大跨径钢结构拱桥线性控制方法探究

大跨径钢结构拱桥线性控制方法探究
发布时间：2022-12-22T06:15:56.298Z 来源：《中国建设信息化》2022年16期8月作者：杨彪
[导读] 现阶段，随着社会的快速发展，城市建设不断加快，桥梁设计也在不断提高
杨彪
成都天投新城市建设投资有限公司四川成都 610000
摘要：现阶段，随着社会的快速发展，城市建设不断加快，桥梁设计也在不断提高。

与其他类型的拱桥相比，下臂钢桥具有无浪涌或小波浪的特点。

在设计中，可以定义为简单的单跨支撑结构，大大提高了结构的适应性。

在一定程度上，亚安科拉达悬索桥、连续梁桥、桥梁长度等桥梁类型是主要桥梁规模经济、降低工程造价的主要依据，尤其是一座桥梁和200码长的桥梁在一定时期内具有较好的经济价值。

拱桥美观大方，具有良好的桥梁美学价值，特别适用于城市路桥、过河。

关键词：大跨径；钢结构拱桥；线性控制；方法探究
引言
我国在系杆拱桥领域的快速发展，使得钢管拱桥在公路铁路上得到了广泛的应用，我国学者在前人的基础上，提出了异型系杆拱桥理论的形式，满足了实用性，具有较高的美学评价。

现有桥梁结构风格丰富，系统逐步完善，研究表明，用斜吊杆、网状吊杆结构代替初始垂直吊杆，可以减小横梁和拱肋的弯矩，提高拱桥结构平面内的刚度和基频垂直振动。

对于列车高速行驶引起的影响较大的铁路桥来说，有规律吊杆结构的交叉设计优于垂直吊杆。

1钢结构拱桥成拱施工过程控制的重要性和流程
1.1钢结构拱桥成拱过程控制重要性
钢管砼拱桥分为多种类型，一般根据承载形式分为上中下三种类型，拱肋的主要施工过程包括架设空心钢管桁架、钢管内灌注混凝土、进行桥面系施工三个主要工序。

在每个施工工序根据桥梁类型的不同、兼顾施工过程的安全可靠和经济性综合选择最优的施工方案。

钢管砼拱在施工作业中要重点关注材料参数、拱肋线形、结构应力、结构温度等各个参数，确保在过程中各个参数的选取和识别有效，并保证实时监测数据反馈到施工过程中去，及时调整施工控制参数、为拱肋的顺利安装合拢提供有力的数据支撑。

1.2钢结构拱桥成拱过程控制流程
施工过程主要的控制流程是施工→监测→数据识别→修正参数→修正现场施工几个阶段的循环过程，在施工控制过程中的重点保障在于安全控制，以此为目标，合理控制拱肋在施工阶段的线形、标高和内力。

通常来讲，在施工过程中通过在结构中预设测试元件，结合各种测试仪器，实施过程中各项数据监测工作，并根据设计提供的理论数值对比分析，实现结构施工过程中有效控制并准确评估结构的安全状态，为施工的顺利进行提供有效的数据预测和指导。

2不同吊杆设计形式下拱桥的影响线特征
2.1拱肋内力和位移影响线
垂直、倾斜、网格3种吊杆结构的拱肋关键截面内力和位移影响线的比较。

钢筋拱体系肋拱力混响线，采用垂直吊杆结构，应低于其它2个设计得到的轴影响线峰值，但差异较小，而且除垂直吊杆外，跨轴截面不再触及跨中点对称。

垂直臂结构形式的位移混响线的弯矩和峰值在L / 4和L / 2处较高。

2.2系梁内力和位移影响线特征
比较3种吊杆结构下梁的关键截面内力、位移影响线可知，对于3种梁轴力影响线来说，差异不大，垂直吊杆应低于斜吊杆轴力影响线和网状吊杆的峰值；梁与拱肋的弯矩连接点等为正值，最大值在跨度中间，垂直吊杆结构形式的弯矩峰值和梁位移影响线在L / 4和L / 2处较高。

