悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工控制技术

浅析悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工控制技术

【摘要】本文在借鉴连续刚构桥、斜拉桥和其他桥梁的悬臂施工方法及其施工控制理论的基础上，针对拱桥挂篮悬臂浇筑混凝土拱圈的受力特点，开展了施工控制理论分析，从而实现应力和线形进行双向控制。

【关键词】拱桥；悬臂浇筑；施工控制；应力；线形

0 前言

悬臂浇筑施工方法在国内应用较少，该施工方法具有不受地形条件限制、施工方便、结构简洁、后期维护少、维修简便、整体性好（抗风、抗震性能好）等优点，对促进我国西部交通发展、丰富我国拱桥的施工工艺等具有很大的现实意义。然而悬臂浇筑施工法在施工过程中结构要经过多次体系转换，结构内力变化较大，也加大了施工控制的难度，为了推进我国大跨度拱桥的建设进程，开展悬臂浇筑施工方法的控制研究相当重要。

1 桥梁施工控制概述

施工控制主要是指在施工的过程中为了达成某种特定状态而采取的计算分析方法和措施，借用工程控制论的理论框架大体上可以分为开环施工控制、闭环施工控制以及自适应施工控制。施工控制理论方法包括无应力状态、倒退分析法、前进分析法等结构分析方法。桥梁施工控制实际上是施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程，其目的在于使得结构能按预期的状态顺利施工完成。对各种误差进行识别、分析、调整，从而对结构未来状态做出预测

是施工控制的核心任务。在悬臂浇筑的拱桥中，浇筑完成后发现拱段出现的误差，只能通过下一段立模标高进行调整，而立模标高往往通过张拉扣索力进行调整。若能以拱桥最终桥梁成型状态作为目标状态，对索力大小进行准确的预测，则能在施工控制中给定准确的预抬量，从而减小误差和调整工序，最终使得结构满足设计线形。在悬臂浇筑拱桥当中监测方法有：结构截面应力监测、温度监测结构几何形态监测、缆索力监测。相应的系统为结构应力监测、温度变化监测结构设计参数监测、几何状态参数监测、缆索应力监测。

2 桥梁施工控制的目的与流程

施工控制的目的主要有两个：首先是确保施工时结构的可靠度和安全性，其次是成桥线形和受力尽可能符合设计要求。达到施工监测两个目的必须包括应力稳定控制、应力控制和变形控制。

桥梁施工控制的基本流程是，先划分施工阶段并进行施工模拟分析和结构状态估计，然后开展施工监测并进行实际施工状态与控制目标的误差分析，若实际和控制目标吻合的较好，无需调整否则应进行施工参数调整，再估计结构状态。具体流程如图1施工控制流程图所示。

3 挂篮悬臂浇筑混凝土拱圈受力分析

挂篮悬臂浇筑施工分为两种，拱桥塔架斜拉扣挂悬臂浇筑法是一种由扣索、塔、拱圈三种基本结构组成的组合结构，悬臂桁架浇筑法是将桁式概念应用于拱桥的施工当中，由拱圈、立柱与索、上拉杆（用桥面梁，或用临时上拉杆）共同组成整体受力结构[1]。

挂篮悬臂浇筑混凝土拱桥的施工方法与混凝土斜拉桥悬臂施工

有许多相似之处，但两者在受力方面存在很大的区别。在钢筋混凝土拱桥悬臂浇注过程中，拱圈结构的内力和线形受临时扣索的影响较大，由于主拱圈中未设置预应力钢束，混凝土拉应力不易控制，因此索力的不合理或微调都有可能导致拱圈结构的开裂，这是钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工控制中的一个难点[2-3]。

4 悬臂浇筑拱桥施工控制

悬臂浇筑的拱桥施工大致分为两个阶段，即主拱圈形成和拱上建筑形成两个阶段[4]。在其施工过程中，施工控制首先应确保安全，即施工中的稳定分析。若结构失稳将造成灾难性后果。由于悬臂浇筑拱桥的扣塔将承受巨大的竖向力，稳定分析时要计入扣塔模型，而且在施工中随时监控其扣塔变形和扣塔应力，以防局部失稳。在满足稳定性的前提下对结构的应力和变形进行双控。由于拱桥一旦合龙就无法再调整其成拱线形，所以对于第一阶段（主拱圈形成）要进行足够严格的线形控制。悬臂浇筑拱桥因其一次浇筑完整个截面，其自重作用大，所以在形成拱的过程中拱圈的应力较大，在施工中确保跟踪监测拱圈应力，以防开裂。特别在浇筑混凝土时候，混凝土湿重将引起拱圈产生较大的变形，拱脚处的应力需要特别注意。另外采用挂篮悬臂浇筑施工法中的扣索应力也十分大，首先在施工模拟分析中要确保扣索应力要有一定的安全储备，以防断裂。在施工监控中也要实测其应力大小，以确保达到计算张拉扣索力大小，从而确保拱段预抬量准确。总之悬臂浇筑施工时要从稳定、线

形、应力三个方面进行施工监控，以确保施工时结构的可靠度和安全性，以及成桥线形和受力尽可能符合设计要求。

5 结语

本文在借鉴连续刚构桥、斜拉桥和其他桥梁的悬臂施工方法及其施工控制理论的基础上，针对挂篮悬臂浇筑混凝土拱圈的受力特点，得出拱桥挂篮悬臂浇筑在施工控制中，应力控制为重点，施工过程中拱圈的应力较大，特别在浇筑混凝土时候，混凝土湿重将引起拱圈产生较大的变形，拱脚处的应力需要特别注意，因而在监控中要确保跟踪监测拱圈应力，最后针对其受力特点，提出施工控制要求。

【参考文献】

[1]楼庄鸿.楼庄鸿桥梁论文集[c].北京：人民交通出版社，2004.

[2]林广元.悬臂施工大跨度混凝上拱桥的发展[j].国外桥梁，1981（03）：22-30.

[3]周叶军.悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥最优扣索索力计算方法研

究[d].西南交通大学，2008.

[4]李晓斌.大跨度钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工控制与模型试

验研究[d].西南交通大学，2008.

[责任编辑：杨扬]