中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨（精选8篇）

篇1：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

中承式钢管砼桁架拱桥是采用新技术、新材料、新工艺设计施工的一种新型桥梁.本文仅就该类桥在运营中的养护技术问题进行一些粗浅的探讨和分析.

作 者：朱庆铖 韦建颖  作者单位：广西南宁高速公路管理处,广西,南宁,530022 刊 名：中国新技术新产品 英文刊名：CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年，卷(期)：2009 “”(14) 分类号：U4 关键词：中承式   钢管砼桁架拱桥   运营养护   技术  

 

篇2：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

白滩港大桥是一座主跨为90 m的下承式钢管混凝土系杆拱桥.其下部为钻孔灌注桩基础.文章论述了钢管混凝土拱桥设计施工方法、技术要点以及主要施工工艺等.

作 者：刁再@ 卢肇翔 李巍  作者单位：刁再@(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

卢肇翔(东北林业大学)

李巍(黑龙江省公路勘察设计院)

刊 名：黑龙江交通科技 英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG 年，卷(期)： 32(5) 分类号：U448.22 关键词：钢管拱   拱桥   施工技术  

篇3：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

中承式钢管砼桁架拱桥是采用新技术、新材料、新工艺设计施工的一种新型桥梁。该类桥是我国近十年来一种发展迅速的桥梁结构, 同其它桥梁一样, 作为跨越江河湖海的重要枢纽, 极大地促进了区域高速公路网的建设, 承担着重要的社会功能, 大大缓解了交通的压力。由于该类桥型较新, 在运营中也遇到了一些新的问题。本文仅对运营养护技术问题进行一些探讨。

1 常见病害

中承式钢管混凝土拱桥的最关键部位为吊杆。拱桥吊杆常采用钢绞体外索, 由防锈油脂和热挤PE双层防护, 外加防护罩。吊杆的上锚具为避免直接暴露在大气中, 常设置在拱肋弦杆内或缀板处。下端为固定锚具, 以方便拆卸更换。为避免人为因素对吊杆的损坏, 吊杆设有不锈钢护筒和减振圈。主桥横梁多采用预应力梁, 但部分桥拱肋与桥面系相交接处横梁为非预应力梁。

1.1 吊杆PE裂缝

管养单位曾发现S特大桥84条吊杆中有53条的PE防护层出现不同程度的裂缝。经核实其中有8条吊杆采用了不合格的PE塑料作防护, 导致桥梁运营不到一年即出现防护层断裂。随着时间的推移, 吊杆裂缝数量不断增加、裂缝宽度不断增大, 裂缝最多的1条吊杆开裂达32处。虽经管养单位进行局部封水处理, 但并不能根治此病害。

1.2 锚具积水

经过一段时间的通车运营, 中承式钢管砼桁架拱桥上下锚头外壳均出现不同程度的锈蚀且在下锚头的钢护筒中出现积水现象。

在L特大桥, 总共70根吊杆有61根吊杆下锚头的钢护筒积水, 积水数量最多的吊杆下锚头达到9700ml, 积水高度占钢护筒长度55.2%。另有4根吊杆下锚头的钢护筒无积水。该特大桥下锚头钢护筒外壳无黄油、无锈迹。

管养单位采取了水样 (1种为水色锈黄且有沉淀物, 1种为水色较清澈) 送检测单位进行水质分析。根据中华人民共和国行业标准《岩土工程勘察规范》 (GB50021-94) 分析, 表明水色锈黄的积水有较强的腐蚀性积水估计为雨水通过未完全密封的吊杆与钢护筒交接部位渗入钢护筒, 浸泡下锚头。管养单位打开了积水最严重的下锚头的底盖, 抠出了阻蚀密封剂, 露出了下锚头中的钢丝束的端头, 发现仅有微量的水, 钢丝束端头并未生锈。

1.3 主横梁裂缝

在对L特大桥进行经常检查时, 发现该桥H2、H3类主横梁 (其与钢管拱肋相交) 梁体出现多条竖向裂缝, 存在较为严重的安全隐患。通过邀请检测单位对发现裂缝的横梁进行检查, 发现该桥主跨第4、5、41、42号主横梁出现多条竖向裂缝。第4、42号主横梁为H2类横梁, 第5、41号主横梁为H3类横梁, 第4、5号主横梁在LZ岸一侧, 第41、42号主横梁在NN岸一侧。上述四片主横梁直接安装钢管拱肋上。经使用望远镜和桥检车观测, 第4、5、41、42号主横梁分别出现6、14、7、4条竖向裂缝, 其中第5号主横梁, 跨中位置出现的竖向裂缝贯穿腹板及梁底, 左端支点附近出现贯穿两侧腹板及顶板的裂缝, 宽度范围:0.22～0.23mm。见图1。

经初步分析和应急检测, 初步分析为4#、5#、41#、42#横梁为普通钢筋混凝土结构, 根据计算结果, 在极不利荷载组合三作用下即考虑降温作用下, 4#、5#、41#、42#横梁所承受的作用超过了该横梁允许值, 使得受拉区混凝土开裂。但超限数值不大, 而且与梁侧超宽裂缝方向不符, 不是梁侧超宽裂缝产生的主因, 而只是梁底裂缝产生的原因;梁侧产生超宽裂缝的主要原因, 根据模型计算结果分析为伸缩缝设置宽度不够或伸缩缝 (及伸缩缝下支座) 部分失效引起纵桥向水平推力过大产生过大弯矩而导致梁侧超宽裂缝产生。

2 运营养护

2.1 养护方案的制定

中承式钢管砼桁架拱桥的运营养护包括桥梁的运营养护管理、桥面的日常清扫、桥梁检查等工作。

中承式钢管拱桥日常养护除按照《公路桥涵养护规范》 (JTG H11-2004) 等规范执行外, 还应定期观测桥面标高、墩台身的高程、倾斜度、拱轴线、吊杆的变化;检查吊杆保护层是否有破损、老化、漏水;检查吊杆下缘桥面 (或横梁) 上是否有开裂、积水、草食现象;检查吊杆的上、下锚头是否保护完好, 打开防护罩检查是否有积水、密封剂是否完好, 锚头、锚板、螺牙是否生锈;检查钢管构件是否扭曲变形、局部损伤、焊缝边缘有否裂纹或脱开, 油漆层是否有裂纹、起皮、脱落, 构件是否腐蚀生锈;检查主拱圈的拱脚、L/4、3L/4、拱顶和拱上结构的变形, 以及混凝土开裂与钢筋锈蚀等缺损情况;检查混凝土横、纵梁有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀等。

