大跨度外傾式非對稱系桿拱橋施工監(jiān)控研究

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1、38世界橋梁2013，41(3)大跨度外傾式非對稱系桿拱橋施工監(jiān)控研究趙建(1．中鐵大橋局集團橋科院有限公司，湖北武漢430034；2．橋梁結(jié)構(gòu)安全與健康湖北省重點實驗室，湖北武漢430034)摘要：南寧大橋為主跨300m的外傾式非對稱系桿拱橋，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)力及線形符合設計要求，通過建立有限元模型進行施工過程的分階段計算，并對施工過程中混凝土拱肋、鋼拱肋、鋼箱梁及塔架的應力和位移，承臺的沉降，扣錨索、橫拉索、吊桿、系桿、主纜及起重索的索力等進行現(xiàn)場監(jiān)控。施工監(jiān)控結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形

2、均滿足設計要求，與設計理想狀態(tài)吻合較好；整個過程安全可控。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：U448．22文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2013)03—0038—051前言近年來，隨著經(jīng)濟技術(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運而生，其中大跨度外傾式非對稱系桿拱橋，結(jié)構(gòu)新穎，造型獨特。然而對施工工藝和受力情況復雜的空間拱橋，理想的幾何線形與合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設計有關(guān)，而且還依賴于科學合理的施工方法和程序。如何對施工過程進行有效地控制，在成橋時得到符合設計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、合南寧大橋工程實例，對大跨度外傾式非對圖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算矢高82．92m，折算矢跨比為1／3．62，中不對稱鋼箱拱和曲線鋼箱梁吊裝等進行監(jiān)控監(jiān)拱平面與水平面的夾角為69．71559。；西側(cè)拱肋全測，確保大橋施工過程的安全性。拱計算矢高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)，南寧大橋為主跨300m的大跨度曲線梁非對最長吊裝節(jié)段長約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，標準壁厚80cm。梁、外傾斜的吊桿、曲線式系桿及肋間平臺共同構(gòu)成全橋共設置吊桿52組，吊距約9m(吊桿編號1個三維的空間結(jié)構(gòu)體系(見圖1)，承擔結(jié)構(gòu)的全部從肋間平臺向跨中為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置直系桿16束，彎系桿16束，每束均15個節(jié)段，南、北對稱安裝各7個節(jié)段，編號分別為由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作者簡介：趙建(1966一)，男，高級工程師，1989年畢業(yè)于西南交通大學橋梁工程專業(yè)，工學學士(E—mail：xcdqjlb@126．corn)。大跨度外傾式非對稱系桿拱橋施工監(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、主梁均采應設置系桿轉(zhuǎn)向裝置。用考慮剪切變形的梁單元模擬，扣錨索、橫拉索、風纜、臨時系桿、臨時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，肋拱肋架設采用“纜索吊機吊裝，斜拉扣掛”方案。問橫墻采用板單元模擬?？鬯蜋M梁按實際結(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，采用梁單元模擬。全橋共17497個單元，5965索)扣在塔架上，塔架背面用另一束鋼絞線(錨索)錨個節(jié)點。單元離散圖如圖2所示。固到扣索地壟上?？鬯骱湾^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～7號節(jié)段，用鋼絞線在上、下游錨索，共劃分為110個施工控制計算工況。拱肋之間設置了臨時橫向?qū)?，南、北?2根，每4．1施工監(jiān)測拼裝完1對節(jié)段即安裝并張拉1根。另外，在3號、施工監(jiān)測就是通過在施工現(xiàn)場設立的測量體5號、7號節(jié)段上用鋼絲繩設置了側(cè)向纜風索，錨固系，對施工過程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移和溫度進行現(xiàn)場在地面或水中，共12根。跟蹤測量，為施工監(jiān)控工作提供實測數(shù)據(jù)。通過對主梁架設采用“纜索吊機吊裝，拱肋支承”方