大跨度钢管混凝土拱桥拱肋少支架安装法

第５卷第３期徐州建筑职业技术学院学报ｖ。

１．５№．３２００５年９月ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＸＵＺＨＯＵＩＮＳＴＩＴＵＴＥ０ＦＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＡＬＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＳｅｐ．２００５大跨度钢管混凝土拱桥拱肋少支架安装法周水兴（重庆交通学院桥梁及结构工程系，重庆４０００７４）摘要：结合实际工程介绍了少支架安装法在大跨度钢管混凝土拱桥中的应用，着重分析说明了在安装过程中预抬高量计算、地基沉陷以及各节段间标高控制方法．实践证明，少支架法安装大跨度钢管混凝土拱桥是合理的，不仅安全稳定性好，而且施工快、费用低．关键词：钢管混凝土拱桥；少支架法；拱肋安装；施工控制中图分类号：Ｕ４４５．４６文献标识码：Ａ文章编号：１００９—８９９２（２００５）０３—０００１一０３ＥｒｅｃｔｉｏｎｏｆＲｉｂｓｏｎＬａｒｇｅ—ＳｐａｎＣＦＳＴＡｒｃｈＢ“ｄｇｅｓｗｉｔｈＭｅｔｈｏｄ０ｆＬｉｍｉｔｅｄＢｒａｃｋｅｔｓＺＨＯＵＳ＾甜ｉ—ｚｉ咒ｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｒｉｄｇｅＷｏｒｋａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｊｅｃｔ，ａｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃａｔｉｏｎｉｓｍａｄｅｏｎｔｈｅａｐｐｈｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｌｉｍｉｔｅｄｂｒａｃｋｅｔｓｏｎｌａｒｇｅ—ｓｐａｎＣＦＳＴａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｓ，ａｎｄａｎｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｉｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｃａｍｂｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｏｆｓｕｂｇｒａｄｅａｎｄｔｈｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｔｈｅｐａｎｅｌｊｏｉｎｔｓｉｎｔｈｅｅｒｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｔｉｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｏｅｒｅｃｔｒｉｂｓｏｎ１ａｒｇｅ—ｓｐａｎＣＦＳＴａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｓｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ１ｉｍｉｔｅｄｂｒａｃｋｅｔｓ，ｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｐｒｉｏｒｉｔｙｏｆｈｉｇｈｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｓｔａ—ｂｉｌｉｔｙ，ｑｕｉｃｋｎｅｓｓａｎｄ１０ｗｃｏｓｔｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＦＳＴａｒｃｈｂｒｉｄｇｅ；ｍｅｔｈｏｄｏｆｌｉｍｉｔｅｄｂｒａｃｋｅｔｓ；ｅｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｒｃｈｒｉｂｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｎｎｔｒｏｌ钢管混凝土拱桥拱肋的安装常用无支架缆索吊装法和转体施工法［１］，这两种方法主要用于跨越山谷、大江大河等不适宜搭设支架或根本无法搭设支架的场合．其特点是需要专业的施工队伍，施工难度大，技术要求严，费用较高．在拱肋离地面不高或桥下水位不深，通过缩窄河道可以留有足够开阔平整的场地的情况下，可采用少支架法安装，其特点是操作容易、技术要求低、拱肋节段标高易控制收稿日期：２００５一０６—２２作者简介：周水兴（１９６７一），男，浙江嘉兴人，教授，主要从事桥梁设计理论与旧桥加固研究．且稳定性好，施工快捷，工程费用低．本文结合浙江省东阳市中山大桥的拱肋安装，主要介绍在安装过程中预抬高量计算、地基沉陷以及各节段间标高的控制方法．１拱肋的吊装及位置的调整对于拱肋的节装，少支架安装法是在各个节段接头处设置钢支架，用汽车吊、门架吊或浮吊安装．为便于调整每段拱肋的标高、平面位置和成拱后的落架，在支架顶部设置微调装置，一般用千斤顶、丝杠等．各支架在纵向及横向设缆风索以保证　万方数据万方数据徐州建筑职业技术学院学报第５卷支架的整体稳定性．如图１所示．图ｌ少支架安装法示意Ｆｉｇ．１ＳｋｅｔｃｈｏｆｅｒｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄＯｆｌｉｍｉｔｅｄｂｒａｃｋｅｔｓ２安装过程中的施工控制２．１施工控制的内容少支架安装法吊装拱肋成拱的主要控制任务是拱肋节段的线形（标高）控制、稳定性控制（包括支架稳定性）和应力控制．对于拱肋的稳定性是比较容易得到保证，主要是控制拱肋的标高和监控钢管拱肋控制截面处的应力．２．２拱肋的预抬高量计算预抬高量的计算是拱肋线形控制的一个重要内容，考虑的因素是否周全与合理，直接影响到合拢精度和拱肋线形［２］．对少支架法吊装拱肋的钢管混凝土拱桥，主要考虑的因素有地基沉降、支架弹性及非弹性变形等．对于地基的沉降量，一般根据地质勘测资料得到（对软弱地基，需要在拱肋安装前进行预压以减少拱肋吊装过程中的沉降量）；对于支架弹性变形，应根据支架的布置形式和结构尺寸，将所有节段重量和临时横联作用在支架上，计算支架的弹性变形值；对于非弹性变形，可根据支架的结构类型，参照其他支架的计算方法确定［３］．２．３拱肋节段标高的控制少支架法须将拱肋沿纵向划分为若干段，以减少节段安装自重力．这样就加大了施工控制的难度，因此要特别控制好接头高程和轴线位置．随着拱肋节段和横系梁的不断安装，支架、地基会发生变形，引起拱肋高程的不断变化．对此，我们提出了任意状态下拱肋轴线高程控制算法［４］．对于一个确定的拱轴线形，拱肋上任意两点之间的相对位置与几何关系是不变的，如图２中的拱肋，不论沿纵向划分为多少段，也不论绕１点如何旋转（在拱肋安装过程中拱脚处设置有临时铰），只要满足拱肋轴线线形，其弦位角的补角肛、屉，岛是不会改变的．利用这个关系，只需要知道上一节段的标高，便能惟一地计算出下一节段的控制标高．对图１所示的１＃、２＃、３＃、４＃等节点的坐标，可根据已知设计资料求出，不难计算出弦长Ｓ，、Ｓ：、Ｓ。