2.2 桥梁日常养护工作

2.2.1 建立中承式钢管砼桁架拱桥养护管理工作制度。

2.2.2 在PE层上加焊盖帽, 防止雨水进一步渗入锚头。对已打开的锚头进行处理, 已锈蚀的锚头先除锈后涂刷SACI-8200渗透/密封剂, 停留24小时喷涂或刷涂SACI-8100R高性能柔性修补漆修补充填旧漆膜的缺损部分。最后用SACI-8100R作整体喷涂。整体覆盖层的干膜厚度为5～7mils。

2.2.3 每日安排专职养护工打扫桥面卫生, 保持桥面行车道、人行道、分离带、吊杆附近的清洁, 清理桥梁泄水管和伸缩缝内沉积物。每30日安排专职养护工清理和擦洗桥上的交通安全设施 (含轮廓标、反光道钉、标示牌、防眩板及航标灯等) 。

2.2.4 每一个月对所辖的中承式钢管拱桥吊杆保护层进行一次检查, 并填写检查情况记录表。

2.2.5 每半年对所辖的中承式钢管拱桥的拱轴线标高及下锚头底板标高进行一次测量, 并填写《中承式钢管拱桥高程测量比较表》。对测量出的标高、位移与设计、竣工时进行对比, 观察拱轴线等的变化。

2.2.6 每年对所辖的中承式钢管拱桥的上、下锚头抽样检查一次。

2.2.7 完成定期检查和《中国高速公路桥梁管理系统 (CEBMS) 》的内业数据采集及完善工作。

2.3 病害修复方案与实施

2.3.1 对吊杆进行维修和防水优化

对吊杆附件进行维修的主要方案为:拆卸已生锈的钢质锚头防护罩, 吊杆锚杯和螺母用除锈剂除锈, 拆卸锚杯端盖, 清除镦头间的残胶, 在镦头腔内涂黄油并按原样恢复, 吊杆锚杯和螺母涂黄油防锈, 装配可拆装式不锈钢锚头防护罩, 将横梁上的吊杆预埋管接长至高于桥面300mm。

检查时发现锚头的钢丝束端头并未锈蚀, 经施工单位使用压磁传感系统测量吊杆钢丝束, 未发现明显截面变化情况。

对吊杆进行防水优化处治的维修方案为:拆除原吊杆下端桥面处防水罩, 对下锚头填充防腐油脂, 更换优化后的新型防水罩。

2.3.2 对吊杆进行维修加固。

吊杆维修加固方案为:对PE已开裂的吊杆采用PE胶进行裂缝修补后缠包热塑PE防护;对PE并未开裂的吊杆采用缠包1层防腐PE胶布和2层玻璃纤维布进行防护;吊杆外增加直径156mm、厚1.5mm的不锈钢套筒;下延长筒上端增设下锚头防水罩, 检查并灌注防腐油脂;拆卸锚头端盖, 检查密封剂及镦头锈蚀情况, 在镦头腔内涂防腐油脂;对密封剂已损坏的镦头, 清除镦头间的残胶, 在镦头腔内涂防腐油脂, 并按原样恢复;防护罩内填充防腐油脂防锈。

2.3.3 对出现裂缝的横梁采取加固处治

对出现病害的特大桥进行横梁加固, 主要维修方案为:搭设施工观测平台;打磨梁身;清扫裂缝;预制灌注胶嘴、安装梁身和梁底钢板;灌注结构胶;钢板防腐处理 (见图2) 。随后由专业检测单位对加固后的桥梁进行检查并出具检测报告。

3结束语

中承式钢管砼桁架拱桥在我国是一种新型的桥梁。中承式钢管砼桁架拱桥的运营养护是公路养护管理部门面临的一个新的课题, 在国内外均无显著的成熟的养护运营管理经验, 也没有成型养护技术和经验。管养单位通过采取上述技术手段和措施, 使养护的该类桥梁处于良好的技术状态, 保证了高速公路的安全运营。展望未来, 该类桥梁运营养护工作任重而道远, 需要管养单位和相关单位的不断探索, 通过与科研设计单位探讨该类桥梁建立健康检测系统等课题和研究, 使中承式钢管砼桁架拱桥的运营养护得到更好的发展。

参考文献

篇4：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

拱桥是一种极具美学欣赏价值的桥梁形式，在我国有着深厚的文化基础，钢管混凝土结构在拱桥中的应用，使拱桥更加轻巧，表现力也更强，其中下承式拱桥更是在城市桥梁中受到青睐。

简支下承式系杆拱桥是属于拱梁组合体系中的一种，利用桥道系的纵梁作为拉杆，拱与梁在拱脚处刚结，支承于墩台支座之上，一方面使拱梁共同承受荷载，从整体上节约材料，另一方面对墩台与基础的要求降低，从外部受力上类似于简支梁。在城市桥梁建设中，该体系拱桥经常因其受力明确，外观简洁又不失美观的特点。

一、工程概况

漳州龙海市南太武滨海新区工业路在道路桩号K1+155处需新建桥梁跨越汤溪，桥址处汤溪宽约80m，两岸有较宽阔的河滩。应汤溪及滨海新区总体景观设计提高的要求，该桥梁主桥方案选择上力求造型美观，又不失简洁及经济性。经前期方案比选，最终以简支下承式系杆拱桥做为主桥设计方案。

