(jié)合段混凝土截面及主梁截面控制拉應(yīng)力小于0.5MPa，鋼拱肋截面控制拉壓應(yīng)力小于150MPa。吊桿張拉按張拉力和錨杯拔出量雙控，吊桿第一輪張拉順序及張拉力控制如表2所示。

表2 吊桿第一輪張拉控制表

3.3 吊桿第二輪張拉

吊桿第一輪張拉完成后，通測全橋吊桿力，代入計算模型，作為基準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行第二輪吊桿張拉分析，并結(jié)合第一輪張拉過程中拱肋及主梁位移變化情況，對模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。由于吊桿力作用，第二輪張拉中拱肋及主梁不會出現(xiàn)拉應(yīng)力，張拉順序主要考慮方便施工，第二輪張拉采取從跨中至兩側(cè)進(jìn)行。吊桿張拉按張拉力和錨杯拔出量雙控，吊桿第二輪張拉順序及張拉力控制如表3所示。

表3 吊桿第二輪張拉控制表

4 吊桿張拉施工控制

4.1 拱肋位移控制

拱肋順橋向在吊桿位置均設(shè)置拱肋標(biāo)高測點，全橋拱肋共設(shè)置18個標(biāo)高測點。吊桿張拉過程中應(yīng)及時對拱肋標(biāo)高進(jìn)行測量，并在吊桿張拉前、第一輪張拉結(jié)束、第二輪張拉結(jié)束、支架拆除后、成橋等關(guān)鍵施工階段完成后，對全橋拱肋標(biāo)高進(jìn)行測量。根據(jù)拱肋位移變化情況，判定結(jié)構(gòu)受力狀況，適時調(diào)整張拉順序、張拉力和計算模型。成橋后拱肋實測標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高誤差值如圖4所示。

4.2 主梁位移控制

主梁順橋向在吊桿位置，橫橋向距離人行道路緣10cm位置，設(shè)置主梁標(biāo)高測點，全橋主梁共設(shè)置36個標(biāo)高測點。吊桿張拉過程中應(yīng)及時對主梁標(biāo)高進(jìn)行測量，并在吊桿張拉前、第一輪張拉結(jié)束、第二輪張拉結(jié)束、支架拆除后、成橋等關(guān)鍵施工階段完成后，對全橋主梁標(biāo)高進(jìn)行測量。根據(jù)主梁位移變化情況，判定結(jié)構(gòu)受力狀況、主梁混凝土澆筑尺寸誤差、脹模等情況，適時調(diào)整吊桿張拉力和計算模型。成橋后主梁實測標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高主梁誤差如圖5所示。

4.3 吊桿索力控制

吊桿張拉過程中，每根吊桿的張拉均需嚴(yán)格控制張拉力，及時測量調(diào)整，單根吊桿張拉力與理論張拉力誤差控制在±5%以內(nèi)，并對比實測錨杯拔出量與理論值的誤差，使其在可控范圍之內(nèi)。全橋吊桿力的通測需在早晨日出之前完成，減小溫度對索力的影響；張拉過程中，實際張拉力應(yīng)考慮溫度、日照的影響，進(jìn)行適當(dāng)修正。成橋?qū)崪y索力與設(shè)計索力最大誤差為-3.5%。成橋吊桿索力實測值與設(shè)計吊桿索力對比如圖6所示。

5 結(jié)論及建議

1)單肋系桿拱橋吊桿張拉控制計算可以采用平面有限元模型，滿足工程要求。2)吊桿張拉方案在確保橋梁結(jié)構(gòu)施工過程安全的情況下，同時考慮張拉設(shè)備、施工方便程度、施工工期等因素。3)計算模型需考慮混凝土實際容重、主梁脹模、縮模等情況，并根據(jù)張拉過程實測的索力、位移及時調(diào)整張拉方案和張拉力。4)吊桿張拉時，應(yīng)根據(jù)溫度和日照情況，對吊桿張拉力進(jìn)行溫度修正。5)成橋設(shè)計索力應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)施工中實測的吊桿力、主梁位移、拱肋位移等情況進(jìn)行修正，確保成橋的線形和內(nèi)力安全合理。

[1]向中富.橋梁施工控制技術(shù).北京:人民交通出版社,2001.

[2]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制(土木工程專業(yè)用).北京:人民交通出版社,2002.

[3]易云焜.梁拱組合體系設(shè)計理論關(guān)鍵問題研究.上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

[4]于淑蘭.梁拱組合橋梁結(jié)構(gòu)體系性能分析.大連：大連理工大學(xué)，2003.

[5]金成棣.預(yù)應(yīng)力混凝土梁拱組合橋梁——設(shè)計研究與實踐.北京：人民交通出版社，2000.

ConstructioncontrolofsuspendertensionofShahedajiesingleribarchbridge

JiangShaohan

(Design Institute Co., Ltd of Civil & Architecture of DUT, Dalian 116023, China)

TakingtheconstructionofShahestreetsingleribarchbridgeastheprojectbackground,thispaperintroducedthesuspendertensionschemeofthisbridgeinsuspendertensionconstruction,researchedthearchribdisplacement,maingirderdisplacement,suspendercableforceandsoon,andanalyzedtheconstructioncontrolresults,providedreferenceforthesametypebridgeconstructionandsuspendertension.

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1009-6825(2015)01-0155-03

2014-11-01

蔣少寒(1980- )，男，碩士，工程師

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