蒲山特大桥钢管拱肋混凝土灌注工序分析与监控

管灌注顺序同上弦一致。
图 6 拱肋钢管混凝土灌注 顺序图 图 5 形成钢管混凝土 时拱肋 1 阶失稳模态 ( 稳定系数 : 5. 63)
扣除预埋段已灌注混凝土外 , 每根钢管泵送混凝土量 达 155 m 3 , 最大泵送 高度达 46 m 。 根据设计 要求 , 全 桥必须左右同时对称灌注 , 每根钢管两端也须对称灌 注, 且灌注过程不允许有间断。 拱肋混凝土灌注顺序如图 6 所示 , 第 1 d 首先灌 注中拱上弦中管 , 若灌注顺利 , 立即将中拱剩余 2 根上 弦管同时灌注完毕; 第 2 d 同时灌注左、 右边拱上弦各 一根钢管 , 然 后灌注剩 余 2 根边拱 上弦钢管 。 下弦钢
生的水平推力全部由系杆梁承担, 在这一结构体系转 换时 , 将在系杆梁中产生比较大的拉力。所以 , 在混凝 土灌注过程中, 也采用振弦式应变计和配套测量仪器 对混凝土灌注前后的系梁应力进行了监测 , 监测结果 如表 4 所示。从监测结果可以看出, 拱脚水平推力部 分抵消了系杆预应力张拉所建立的预压应力 , 但应力
收稿日期 : 2010- 06- 10
2
2. 1
拱肋混凝土灌注过程控制
拱肋混凝土灌注顺序 蒲山特大桥拱肋由 14 根直ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1 m 的主弦管组成,
作者简介 : 高晓燕 , 女 , 大学本科 , 高级工程师 . E- mail: g aox iao yanyz@ 126. com
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中
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在拆除拱肋支架前 , 拱肋自重分别由支架和拱脚 承担 , 拱肋钢管的应力水平较低。当拱肋支架拆除后, 结构体系转换为钢管拱结构 , 拱肋自重由拱肋传递到 拱脚, 拱肋内力主要为轴向压力。在混凝土灌注过程 中, 流态混凝土的荷重自然全由钢管拱肋承担。在灌 注过程中 , 采用振弦式应变计和配套测量仪器对拱肋 钢管和混凝土的应力变化进行了监测, 拱肋混凝土灌 注前后的应力 如表 2 、 3 所示 , 符号以受压为正、 受拉
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2009 年 4 月 23 日 , 钢管拱肋实现合龙; 5 月 6 日 将拱肋支架拆除 , 并开始灌注拱肋钢管内混凝土; 5 月 19 日, 14 根拱肋钢管内混凝土顺利灌注完毕 , 形成钢 管混凝土拱肋结构。 2. 2 拱肋线形监测 在拱肋混凝土灌注过程中, 要保证拱肋对称均匀
受力, 拱肋线形监测是施工控制的关键。采用全站仪 和精密水准仪分别进行测量 , 监 测结果如表 1 所示。 监测结果表明: 拱肋变形基本对称 , 拱肋各截面高程变 形协调。
中
2. 4
系梁应力监测 拆除拱肋支架后, 裸拱和钢管混凝土拱在拱脚产
拆架、 拱肋混凝土灌注过程中的结构稳定、 结构位移和 应力进行计算与监测。监测结果表明: 蒲山特大桥拱 肋钢管混凝土灌注质量、 拱肋线形和应力得到了良好 控制 , 保证了拱肋混凝土灌注阶段的结构安全 , 且拱肋 实测线形与设计线形接近 , 拱肋和系梁应力分布和变 化合理, 均在桥梁设计规范规定范围之内, 表明桥梁结 构受力合理。 参考文献 :
表4 施工工况 灌前 灌毕 灌前 灌毕 灌前 灌毕 混凝土灌注阶段系梁实测应力 L/ 8 上缘 8. 85 6. 52 9. 40 7. 15 9. 02 6. 88 下缘 7. 57 5. 62 6. 26 4. 28 6. 62 4. 69 L/2 上缘 8. 42 6. 43 8. 19 6. 22 10. 08 7. 96 下缘 7. 42 5. 52 8. 06 6. 09 8. 57 6. 61 7L/ 8 上缘 8. 48 6. 34 8. 23 5. 94 8. 12 5. 93 下缘 8. 20 6. 26 5. 78 4. 24 7. 10 4. 99 MPa