二、主要技术标准

1、荷载标准：汽车公路I级，人群3.5 kN/㎡。

2、计算行车速度：50km/h。

3、桥面宽度：桥面总宽51.6m，布置为6.0m人行道+14.5m车行道+3.3m检修道+4m中分带+3.3m检修道+14.5m车行道+6.0m人行道。

三、总体设计

工业路跨汤溪桥梁主跨为60m钢管混凝土下承式简支系杆拱，拱轴线为2次方抛物线，主拱圈计算跨径L=57.8m，计算矢高f=13.6m，计算矢跨比f/L=1/4.25。拱肋截面采用两半圆插入矩形的组合断面，每幅桥共2片拱肋，两拱肋之间设三道φ1000×12mm一字横撑。每肢拱肋上设置10排吊杆，吊杆间距4.5m。单幅桥设置2道系杆，12道中横梁及2道端横梁。系杆为箱型截面，中横梁为T型断面，端横梁为矩形断面，均为预应力混凝土A类构件。桥面板由横梁顶板连接而成，桥面板、系杆、中横梁、端横梁均采用固结。桥梁总体布置图详见下图1、2。

图1 桥梁立面布置图

图2 桥梁横断面布置图

四、结构设计

（一）主拱圈及横撑

主拱圈拱肋为圆端形钢管混凝土，钢管采用Q345C钢材，内灌C40微膨胀砼，钢管砼断面全高1500mm，宽1200mm，壁厚14mm。含钢率ρ=0.047（按JCJ 01-89规程计算，满足要求，能充分发挥钢管混凝土的受力特性和保证钢管管壁的稳定性），每幅桥设两拱肋，拱肋轴线横向间距18.6m，为保证两主拱圈的横向稳定，两拱肋间共设3道一字式钢管横撑，每一横撑由φ1000×12mm空钢管构成。

（二）吊杆

吊杆采用PES(FD)7-85低应力防腐索，吊杆采用单端张拉，吊杆固定端设在系杆的底面，张拉端设在拱肋上钢管的顶部，吊杆布置在中横梁的轴线位置，其纵向间距4.5m，在人行道板顶面布置减震器及防水罩，在拱肋下缘布置减震器，拱肋底至人行道顶面之间吊杆的外露部分设置φ85×1.5mm不锈钢防护管。吊杆安全系数不小于3.5。

(三)系桿

系杆为箱型截面，截面高度1.6m，宽度3.0m，顶板厚度0.25m，底板及腹板厚度0.30m。箱内设横隔板，共10道，厚度0.70m。系杆两端与端横梁及拱肋交汇处（即拱脚节点）为实体。吊杆穿过系杆横隔板，锚固于横隔板下缘，系杆与端横梁、中横梁、车道板形成固结连接。每幅桥系杆根据桥面布置情况，内、外侧系梁结构尺寸不一，外侧系梁悬臂1.7m，作为人行道板。内侧系梁小悬臂0.50m，仅作检修通道。系杆两端为拱肋的拱座，拱肋钢构件埋入拱座的现浇段混凝土中。系杆上缘设置6束12Φs15.2钢绞线，下缘设置8束12Φs15.2钢绞线。

（四）端、中横梁

在两系杆之间布置中横梁，共10道。中横梁均为预制，在现场进行与系杆间湿接缝施工。中横梁为T型断面，高度1.6m，腹板厚0.60m，两侧悬臂板各0.75m。中横梁结构轴线与系杆横隔板、吊杆轴线处于同一平面内。根据施工流程，中横梁内钢束分两批张拉，在预制、养护阶段，张拉第一批钢束，至现场与系杆湿接缝处现浇砼，并养护达到设计强度后，张拉第二批钢束。

在系杆与拱肋交汇处布置端横梁，其两端与系杆固结。端横梁为矩形截面，高度2.0m，宽度2.2m。端横梁与系杆同时浇筑，形成整体，不设施工缝。端横梁上配置8束9Φs15.2钢绞线，两端张拉。

（五）行车道

行车道由中横梁、端横梁及各横梁间后浇段组成。横梁间后浇段板厚0.25m，采用钢筋砼结构。预制中横梁及现浇端横梁时，预留钢筋，待系杆、横梁预应力及吊杆索力调整完毕后，进行行车道板浇筑。

五、计算过程

（一）、结构刚度计算

简支系杆拱桥为无铰拱，截面刚度的计算影响着结构变形、荷载横向分布计算及超静定结构的内力。因此，较准确、偏安全的计算钢管砼拱肋截面刚度，既能保证结构有足够的安全储备，也能保证结构造价的经济性。

目前关于钢管砼拱肋截面刚度的计算主要有以下规程：①CECS 28:90、②JCJ 01-89、③DL/T 5085-1999、④CECS 104:99、⑤DBJ 13-51-2003。各规程对钢管砼构件的截面刚度计算提出不同的公式，或简或繁。

对于无铰拱面内强度验算时，拱肋的抗压刚度与抗弯刚度的增大均引起超静定拱的内力增加，采用较大的刚度值更偏于安全。因此进行内力计算时，拱肋截面的刚度采用钢管与混凝土刚度的直接叠加，即（CECS28:90）推荐的钢管与核心混凝土刚度直接叠加的公式。

在进行结构变形计算时，结构截面刚度越大，变形值越小。在进行弹性一类稳定计算时，结构截面刚度越大，临界荷载值也越大。同时，我们知道截面的抗压刚度对结构挠度与弹性一类稳定计算影响小，而抗弯刚度对此影响大。因此，从结构安全角度出发，在进行结构的变形计算和弹性一类稳定计算时，钢管混凝土拱肋截面的抗压刚度仍采用（CECS28:90）推荐的公式，而抗弯刚度的计算则采用DBJ 13-51-2003推荐的公式，考虑混凝土开裂对截面刚度消弱的影响。

