钢筋混凝土箱形拱桥施工控制_李建华

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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。
混凝 土 的 弹 性 模 量、容 重 采 用 现 场 实 测 值 作 为 计 算 参 数 ,预 拱 度 计 算 考 虑 了 扣 索 变 形 、施 工 荷 载 和 拱上结构加载顺序、混 凝 土 收 缩 徐 变 以 及 温 度 变 化 等因素。
3 施 工 控 制 计 算 该桥施工监控计算采用倒装-正装计算法。即
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 。
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
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。
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。
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 。
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。
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


- 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
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 。

+3 175.870 169
- 189.823 226



- 175.945 181
+5 189.806 226
- 197.363 263



- 175.881 180
-15 189.650 53
- 197.206 143
- 175.794
- 189.613
0 197.116
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)。
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世 界 桥 梁 2013,41(4)
采用桥梁结构计算软件桥梁博士进行结构分 析,同 时 采 用 有 限 元 分 析 软 件 MIDAS 进 行 复 核。 结构计算采用设计确定的成桥状态作为初始状态。 设拱座处为固定铰 支 座,采 用 平 面 杆 系 有 限 元 法 进 行计算分析,拱轴线 采 用 制 造 拱 轴 线 即 含 预 拱 度 的 拱轴线,将拱箱横 隔 板、扣 点、中 间 接 头 等 处 作 为 划 分单元的控制节点,建 立 主 拱 圈 单 肋 拱 吊 装 施 工 的 结构计算模型,如 图 3 所 示。 图 中 扣 索 单 元 从 左 至 右的编号为 KS1、KS2、KS3、KS3′、KS2′、KS1′。 吊 装施工计 算 模 型 共 划 分 134 个 单 元、124 个 节 点。 其 中 ,主 拱 圈 部 分 划 分 62 个 单 元 、63 个 节 点 。
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
Baidu Nhomakorabea

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
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 。
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。
2-1 175.761 176.043 282
2-2 189.580 -

2-3 197.100 -

顶段



2-1′ 175.701 175.912 211
2-2′ 189.597 -

2-3′ 197.063 -

-5 175.928 167
- 189.964 384





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:
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。
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