表 1 拱肋施工过程线形 监控 截面位置 L/ 2 3 L/ 8 左拱 L/ 4 L/ 8 第 25 根吊杆 北 L/2 北 3L / 8 北 L/4 北 L/8 中拱 第 25 根吊杆 南 L/2 南 3L / 8 南 L/4 南 L/8 第 25 根吊杆 L/ 2 3 L/ 8 右拱 L/ 4 L/ 8 第 25 根吊杆 吊杆编号 钢管拱合龙 13 16 20 23 25 13 16 20 23 25 13 16 20 23 25 13 16 20 23 25 - 11 1 - 11 - 13 - 7 - 24 - 1 - 22 - 20 - 10 - 16 - 8 - 16 - 16 - 22 - 24 - 5 - 21 - 18 - 10 沉 降量/ mm 拱肋支架拆除 - 29 - 19 - 17 - 14 -3 - 35 - 27 - 33 - 16 -5 - 34 - 30 - 28 - 11 - 13 - 29 - 23 - 17 - 10 -6 混凝土灌毕 - 74 - 58 - 44 - 21 - 11 - 83 - 68 - 63 - 27 - 12 - 77 - 69 - 62 - 23 - 20 - 78 - 63 - 45 - 20 - 9
蒲山特大桥为三拱肋下承式变截面钢管混凝土刚 性系杆拱桥。张拱肋间设置 14 道风撑 , 每幅 7 道 ( 2 道 K 形风撑、 4 道一字形风撑和 1 道米字形风撑 ) 。主 弦钢管内灌注微膨胀或无收缩 C55 混凝土。上部结 构施工是蒲山特大桥的施工重点, 而拱肋钢管内混凝 土灌注是整个桥梁施工的关键工序, 为此在施工控制 中, 重点对钢管拱肋混凝土灌注过程进行了详细的理 论分析和计算。
MPa
下缘 46. 8 51. 2 44. 1 48. 5
中
表 3 混凝土灌注前后拱肋混凝 土实测应力 施工工况 灌前 灌毕 灌前 灌毕 18 拱脚 上缘 左 0. 78 1. 85 0. 64 1. 72 下缘 0. 00 - 0. 45 0. 11 - 1. 31 上缘 1. 02 1. 46 1. 12 1. 58
450002; 2. 河南省交院工程测试咨 询公司 ; 3. 郑州大学 )
要 : 根据蒲 山特大桥变截面钢管混凝土桁架拱桥施工方案 , 对钢 管拱肋混 凝土灌注
工序进行了详细的分析计算 , 提出了合理的灌注顺序 , 并通 过监测结果 验证了 灌注工 序的合 理性和安全性。 关键词 : 变截面 ; 钢管混凝土 ; 桁架拱 ; 混凝土灌注 ; 施工控制
#
M Pa 3L/ 8
L/8 下缘 0. 12 0. 02 0. 12 0. 05
L/4 上缘 1. 28 1. 44 1. 21 1. 46 下缘 0. 08 0. 31 0. 06 0. 27
上缘 1. 37 1. 33 1. 26 1. 26
下缘 0. 13 0. 41 0. 10 0. 75
2010 年 第 4 期 2. 3 拱肋施工应力监测
高晓燕 , 等 : 蒲山特大桥钢管拱肋混凝土灌注工序分析与监控 为负。
表2 施工工况 灌前 灌毕 灌前 灌毕 混凝土灌注前后拱肋钢管实测应力 18# 拱脚 上缘 左 39. 9 47. 4 36. 7 44. 1 下缘 92. 3 83. 4 76. 4 73. 9 L/4 上缘 50. 1 51. 2 47. 1 48. 8 下缘 36. 0 37. 6 35. 5 37. 0 L/2 上缘 43. 1 42. 5 43. 3 43. 6
图 3 灌注中拱下弦时拱肋 1 阶失稳模态 ( 稳定系数 : 2. 06)
图 4 灌注边拱下弦时拱肋 1 阶失稳模态 ( 稳定系数 : 3. 43) 图 1 灌注中拱上弦时拱肋 1 阶失稳模态 ( 稳定系数 : 2. 10)
土等后续工序施工。
由计算结果可见 , 未安装 K 撑及 米字撑, 在仅有 临时一字撑情况下灌注拱肋混凝土时 , 拱肋的稳定性 较低, 不满足施工稳定系数的要求。因此要求施工单 位必须将 K 撑及米字撑安装后再进行拆架、 灌注混凝
左
中
右
分布和应力变化较为均匀 , 没有出现拉应力。
3
结论
根据变截面钢管混凝土桁架拱桥的结构特点和施
工工艺, 运用有限元分析方法和现代监测技术 , 对拱肋
第 30 卷 第 4 期 2 0 1 0 年 8 月 文章编号 : 1671- 2579( 2010) 04- 0357- 03
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高晓燕
1, 2
, 孙增寿 , 姜自奇 , 张浩
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1, 2
( 1. 河南省交通规划勘察设计院有限责任公司 , 河南 郑州 摘
图 2 灌注边拱上弦时拱肋 1 阶失稳模态 ( 稳定系数 : 1. 80)
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拱肋混凝土灌注时机选择
由于工期原因, 建设单位和施工方提议在临时一 字撑状态下灌注拱肋混凝土。为此, 对米字撑和 K 字 撑尚未组装安装到位、 14 道风撑全为临时一字撑情况 下灌注混凝土的施工过程进行了模拟。经仿真计算, 混凝土灌注各阶段的 1 阶失稳模态和稳定系数如图 1 ~ 5 所示。