（二）、施工流程简介

1、场地平整，夯实及支架预压。架设满堂支架，现浇系杆中间段。

2、同时现浇系杆两侧梁段及拱脚钢管拱肋，砼达到一定强度后，张拉端横梁及系杆部分钢束。

3、预制中横梁，施工中横梁湿接缝，张拉中横梁剩余钢束。

4、搭设拱肋支架，安装、焊接拱肋及横撑。

5、安装吊杆，施加一定的力，由四拱脚同时向拱顶压注拱肋混凝土。

6、待拱肋砼强度达到要求后，拆除拱肋支架，对称张拉吊杆，吊杆张拉完毕后，拆除下承式结构的支架，使系杆均匀下落，张拉系杆第二批钢束，调整吊杆力。

7、桥面板施工。

8、桥面系施工。

（三）、结构模型建立

采用Midas Civil 2006软件对全桥离散成一空间杆系结构。全桥模型共455个节点、566个单元。拱肋、系梁、横梁及桥面板由梁单元模拟，吊杆由桁架单元模拟，模型共546个梁单元，20个桁架单元。模拟施工流程，分14个施工阶段。空间模型如下图3：

图3空间结构计算模型

（四）、主要计算结果

本文仅对主要受力构件的部分计算结构进行罗列，说明部分问题。

1、拱肋压弯验算

拱肋采用等截面，拱脚处受力最大，在各荷载工况作用下，拱受力呈现面内、外双向偏心受压。

拱脚处不利荷载工况，内力值如下表1（单位：kN；kN*m）：

表1基本组合 拱脚处内力

由内力根据DBJ 13-51-2003技术规程，验算拱肋抗弯强度及面内、外受压稳定均满足要求。

2、空间第一类弹性稳定分析

由于下承式系杆拱拱肋的竖向刚度比横向刚度大，因此空间稳定问题，主要是考虑拱肋的面外稳定问题。本桥拱肋施工采用支架搭设平台，施工期间拱肋横向稳定无需验算。拱肋间设3道一字横撑，增强拱肋面外稳定。经计算，结构基频为1.38hz，振型呈拱肋面外半波。结构失稳模态为拱肋面外半波正弦，稳定安全系数16.9，满足设计要求，计算结构如下图4。

图4 稳定安全系数计算结果

3、系梁应力验算

系梁采用抗扭刚度、抗弯刚度较大的箱型梁，断面内配置12-Φs15.2钢绞线，系梁按预应力A类构件计算，短期荷载组合下，截面均处于压应力，应力数值3.9~12.3Mpa。

4、横梁内力计算

横梁分中横梁及端横梁，从空间计算分析结果看，横梁与系梁固结处负弯矩由跨中横梁向端横梁逐渐增大，究其原因，强大的端横梁的约束作用，使得系梁的抗扭刚度对横梁的受力有较大的影响，系梁靠近拱座处抗扭刚度增大，则引起横梁负弯矩增大。鉴于此，中横梁钢束设计上也区别对待，接近端横梁的2根中横梁的顶缘钢束较其他跨中钢束来得多。横梁内力图见下图5（单位：kN*m）。

图5 基本组合下横梁内力图

六、结论

（一）设计过程中采用Midas Civil 2006软件对全桥进行空间建模，细化模拟施工流程，使模型边界条件、受力情况与实际工况基本吻合，全桥各受力构件强度、刚度均满足规范要求，桥梁整体结构安全。

（二）钢管混凝土拱肋的刚度模拟对全桥的内力、变形及稳定计算影响较大，关于钢管砼拱肋刚度的计算公式，目前暂无统一公式，各技术规程的公式也略有不同，因此，笔者认为在保证结构有足够的安全度及造价经济性前提下，建议内力计算与变形、稳定计算时采用不同的刚度计算公式，内力计算采用《钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28:90）》推薦公式，而变形、稳定计算采用《福建省工程建设地方标准（DBJ 13-51-2003）》推荐公式。

（三）简支下承式系杆拱第一阶失稳模态一般为拱肋面外失稳，当跨径越大时，拱肋侧向稳定问题就越突出。由于平面模型无法进行面外稳定分析，因此需应用空间模型分析拱肋横撑、系梁预应力及桥面板横向刚度对桥梁第一类稳定问题的影响程度。

（四）横梁的计算，目前设计中有存在以下做法：偏保守地取同跨径的简支梁跨中正弯矩作为横梁跨中正弯矩，取同跨径固端梁的负弯矩作为横梁与系梁相接处的负弯矩，其实横梁受力状态介于简支梁与固端梁之间，且其弯矩值受系梁抗扭刚度影响较大，负弯矩分布呈跨中向拱座递增趋势，因此建议横梁布束时应注意其弯矩变化，避免造成浪费或者结构不安全现象。这些问题是必须在空间模型建立的前提下来发现、解决的。

参考文献：

1、陈宝春．钢管混凝土拱桥(第二版)【M】 ．北京:人民交通出版社．2007

2、四川省交通厅公路规划勘察设计研究院．公路钢管混凝土桥梁设计与施工指南【M】．北京：人民交通出版社．2008

3、金成棣．预应力混凝土拱梁组合桥梁：设计研究与实践【M】．北京：人民交通出版社．2001

篇5：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

影响中承式钢管混凝土拱桥施工控制的因素有多个方面:

首先是结构参数, 在实际应用过程中, 桥梁的结构参数往往会存在一定的误差, 因此要多各个结构参数进行有效管控。

其次是施工工艺, 其直接决定了施工质量的好坏, 在实际管理过程中, 要严格控制施工工艺, 让施工更为安全地运行。

第三是施工监测。监测对于施工安全和质量有着不可替代的作用, 在监测过程中要对桥梁施工的应力和变形进行监测, 且监测结果往往会因为不同因素的影响而出现误差, 这是施工监测过程中必须要注意的问题。

第四是温度的变化。温度变化往往会造成应力问题和变形问题, 所以在施工过程中也要对温差变化给与足够的重视。

第五是混凝土的收缩和徐变。材料的收缩和徐变对结构的内力以及变形有非常大的影响。

二、分析中承式钢管混凝土拱桥施工安全控制内容

(一) 施工安全控制主要方面

首先, 对结构变形的控制。在施工的不断开展过程中, 钢管混凝土拱桥的拱肋的几何线性会发现变化。在一般施工过程中, 拱桥在合龙之前, 主要以控制线形为主要目标, 辅助以应力控制, 这是因为一旦拱桥合龙的话, 拱桥的线形就已经定型, 不能够再作调整, 只能够进行较小的微调, 以达到改变受力状态的目标。也正因为如此, 能否有效控制拱肋的几何线形, 关系到拱桥成桥的质量好坏。不仅如此, 线形控制过程中及控制完成后, 如果施工效果不佳, 极易造成危险事故。