、Ｓ。

和高度＾。

、九：、矗。

、＾。

．再利用图中的几何关系，求出弦位角口。

、ａ：、口。

、口。

进而求得它们之间的余角向、屉、胁．显然，胁一ａ。

一口。

，同理＆一ａ。

一ａ。

．在节段安装过程中，由于受到支架变形的影响，为使合拢后的拱肋高程满足设计条件，须经常考虑有预抬高值，且该值随节段的安装过程而变化．即各点的高度＾。

、矗。

往往是变化的，但余角向、＆、陆和弦长Ｓ。

、Ｓ：、Ｓ。

、Ｓ。

是不变的（忽略拱肋弹性变形）．如果已知前一节段变化后的标高位置为＾７ｉ，就能确定下一节段标高的位置＾７斗。

，如图２．如已知１＃节段的标高为＾７。

，则２＃节段的标高＾７。

的计算式为＾７２一＾７１＋Ｓ２×ｓｉｎ（ａ’ｌ一儡）．（１）０图２拱肋标高控制计算Ｆｉｇ．２Ｃａｌｃｕｌａｔｉ蚰ｏｆｅｌｅｖａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｒｃｈｒｉｂｓ３中山大桥拱肋少支架安装法３．１大桥概况浙江省东阳市中山大桥是一座主跨为１６０ｍ的中承式钢管混凝土拱桥．主拱为桁架式钢管拱，拱肋高３．４ｍ，宽１．７ｍ，主弦杆为垂７５０×１４ｍｍ，上下弦杆之间用垂３００×１０ｍｍ无缝钢管腹杆连成空间桁架．两片拱肋中心间距１７．０５ｍ，全桥共设５道横联．桥面设计荷载：汽一２０（城一Ａ级），挂一１００级，人群３．５ｋＮ／ｍ２．桥面宽度为：２×［ｏ．２５ｍ（栏杆）＋２．５ｍ（人行道）＋３．５ｍ（非机动车道）＋２．ｏｍ（拱肋及分隔带）＋１５．ｏｍ／２（车道）］一３１．５ｍ．按原有设计，每条拱肋分５个大段，其中拱脚段又分为２个小段，到工地再组拼成一个大段安装．施工时因受到吊机吊重限制，分７个节段安装，图３所示．主拱预拱度艿一１３．２ｃｍ，按二次抛物线分配．图３中山大桥拱肋节段示意Ｆｉ吕３ＳｋｅｌｃｈｏｆｔｈｅｒｉｂｐａｎｅｌｊｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅＺｈＯｎｇｓｈａｎＢｒｉｄｇｅ　万方数据万方数据第３期周水兴：大跨度钢管混凝土拱桥拱肋少支架安装法３．２拱肋吊装方法及标高控制拱肋采用少支架法安装，汽车吊装．在每个支架上安装两台千斤顶，对节段标高进行微调．由于该桥施工控制中已经考虑了预抬高量，因此在实际施工中几乎没有对高程作调整．节段预抬高量包括支架的弹性和非弹性变形，以及地基变形．对支架的弹性变形，根据作用在支架的拱肋节段的重力、横联及临时荷载，运用材料力学方法计算；对支架的非弹性变形，参照施工单位的经验，考虑为３ｍｍ．对地基变形，应根据两岸地基条件，作不同处理．南岸因地质条件较好，考虑３ｍｍ的地基变形；北岸因临时填筑，没有夯实，虽考虑了１ｃｍ的变形，但是在实际施工时发现地基变形较大，后调整为２ｃｍ．据此，大桥南１＃节段预抬高量为ｏ．８ｃｍ，北岸１＃节段预抬高量为２．５ｃｍ．其他支架的预抬高量由各个节段之间的线形关系确定．该桥的各节段的控制高程及预抬高量见表１．全桥合拢落架后，各测点的实测高程及实测高程与理论值的差值见表２、表３．表ｌ拱肋节段各测点处标高与预抬高量Ｔａｂ．１Ｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄｃａｍｂｅｒ蚰ｔｈｅｓｕＩＨｖｅｙｓｔａｔｉ伽ｓｏｆｔｈｅｒｉｂｐａｎｅｌｊｏｉｎｔｓｍ表２上游实测高程及与理论值的差值Ｔａｂ．２Ｄ－ｖａｌｕｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｓ舭ｌｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｅｌｅｖａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｕｐｐｅｒｓｉｄｅ表中的拱肋高程实测值与理论值最大相差１．４ｃｍ，小于５．３ｃｍ的允许值，非常理想．从２００２年３月７日开始吊装到４月１５日上游合拢，合拢当日气温高达３０℃左右，合拢时的段长度比实际长度长２ｃｍ．５月７日下游合拢时，天气为阴天，合拢时的段长度比实际长度仅短１ｃｍ．整体合拢精度完全满足设计和施工规范要求．４结语少支架安装钢管混凝土拱肋的优点在于无需大型的吊装设备，拱轴线形容易控制，施工快捷，安全性高，且施工费用较低．据测算，采用少支架法安装比无支架缆索吊装法可节省近一半施工费用．参考文献：［１］王道斌，李华，武兰河．钢管混凝土拱桥施工技术综述［Ｊ］．国外桥梁，２００１，（１）：７１—７３．［２］交通部规划设计研究院．ＪＴＪ０４１—２０００公路桥涵施工技术规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００１．［３］周水兴，何兆益，邹毅松．路桥施工计算手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１．［４］周水兴．李炎．钢管混凝土拱桥多节段安装拱肋轴线标高控制计算口］．工程力学，２０００，（增刊）：５２３—５２９．　万方数据万方数据大跨度钢管混凝土拱桥拱肋少支架安装法作者：周水兴， ZHOU Shui-xing作者单位：重庆交通学院,桥梁及结构工程系,重庆,400074刊名：徐州建筑职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF XUZHOU INSTITUTE OF ARCHITECTURAL TECHNOLOGY 年，卷(期)：2005,5(3)被引用次数：2次1.王道斌;李华;武兰河钢管混凝土拱桥施工技术综述[期刊论文]-国外桥梁 2001(01)2.交通部规划设计研究院JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范 20013.周水兴;何兆益;邹毅松路桥施工计算手册 20014.周水兴;李炎钢管混凝土拱桥多节段安装拱肋轴线标高控制计算 2000(zk)1.韩凤萍大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装技术探讨[期刊论文]-科技创业家 2011(4)2.刘邵平特大跨径钢桁拱吊装索力计算方法探讨[期刊论文]-现代交通技术 2011(6)本文链接：/Periodical_xzjzzyjsxyxb200503001.aspx。