大跨度外傾式非對(duì)稱系桿拱橋施工監(jiān)控研究

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1、38世界橋梁2013，41(3)大跨度外傾式非對(duì)稱系桿拱橋施工監(jiān)控研究趙建(1．中鐵大橋局集團(tuán)橋科院有限公司，湖北武漢430034；2．橋梁結(jié)構(gòu)安全與健康湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430034)摘要：南寧大橋?yàn)橹骺?00m的外傾式非對(duì)稱系桿拱橋，鋼拱肋和鋼箱梁采用“先拱后梁、無支架纜索吊裝”施工方案。為確保結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全，并使其成橋內(nèi)力及線形符合設(shè)計(jì)要求，通過建立有限元模型進(jìn)行施工過程的分階段計(jì)算，并對(duì)施工過程中混凝土拱肋、鋼拱肋、鋼箱梁及塔架的應(yīng)力和位移，承臺(tái)的沉降，扣錨索、橫拉索、吊桿、系桿、主纜及起重索的索力等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。施工監(jiān)控結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形

2、均滿足設(shè)計(jì)要求，與設(shè)計(jì)理想狀態(tài)吻合較好；整個(gè)過程安全可控。關(guān)鍵詞：系桿拱橋；外傾式拱肋；纜索吊裝；施工監(jiān)控；有限元法中圖分類號(hào)：U448．22文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671—7767(2013)03—0038—051前言近年來，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，城市景觀化程度不斷提高，各種造型美觀的拱橋應(yīng)運(yùn)而生，其中大跨度外傾式非對(duì)稱系桿拱橋，結(jié)構(gòu)新穎，造型獨(dú)特。然而對(duì)施工工藝和受力情況復(fù)雜的空間拱橋，理想的幾何線形與合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)，而且還依賴于科學(xué)合理的施工方法和程序。如何對(duì)施工過程進(jìn)行有效地控制，在成橋時(shí)得到符合設(shè)計(jì)的線形和正確的受力狀態(tài)是非常關(guān)鍵的問題。本文結(jié)

3、合南寧大橋工程實(shí)例，對(duì)大跨度外傾式非對(duì)圖1南寧大橋結(jié)構(gòu)組成示意稱系桿拱橋“先拱后梁、無支架纜索吊裝”施工過程拱肋全拱計(jì)算矢高82．92m，折算矢跨比為1／3．62，中不對(duì)稱鋼箱拱和曲線鋼箱梁吊裝等進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)拱平面與水平面的夾角為69．71559。；西側(cè)拱肋全測(cè)，確保大橋施工過程的安全性。拱計(jì)算矢高86．74m，折算矢跨比為1／3．46，拱平面與水平面的夾角為66．54158。。鋼箱拱肋箱高5．6～2工程概況10．008m、箱寬7．4m或7．408m(鋼一混結(jié)合段)，南寧大橋?yàn)橹骺?00m的大跨度曲線梁非對(duì)最長(zhǎng)吊裝節(jié)段長(zhǎng)約21．15m，最大吊重約218t；混稱外傾拱橋，位于

4、半徑1500m的平曲線內(nèi)，由混凝凝土拱肋寬7．5m，拱肋高度由1O．1m漸變至14．6土拱肋、2條向外傾斜的鋼箱拱肋、橋面曲線式鋼箱m，標(biāo)準(zhǔn)壁厚80cm。梁、外傾斜的吊桿、曲線式系桿及肋間平臺(tái)共同構(gòu)成全橋共設(shè)置吊桿52組，吊距約9m(吊桿編號(hào)1個(gè)三維的空間結(jié)構(gòu)體系(見圖1)，承擔(dān)結(jié)構(gòu)的全部從肋間平臺(tái)向跨中為1～13)，每組由2束鍍鋅平行荷載；因減少了橫撐，整個(gè)結(jié)構(gòu)所有平衡關(guān)系中，拱鋼絲束組成雙吊桿體系；兩側(cè)吊桿分別沿橫橋向傾平面外的平衡、主梁橫向分力的平衡與常規(guī)拱橋有斜，并位于同一平面內(nèi)。所不同口]。主梁為彎曲封閉式鋼箱梁，梁寬35m，梁高3．5鋼箱拱肋與混凝土拱肋均為單

5、箱單室等寬變高m。梁段長(zhǎng)9m，最大吊重140t。矩形截面；東(下游)、西(上游)側(cè)鋼箱拱肋各分為全橋共設(shè)置直系桿16束，彎系桿16束，每束均15個(gè)節(jié)段，南、北對(duì)稱安裝各7個(gè)節(jié)段，編號(hào)分別為由24根聲15．2mm鋼絞線組成。系桿的作用除了E1～E7、W1～W7，中間段E8、W8為合龍段。東側(cè)平衡拱肋產(chǎn)生的水平推力之外，還必須平衡吊桿產(chǎn)收稿日期：2013—03—20作者簡(jiǎn)介：趙建(1966一)，男，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士(E—mail：xcdqjlb@126．corn)。大跨度外傾式非對(duì)稱系桿拱橋施工監(jiān)控研究趙建39生的主梁橫向分力，在

6、平面內(nèi)彎曲布置，鋼箱梁內(nèi)相空間桿系模型，其中混凝土拱肋、鋼箱拱、主梁均采應(yīng)設(shè)置系桿轉(zhuǎn)向裝置。用考慮剪切變形的梁?jiǎn)卧M，扣錨索、橫拉索、風(fēng)纜、臨時(shí)系桿、臨時(shí)吊桿均采用只受拉桁架單元模3施工方案擬，永久系桿和永久吊桿采用普通桁架單元模擬，肋拱肋架設(shè)采用“纜索吊機(jī)吊裝，斜拉扣掛”方案。問橫墻采用板單元模擬?？鬯蜋M梁按實(shí)際結(jié)構(gòu)布除合龍段外，每段拱肋前端都通過1束鋼絞線(扣置，采用梁?jiǎn)卧M。全橋共17497個(gè)單元，5965索)扣在塔架上，塔架背面用另一束鋼絞線(錨索)錨個(gè)節(jié)點(diǎn)。單元離散圖如圖2所示。固到扣索地壟上。扣索和錨索在塔架上通過鋼箱錨模型考慮了鋼箱拱的吊裝過程：上、下

7、游拱肋分梁連接。全橋扣索、錨索各28根。為了維持拱肋的別按跨中起吊、就位起吊、單側(cè)安裝，再同步張拉扣空問形態(tài)，從2號(hào)～7號(hào)節(jié)段，用鋼絞線在上、下游錨索，共劃分為110個(gè)施工控制計(jì)算工況。拱肋之間設(shè)置了臨時(shí)橫向?qū)?，南、北?2根，每4．1施工監(jiān)測(cè)拼裝完1對(duì)節(jié)段即安裝并張拉1根。另外，在3號(hào)、施工監(jiān)測(cè)就是通過在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立的測(cè)量體5號(hào)、7號(hào)節(jié)段上用鋼絲繩設(shè)置了側(cè)向纜風(fēng)索，錨固系，對(duì)施工過程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移和溫度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在地面或水中，共12根。跟蹤測(cè)量，為施工監(jiān)控工作提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。通過對(duì)主梁架設(shè)采用“纜索吊機(jī)吊裝，拱肋支承”方