其次, 对结构应力的控制。对于结构应力来说, 在检查拱桥的外观时, 往往无法有效发展结构应力是否存在问题。如果出现差错, 往往会出现结构变形问题。

第三, 对结构稳定性的控制。在施工过程中, 对于桥梁结构的有效管控, 对桥梁的安全与否有非常重要的影响, 也会极大地左右着桥梁的强度。在施工过程中, 要严格把控桥梁施工的各个环节, 有效控制变形和应力问题。

(二) 缆索吊装系统施工安全控制

缆索吊装系统施工质量的好坏对于桥梁的质量有着非常关键的影响, 因此, 加强对缆索吊装系统施工安全的控制非常有必要。

对于缆索吊装系统来说, 其包括锚碇、缆索、吊扣塔等, 要保证整个施工的质量, 就需要保证吊装系统的整体受力均衡。

与此同时, 要通过试吊实验进行测评, 对施工安全水平有更加科学的认识。并且要积极找出试吊过程中吊装系统是否存在情况, 然后找出问题, 提出相应的解决对策。与此同时, 要对计算模型相关参数进行必要的修正, 从而让施工更好地满足实际需要。

(三) 钢管拱肋施工安全控制

对于钢管拱肋的施工安全控制, 要紧密结合图纸的要求, 同时考虑到施工现场工序的要求, 对整个施工过程进行仿真计算, 有效获取施工的应力情况, 并对变形状况有深入的了解, 然后对这些控制数据进行汇总和分析, 然后进行检验, 然后以此为基础, 有效控制钢管拱肋的施工安全。

首先要对拱肋钢管的节段安装到合龙的过程进行有效控制, 对其内力、应力、挠度以及标高等因素进行合理把控。

其次, 在放松扣索的过程中, 要深入研究拱肋的内力、应力、挠度、标高以及扣索索力, 进行合理地把控。而在灌注钢管内混凝土的过程中以及安装立柱、横梁、桥道梁以及桥面板等, 同样也应该对这些因素进行有效的把控。

此外, 对于空钢管的吊装环节, 对拱肋混凝土灌注阶段结构, 要保证其稳定性和安全性。

三、分析缆索吊装系统安全控制实施

(一) 起吊系统验算

大桥缆索起吊工作系统有主索、起重索、牵引索、主跑车、转扬机等组成, 上、下游两套缆索系统一般情况下是独立的, 每套系统各自设计最大吊重, 包括主跑车、吊点、定滑轮、最大吊重及主索自重, 采用双吊点起吊。

为了有效保证主索的受力保持平衡, 需要在主索过度前, 将主索平衡轮挂在主地锚预埋千金绳之上。

(二) 索塔系统

对于索塔系统来说, 其扣塔和缆索吊装系统是合为一体的, 这往往会造成挂扣体系和缆索吊装体系间出现影响。

在空载和线索吊机出现重载的情况时, 此时就会出现较为复杂的塔顶偏位情况, 并且会对扣挂的拱肋造成危害。也正因为如此, 在施工时应该给与足够的重视, 然后展开定量分析, 能够从更加清晰的角度去分析主塔施工中的偏位问题, 并对受力情况进行有效分析和检测, 以此来有效保证主扣塔施工能够有效开展。

(三) 吊装系统的试吊检验

在对吊装系统进行试吊检验时, 要检查加载起吊后至跨中主索的垂度情况是否与设计保持一致。

同时要检测牵引绳和起重绳的工作状态, 要保证跑车和滑轮组的运行效果。要检验主缆的连接接头情况, 保证吊具和主索鞍以及锚锭变位的安全性。

另外, 还要提升对动力系统的运行检验, 保证每一个环节的有效运行。

四、分析拱肋吊装阶段安全控制实施

(一) 吊装阶段塔架应力监测

在施工过程中, 可以对吊装过程中的塔架受力较大的杆件利用表贴式钢弦应变传感器测试其应力, 所得结果进行进一步分析和研究, 从而有效保证索塔施工的结构杆件应力的安全性。

(二) 吊装阶段塔架位移监测

除了要有效监测其应力情况外, 还需要加强对其变形的问题的监测。这样做的目的是为了更为有效地避免吊装施工过程中塔架变形造成了失稳破坏问题。

在吊装的过程中, 要派遣专人采取实时观测的方式, 对整个吊装过程进行监测, 对塔架的位移有更为直接的信息掌握, 当出现了超过了试吊的位移值时, 此时应该严格处理, 立即停止吊装行为, 然后通过应用张拉缆风来让塔架的位移回到一个正确的范围内。

(三) 吊装阶段扣索安全控制

在对扣索进行安全控制时, 一方面, 要对扣索的安全设备进行深入研究, 给与其有效的保证, 另一方面要加强对钢管肋拱合龙钱肋标高的管理, 保证扣索和塔架的安全。这样就能够为施工单位提供有效的帮助, 为其施工提供更好的拱肋标高调整参考数据。这样就能够很好地防止局部扣索索力过大问题的出现, 更为有效地提升施工质量。

(四) 拱肋安装阶段安全控制

要根据工程的需要来对拱肋和横撑进行加工, 然后对组装好的吊装段进行拼装, 拼装完成后要进行细致的检验, 当检查合格后, 保证吊装就位。

在安装过程中, 保证两岸和上下游位置的对称一致, 在此基础上进行吊装, 同时要做好拱肋风缆绳及拱肋联结的外法兰螺栓的施工工作。

为了提升工作效率, 降低拱肋自重给塔架带来的危害, 各段拱肋间待端口标高调整完成后, 可以快速进行焊接处理。当此环节完成后, 然后放松扣索。当完成了全部的钢管拱肋吊装工作后, 便可以开展吊装横撑工作。

