大跨径钢管混凝土拱桥施工技术

大跨径钢管混凝土拱桥施工技术

作者：李清华

来源：《城市建设理论研究》2013年第20期

摘要：大跨径钢管混凝土拱桥具有优点，比如说，美观，承受力大，省材料等。大跨径钢管混凝土拱桥是大跨度拱桥的一种非常美观，客观，具有很大经济效益的结构。随着经济的迅速发展，建筑师的素质广泛的提高，这种技术广泛的应用在桥梁的建设工程中。但是这种大跨径钢管混凝土拱桥的设计技术要求很高。由于它的施工难度很大，技术要求很高，施工程序很多等原因。本文结合某钢管混凝土拱桥施工的实践介绍大跨度钢管混凝土拱桥的施工技术。采用无支架统索吊装斜拉扣挂施工方法对大跨径钢管混麓土拱桥进行拱肋安装时，对拱肋安装标南和索力精度要求较高。

关键词：钢管混凝土 拱桥境索吊 拱桥施工技术 中图分类号： TU37文献标识码：A 文章编号：

钢管混凝土出现于19世纪80年代，主要是指钢管内填素混凝土的圆形钢管混凝土结构。一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用，使核心混凝土具有更高的抗压强度和塑性变形的能力，将钢材和混凝土有机地组合起来。并且通过钢管紧箍力的作用，使核心混凝土处于三向受压的状态，与拱桥的拱圈以承受轴向压力为主的特性相结合，使钢管和混凝土的材辩特性得以更充分的发挥．

1.监控测点的布置 1.1拱肋测点的布置

确定测点(控制点)时，测站相应地选在钢管拱上弦管的最上缘、下弦管的最下缘点。由于南泥渡大桥的每条拱肋有12个节段，每个拱肋刚度较大，拱肋节段内各点的相对变化较小，因此，将每个拱肋节段和拱脚处都作为一个测站点，在钢管拱上共建立52个测站控制点。在每一个测点横断面上，分别布置了应变片(即每一个断面布置了4个应变片)，用来实测钢管拱的应力大小。同时在这些横断面的外侧钢管内布置了混凝土应变砖(即每一个横断面4个测点)，用来实测混凝土的应变大小。在拱顶等4个断面的内部或外面均布置了测温装置，用来确定主要断面的温度。 1.2塔架测点的布置

除在钢管拱肋的控制断面布置应变片外，在塔架(固定支承)根部内、外两侧也应分别合理布置应变传感器。其目的一是为了保证钢管拱控制断面的应变满足设计要求，同时通过塔架根部的应变来反映塔架(塔／扣一体化结构)的强度和塔顶位移。i：i大的塔顶位移不但会使塔架

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根部的弯曲应力剧增，而且会使钢管拱肋的标高无法精确控制。应变读数一般选在某一节段安装完毕后进行。有时，当工况发生变化时(如临时调整扣索索力、调节轴线等)，监测人员也随之跟踪测量，报告钢管拱相应观察断面的应力状况。在钢管拱合龙期间和泵送混凝土期间，监测人员全天候跟踪读数，及时报告各测点的应力状况，从而保证了钢管拱的安全合龙和泵送混凝土顺利进行。 2.扣索动态调整

实际施工过程中，单肋钢管拱是分很多节段吊装完成的。如果每次吊装后都对扣索进行调整(特别是后期对多组扣索进行同步调整)，其工作量是很大的。若将一次张拉法与扣素动态调整技术结合来，即分阶段调整扣索。每3至4段钢管拱分为一组，安装前计算出钢管裸拱线形基础之上的施工预抬值，初步安装就位(在节段不多的情下，可保证结果的可靠性X然后再对各扣做一次动态调整。从某一吊装阶段来看是一次张拉，而从整个施工过程中来看是扣索动态调整。这种扣索动态调整方法既实用、又可行，具有工程实际意义。 拱肋合龙

拱肋的安装合龙容易受温度影响，特别是在日出日落时表现尤其严重。故拱肋合龙时，在拱顶处左右半跨间各留有96ram缝隙(即拱顶接头处左右楔槽间净距)，通过楔入楔体并拧紧螺杆实现合龙。南里渡大桥合龙瞬间选择在清晨，合龙时温度不高于20。C，亦不得低于15℃。合龙后，通过拱顶接头调力装置调整上下弦内力和拱轴线，使各扣点标高与设计值达到最佳吻合。

4.大跨径钢管混凝土拱桥常用的施工方法主要有缆索吊装和转体施工法。下面简单的介绍一下：

无支架缆索吊装法介绍

缆索吊装悬拼施工方法是大跨度拱桥施工的主要方法之一．由于该技术中采用了高强度、低松弛、张拉行程控制准确的预应力钢铰线作为拱肋悬臂拼装的扣索，使得拱肋的线形控制相对容易。千斤顶钢绞线斜拉扣挂法完成拱肋悬拼合龙的基本程序为： (1)在地面或工厂制作拱肋段，