网状吊杆拱效应线在弯矩和位移上明显降低，线的方向趋于平缓，峰值相对较小，是活载位移变化最小、乘坐舒适性提高的一种结构。

2.3不同吊杆设的计形式对结构内力和挠度影响
选取竖、斜、网３种吊杆设计形式，分析在恒载和活荷载组合作用下结构内力和挠度的差异。

３种吊杆设计形式下拱肋和系梁最大轴力均相差较小，其中拱肋最大差值为６．６２％，系梁轴力值较小此处不做分析。

但在拱肋弯矩Ｍａｘ、系梁弯矩Ｍａｘ、拱肋竖向变形Ｍａｘ、系梁竖向变形Ｍａｘ方面，网状吊杆设计形式较竖吊杆形式减幅明显，减幅最大可达２９．９９％，斜吊杆减幅效果比网状吊杆体系弱。

3钢结构拱桥线性偏差的原因及控制措施
3.1钢结构拱桥线性偏差的主要原因
（1）支撑系统设置不合理。

钢梁安装前未编制专项施工方案或施工方案未经专家评审。

同时在项目实施过程重对支撑系统的基础处理不到位，基础未换填或未进行承载力检测并处理，导致钢结构安装过程重，随着钢结构安装重量的增加，支撑系统沉降位移较大，安装过程重未考虑曲线支撑点偏移量及抵消沉降的预抛高，导致弧顶标高内高外低，钢梁安装前未对支撑系统进行预压，造成安装后的钢结构定位与设计位置偏差较大，以上均可能造成钢梁安装过程中线型偏差，从而影响后期桥梁使用的安全性。

（2）桥梁钢结构安装过程中未考虑焊接温差对钢梁变形影响。

钢梁或钢拱在安装焊接过程时选择焊接时间不当，如在夏季的时候选择在一天中温度较高的时候进行焊接，导致安装时钢结构受高温的影响，在安装过程中处于热胀的状态，未考虑焊接钢梁热胀冷缩对钢梁定位影响，亦未采取相关措施进行方向补偿，导致以调整好的标高在温度应力下变化，温度降低后导致钢结构线性定位与设计偏差较大。

（3）监测方案制定不合理。

在桥梁安装过程中，监测控制网选择不固定，导致前后监测数据无参考性，亦或是监测点位少、监测频率不足，导致监测数据不能够指导施工，桥梁安装过程中，钢结构变形未及时采取措施对线型进行调整，从而造成桥梁线性偏差。

（4）钢结构拼装焊接顺序不合理。

主梁环形焊接不对称，横隔板焊接随意，未按规定明确焊接顺序，使应力伸张，收缩变形不均匀，或采取油顶时未对称布置。

3.2钢结构拱桥线性控制要点
（1）制定详细的可指导施工的支撑系统方案，并经专家论证通过，支撑系统在实施过程中，应注重基础及各受力构件的处置，减少沉
降，同时在钢梁安装前，及时进行预压处理，进一步加强基础处理，避免在钢结构桥梁主体安装过程中出现沉降位移，与原方案位置出现较大偏差。

（2）合理选择安装时间：钢结构主拱、主梁、吊杆等每个分段定位组装应选择在温度较低时进行，夏季应该在每天上午或阴天进行，减少高温对钢箱梁安装的影响，冬季应选择不低于5摄氏度进行，同时进行长度方向温度补偿，由于钢梁受日照时间较长，存在较大温差，所以测量箱梁长度时，同时测量环境温度和钢梁温度，并对其长度进行温度修正。

（3）选择固定统一的控制网，钢梁的线型控制包括纵向、横向和竖向线型控制，同时在安装过程中监测应及时跟进，对出现偏差情况应及时提出调整措施。

（4）钢梁的焊接应对称焊接，即以桥中心线为对称线，两边同时、同方向施焊底板、顶板、腹板，避免出现不对称安装，同时，在桥梁主体结构安装完成，拆除支撑体系的过程中，也应采取对称拆除的方法进行拆除。

结语
节段整体预制拼装的施工方法，减少了施工现场作业的工程量，提高了拱圈施工过程中的横向安全系数，降低了安全风险；采用千斤顶调整，拱圈定位迅速准确，吊装时间短，节约了工期。

钢结构桥梁在架设后的实际线型与设计的桥梁线型偏差最小，成为钢结构桥梁安装控制技术的关键所在。

钢梁线型偏差过大，使得桥梁实际的受力与设计计算受力不一致，进一步影响桥梁结构的安全性.因此，在钢结构桥梁施工过程中，应采取相关措施，进一步加强对桥梁线性控制，防止出现线性偏差，影响桥梁的安全性和耐久性。

参考文献
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