五、做好后续施工安全控制实施

(一) 拱肋混凝土的灌注

在进行泵送的过程中, 泵机要保证正常运转, 保持正常的压送状态, 这一过程要连续开展, 避免英文中途停泵而出现的混凝土回流问题。

在灌注的过程中, 速度要缓慢、混匀、对称, 同时要有效协调好混凝土的坍落度, 保证其符合客观需要。而在灌注过程中, 如果出现了堵塞的问题的话, 此时需要用备用的关注口, 有效保障灌注工作的开展。

(二) 纵、横梁及桥面施工

对于纵、横梁及桥面的施工来说, 要有效保证横梁和纵梁的对称性, 待上述施工环节完成后, 要对称安装桥面板, 桥面板质量检测无误后, 要进行浇筑后浇层的施工。

(三) 吊杆施工

对于中承式拱桥来说, 吊杆的作用是无法被忽视的, 桥面的系恒载以及运营时期的活载都无法脱离吊杆的作用, 因为吊杆起到了至关重要的传递作用, 只有通过吊杆才能将运行状态信息传递给拱肋。也正因为如此, 一定要加大对吊杆设计与施工质量。

为了更为有效地了把控吊杆的索力状态, 在施工的过程中一定要对其进行必要的测量, 测量工作要在沥青混凝土铺装前便进行。不仅如此, 还要具体结合施工现场的具体情况, 然后以此为基础来对吊杆进行张拉, 直到将全桥的吊杆索力调整到与客观实际需要相一致的范围内。

六、结语

中承式钢管混凝土拱桥施工对于提升桥梁质量有很好的帮助, 但是在施工过程中要很好的把控每一个环节, 不但要对施工材料进行管控, 也要对每一步施工工艺进行监管。只有这样, 才能够真正提升施工的质量, 让桥梁质量得到有效保证。

参考文献

[1]周水兴, 江礼忠, 曾忠等.拱桥节段施工斜拉扣索索力仿真计算研究[J].重庆交通学院学报, 2000. (3) .8-12.

[2]王元清, 姜波, 石永久, 张勇.大跨度钢管混凝土拱桥施工稳定性分析[J].铁道科学与工程学报, 2006.3 (5) .1-5.

篇6：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

【关键词】临时桩；拱桥开裂；配合比；预压材料；拱轴线；湿接头

某桥主桥上部结构为下承式预应力混凝土桁架梁，标准跨径为82米，细杆轴线为 R=2400米的圆凸曲线，上弦杆轴线抛物线方程：y=0.8x-0.01x2，计算矢跨比1/5，上弦杆高度为100cm，宽为160cm，下弦杆跨中高度为220cm，宽为140cm；下弦杆支点处高度为240cm，宽为160cm；吊杆采用每节点两根，每根截面为80*25cm预应力混凝土结构。

1.临时桩基

在施工过程中，首先解决的便是承载的问题。经过仔细研究及计算，决定采用Φ1.5m钻孔灌注桩的形式进行承载。根据地质报告，结合现场实际情况，经过详细计算，并采用MIDS 进行验算，得出每根临时桩的承载力，再由此计算出桩长，详细计算如下：该临时桩为摩擦桩，根据支座反力及地质情况，可使用下列公式进行计算临时桩桩长：单桩轴向受压容许承载力计算，根据公式

[P]=1/2（UΣliτi）+λm0A{[σ0]+K2γ2（h-3）}

式中：[P]—单桩轴向受压容许承载力（KN）；U—桩的周长（m）；li—承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m），陆域从天然地表起算；τi—与li对应的各土层与桩壁的极限摩阻力（KPa），按各桥建议设计值采用；A—桩底横截面面积（m2）；[σ0]—桩尖处土的容许承载力（KPa），按各桥建议设计值采用；h—桩尖的埋置深度（m），由一般冲刷线起算，当h>40m时，按40m计算；m0—清底系数；λ—修正系数；K2—地基土容许承载力随深度的修正系数，据桩尖处持力层土类而定；γ2—桩尖以上土的容重（KN/m3），当桩尖持力层为砂土、碎石土时，取浮容重（γ2为不同土层的厚度加权平均值）。当桩尖持力层为基岩时，应一律采用饱和容重。

由桩基承载力不同可分两种情况，即有两种桩长，具体如下：

（1）当承载力小于1000KN时，按1000KN考虑，即有：

a.桩尖处为淤泥质粉质粘土，故[σ0]=100KPa；桩底设计标高为-19.5m；m0=0.8；λ=0.7；K2=1.5；γ2=18.55908kN/m3。

b.桩直径为1.5m，故桩周长U=4.712m，桩面积A=1.767m2。

c. 根据上表桩周土极限摩阻力及各地层厚度数值计算得：Σliτi=475.8

故：[P]=1/2（UΣliτi）+λm0A{[σ0]+K2γ2（h-3）}

=0.5*4.712*475.8+0.7*0.8*1.767*（100+1.5*18.55908*14.3）

=1683.92>1382KN

故满足设计要求。

（2）当承载力小于2000KN 时，按2000KN考虑，即有：

同理可计算出桩底标高为-34.6m时的临时桩的容许承载力：

1）桩尖处为粉质粘土，故[σ0]=95KPa；桩底设计标高为-34.6m；

m0=1.0；λ=0.7；K2=1.5；γ2=18.65842kN/m3。

2）桩直径为1.5m，故桩周长U=4.712m，桩面积A=1.767m2。

3）根据下表桩周土极限摩阻力及各地层厚度数值计算得：Σliτi=870.6958

故：[P]=1/2（UΣliτi）+λm0A{[σ0]+K2γ2（h-3）}

=0.5*4.712*870.6958+0.7*0.8*1.767*（95+1.5*18.65842*29.4）

=3076.64>2910KN

故满足设计要求。

2.预压材料的选择

支架搭设完毕，根据设计上要求全桥预压，故在选择预压材料上，考虑了采用水箱、砂袋、钢筋等预压。由于桁架片比较窄，支架水箱试压考虑到搭设过程中不方便，而且因为要求超压，水箱高度将会达10米左右，迎风面积过大，对全桥稳定性有太大影响，所以不适合本桥试压；采用砂袋预压，要进行125%的重量，将会达1300t，而每袋砂按30kg来计算的话，光单侧预压也将会装43333袋，由此可以看出材料用量太大，占用施工场地，而且从人工上讲，不经济，故也不使用；采用钢筋预压，材料就地取用，堆载重量按160KN/m来计算，钢筋高度只有1.6米左右，可以节省开支，而且吊装也比较方便。根据经济合理安全各方面比较，采用钢筋进行预压。