(2)用缆索起重机或其它帆具把拱肋段吊至跨间。

(3)用钢绞线或高强钢丝把拱肋段扣挂在指定位置。甩千斤顶在锚锭上施力收紧或放松； (4)第一段拱肋与拱座铰结．以后每扣挂一段立即与前段固结；

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(5)重复上述(1)一(5)步，待所有拱肋悬拼合龙完成后，分次、对称放松所有扣索，就完成了全跨拱肋的悬拼合龙工作 4.1无支架缆索吊装法优势

利用千斤顶钢绞线斜拉扣挂架设工艺，有如下技术优势：

（1）利用千斤顶钢绞线斜拉扣挂架设方法有很多中，而且这种方法使用的工具少，时间较短，人力资源少，节约了人力物力，最大限度的实现降级效益最大化。而且可以解决很对技术上的难题。

（2)千斤顶钢绞线斜拉扣挂架设方法设备简便，轻巧，安全，可靠，比较易于操作。节省时间，节约资源。

(3)千斤顶钢绞线斜拉扣挂架设方法，较好地解决了用卷扬机钢丝绳悬拼架设法存在的问题。

4.2 缆索吊装索力计算方法

在无支架缆索吊装斜拉扣挂施工方法中，索力直接关系着成桥线形．对于扣素索力的计算有多种方法，根据基本理论的不同可以分为：解析法和数值法。解析法包括力矩平衡法、零弯矩法．弹性一刚性支承法等t数值法包括零位移法、有限元法等。力矩平衡法⋯是指在该钢管混凝土拱桥施工过程中，假设每段钢骨架刚度相对于扣索刚度为极大值，各段钢骨架之间的联接按照铰接考虑，各段钢骨架结构重力加上施工荷载。吊装拱顶时．考虑有25％一50％的重量力作用在最大悬臂段端头。

零弯矩法121由重庆交通大学周水兴教授提出，指在力矩平衡法的基础上，通过积分求解拱肋在自重作用下对接头位置的弯矩，采用节点力系平衡原理，逐段递推求解索力。零弯矩法能够使拱脚处于无弯矩状态，控制住拱脚的应力。弹性一刚性支承法13J是指在按照施工阶段建立计算模型时，将当前吊装节段的扣索模拟为刚性支承．已施工节段的扣索模拟为弹性支承。该方法能同时计算扣索索力和标高预抬量．

零位移法l”，是指在索力计算过程中以考虑预拱度后的设计拱轴线作为调索的标准线形，将扣索扣点直接简化成支座，约束扣点位移。在整个施工过程中始终保持扣点位置的位移为零，因此称为“零位移法”。优化分析法⋯是指在扣索索力计算过程中，同时考虑拱肋线形和拱肋的内力情况，通过将优化分析理论引入拱肋索力计算过程来求解最优索力的一种方法．优化设计中，评价。优”与否的标准称为目标函数，以变量彤式参与结构优化分析的称为设计变量，设计中应遵守的几何、强度及度等条件称为约束条件． 结语:

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(1)缆索吊装施工具有使用机具少、扣索钢绞线可回收使用，并能解决大跨度拱桥节段悬拼、扣索系统操作复杂、拱轴线难于控制，风险大等难题。

(2)该技术具有设备简单、轻巧、安全、可靠，操作方便，悬拼过程稳定性好。合龙精度高、快捷的优点，但需要准确的索力张拉值和预抬值，与施工控制紧密结合。

(3)可以将一次帐拉法引入到缆索吊装中，不需要调索，大大降低风险与缩短工期，经济效益显著． 参考文献:

【1】郑皆连．徐风云。唐柏石等．广西邕宁邕江大桥千斤顶斜拉扣挂悬拼架设钢骨拱桁架施工仿真计算方法【C】．中国公路学会桥梁和结构工程学会1996年桥梁学术论文集．北京：人民交通出版社，1996．214～228．

【2】周水兴．大跨度钢管混凝土拱桥拱肋少支架安装法【J1．徐州建筑职业技术学院学报，2005，5(3)．1～3．

【3】郑春玲，雷霆．菜钢管拱桥拱肋悬拼中的扣索计算⋯．桥梁建设，200l(4)，35-37． 【4】田仲初．陈得良，颜东煌等．大跨度拱桥拱圈拼装过程中扣索索力和标高预抬量的确定【J】．铁道学报，2004，26(3)。8l一87．

【5】张克波，王国俊．大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装中的扣索索力计算【J】．长沙理工大学学报，2005，2(4)，17—21