3.拱轴线的控制

拱轴线的形状直接影响主拱截面内力分布与大小，控制拱轴线，也就是尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。最理想的拱轴线是与拱上各种荷载的压力线相吻合，这时主拱截面上只有轴向压力，而无弯矩及剪力作用，应力均匀，能充分利用材料强度和圬工材料的良好抗压性能，这就是合理的拱轴线，但事实上不可能获得这样的拱轴线，因为主拱受到恒载、活载、温度变化和材料收缩等作用，当恒载压力线与拱轴线吻合时，在活载作用下其压力线与拱轴线就不再吻合了，又因为相应于活载的各种不同布置，压力线也是不相同的。

4.混凝土防开裂

在拱桥施工中，预防混凝土开裂主要考虑三个方面：

首先，要对混凝土配合比进行严格计算，混凝土要和易性好（泌水性小、流动性好）；硬化后孔隙率低，渗透性小；具有一定的膨胀性，确保孔道填充密实；较高的抗压强度和粘接强度。为了防止混凝土在灌注过程中产生析水以及硬化后开裂，并保证其在模板中的流动性，同时使砼在凝固后密实，可掺加少量的减水剂和膨胀剂。经过多年经验及试验室多次试验，开丰桥主体将采用如下配合比进行操作：

4.1材料技术指标

水泥：海螺 P.042.5水泥，标准稠度用水量146ml；3天抗折强度5.5MPa，抗 压 强 度32.3MPa，28天抗折强度8.8MPa；抗压强度51.0MPa；砂子：闽江河砂，细度模数2.7，含泥量0.2%；碎石：余姚5-25mm，采用大小两种碎石按照6：4掺配，含泥量0.4%，压碎值8.9%，针片状10.0%；粉煤灰：镇海电厂II级灰；减水剂：铁科院“铁科”复合外加剂；膨胀剂：安徽滁州华力建材化工有限公司“PYC-II”。

4.2混凝土配合比

水泥：砂子：石子：粉煤灰：外加剂：膨胀剂：水=1：1.753：2.230：0.116：0.076：0.093：0.407每方混凝土材料用量（kg/m3）：水泥-430；砂子-754；石子-959；粉煤灰-50；外加剂-32.5；膨胀剂-40；水-175。

4.3拌合物性能试验

（1）塌落度及塌落度经时损失：

初始塌落度：230mm；1 小时后：220mm；2小时后：205mm；3小时后：195mm。

（2）混凝土初终凝时间：初凝9小时35分；终凝时间12小时20分。

4.4混凝土灌注的注意事项

（1）灌注时间尽可能缩短，如有可能控制在4小时内。

（2）混凝土要保证充分搅拌，一般应控制在两分钟左右。

（3）减水剂和膨胀剂均为粉剂，需要安排人员人工投放，但一定要保证计量精确。也可事先分好小包装备用。

（4）混凝土在运输过程中不得私自加水，如果出现混凝土坍损大的情况，可采用二次加水搅拌的办法，即在搅拌站并不把水和外加剂一次加够，而留部分水和外加剂于现场，加在搅拌车内的办法。 [科]

【参考文献】

篇7：钢管砼拱桥施工关键技术简介

金鸡河辅导桥主桥是昆山中环线工程跨越金鸡河上90m跨径的下承式钢管砼拱桥。金鸡河辅导桥主桥分为南侧辅导桥和北侧辅导桥, 全桥宽18.5m。拱肋拱轴线为二次抛物线, 矢跨比1/5, 失高18m, 两端通过支点作用在边墩上。

上部结构拱肋采用哑铃型钢管砼结构, 每个钢管外径90cm, 拱肋高为220cm, 钢管壁厚1.2cm缀板壁厚1.4cm, 钢管内及腹腔内填充C40微膨胀砼;, 系杆由中横梁连接而成, 系杆和中横梁均为预应力砼结构。

金鸡河辅道桥主桥采用先梁向拱施工, 必须先完成系杆和中横梁的砼现浇施工;钢管拱肋分为5段吊装, 空中焊接成拱, 为此需要搭设拱肋临时支架。金鸡河桥位处场地紧凑, 北侧辅道桥旁与高压线较贴接, 使得拱肋吊装难度较大。

二、钢拱肋制作中质量控制要点

(1) 进行焊接工艺评定试验, 确定合理的焊接工艺, 保证焊缝的熔透性控制焊接变形。

(2) 按1:1放实样, 确定拱肋节段位置, 以保证拱轴线平顺, 尺寸精确, 提高安装精度。

(3) 每片拱肋做一块试板进行抗拉, 屈服强度, 低温冲击韧性。冷弯试验, 检验试板的焊缝的焊缝的机械力学性能, 以保证制作中焊缝接头的机械性能质量。

(4) 拱肋纵、环缝对接焊缝按I级焊缝要求进行超声波探伤, X射线拍片, 拱肋缀板熔透角焊缝按II级焊接要求进行超声波探伤, 以确保焊接熔透及内在质量。

三、吊装施工工艺流程

吊装施工工艺流程:技术交底—定位放线—拱肋临时支架搭设—将拱肋吊至支架上—千斤顶微调定位—复测后节段环缝对接。

3.1拱肋临时支架

拱肋临时支架采用Φ300mm钢管及各类型钢拼接而成的钢管格构支架, 支架顶部搭设平台, 作为拱肋节段定位、固定等施工操作平台, 支架基础为C25砼现浇扩大基础, 考虑到拱肋的分段长度及现场吊装的实际情况, 中间两个支架顺桥向长度为8m, 边上两个支架顺桥向长度为4m;横桥向支架的拼装宽度均为4m。拱肋临时支架水平和垂直方向用槽钢联结成剪刀撑以增加的刚度和稳定性。支架的钢管与基础顶面预埋的钢板焊接成整体。

3.3拱肋吊装的测量控制

拱肋吊装过程中测量控制主要是指拱轴线的偏位和高程控制, 在拱肋节段制作时, 拱顶背面用“冲钉”定出拱顶中心线作为控制点, 拱轴线的复测方法为:在拱轴线延长线两端离拱脚2m处布置两点, 架全站仪能通视, 在拱肋上实测控制点坐标, 根据测点坐标计算安装拱轴线与设计拱轴线吻合差值, 若有差值, 则利用支架平台上的千斤顶调整偏位、高程, 在满足要求后, 临时固定拱肋连接端, 待复测后, 统一焊接。

四、拱肋砼浇筑

南北辅道主桥共为4片拱肋, 共记486.4m3砼, 钢管拱内砼采用泵送顶升压注施工, 根据对称平衡加载的原则, 从两拱脚至拱顶对称均匀一次连续泵送完成上下钢管及腹腔内砼。为此配置5台高压输送泵, 其中1台作为备用。在拱脚端设置泵送砼压注管, 管径Φ125mm, 管上设置截止阀;在拱顶设置砼增压管, 增压管高2m, 管径200mm, 在上下钢管、缀板分别设置排气孔, 排气孔直径为5mm, 孔距不等, 错位布置, 泵送砼顺序为下钢管—缀板—上钢管。

4.1拱肋泵送砼配合比确定

钢管砼采用C40微膨胀砼, 针对拱肋砼泵送顶开施工特点:砼必须具备良好的流动性, 初凝后膨胀和收缩互补, 可泵性好, 早强等工作性能, 结合拌合站拌和能力、运输能力及现场泵送装备配置等条件, 确定砼坍落度为200±20mm, 为此和有关单位研制了配合比

4.2砼泵的选用

砼输送泵的选用主要是泵送功率和泵压的选择, 而两者又与泵送速度、泵送管径, 砼输送水平距离, 砼泵送高度及砼坍落度 (坍落扩展度) 有关。

拱肋砼泵送相关参数:

(1) 泵送速度:V≥1.2Q/t, 式中Q为要求每次浇筑的砼方量, 单片拱肋单个弦管, 两侧对称浇筑时, 每侧最大浇筑量为30m3, t为砼终凝时间, 取10h, 则:V≥1.2Q/t=1.2*30/10=3.6m3/h。根据现场情况, 取浇筑一根钢管每小时供应不小于20m3砼。

(2) 泵送高度:施工最大泵送高度按30m考虑, 则输送泵扬为H=1.5*30=45m。

(3) 泵送水平距离:100m。

(4) 输送泵管径采用125mm。

(5) 砼坍度按200mm控制。

根据以上参数, 综合各项因素选用5台HBT60.13.90S型高压固定式砼输送泵, 其中1台为备用泵, 其泵送能力每小时60 m3, 完全满足施工需要。

4.3砼浇筑前的准备工作

(1) 对泵送设备进行调试, 确保泵送过程中设备运行良好, 以便泵送砼连续进行。

(2) 检查管道的固定、接头、确保不漏水、不漏气。减少泵送压力损失;对输送管道节检查, 尽可能降低爆管的可能性, 杜绝砼顶升中发生脱管现象。

4.4泵送砼浇筑

拱肋砼浇筑前利用高压固定泵口入适量的水泥浆, 以湿润管壁, 每端泵入的水泥浆按0.5m3控制, 然后再浇筑砼, 砼由拱脚浇注口自下而上推向拱顶, 浇筑过程中, 砼泵送速度基本相同, 始终保持拱肋两端的压力平衡, 将砼注入拱肋中的高度控制在2m左右, 接近拱顶时, 砼顶升面高差控制在1m以内, 待拱顶冒浆孔射出水泥浆时, 停止浇筑, 稳压5分钟, 然后适当加大泵送压力再次泵入砼, 让砼再次从冒浆孔流出, 经三次反复直到冒浆孔流出的砼浓度和泵送的砼浓度相同, 浇筑完毕。

4.5砼质量

本桥泵送砼共计486.4m3, 四片拱肋分为两次浇筑, 每片拱肋砼浇筑用时将近1.5小时, 均为一次性连续浇筑而成, 根据施工技术规范要求, 拱肋砼取抗压强度试件8组, 28天平均值为43.7 MPa, 砼浇筑完28天后, 用超声波对浇筑质量进行了探测, 砼均密实。

4.6泵送砼施工控制

(1) 结构水平位移控制

由于本桥采用先梁后拱的成桥施工方案, 尽管在成拱桥系杆中已施加预应力, 但边墩永久支座的固定约束已解除, 由于拱肋砼泵送顶升施工中, 将对边墩产生水平推力, 有可能对拱梁组合结构以墩的位移带来一定的影响, 为此在砼泵送前, 对两边墩采取临时固定措施, 砼浇筑过程中, 通过墩两侧事先布设的测点, 用全站仪随时观测, 由于准备工作较充分, 事先考虑比较周全, 整个施工中拱梁组合结构及墩位未发生位移现象。

(2) 高程控制

结语:钢管砼拱桥因结构情况及施工环境不同而有多种安装方法, 本桥采用拱肋临时支架分段安装拱肋的方法可供以后有类似情况的工程参考借鉴。限于笔者水平有限, 文中错误及不妥之处有所难免, 请各位同行予以批评指正。

本方案的编制以下列文件和资料为依据:

1、《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ 041—2000)

2、《公路工程水泥混凝土试验规程》 (JTJ 053—94)

6、《公路工程质量检验评定标准》 (JTJ 071—98)

9、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTJ 023—85)

摘要：昆山金鸡河辅道桥主桥为跨径90m的下承式钢管砼拱桥, 施工难度较大, 本文主要介绍了该桥钢拱肋的加工制作、安装;拱肋泵砼施工以及施工控制。

篇8：中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨

关键词：钢管混凝土拱桥,拱肋吊装,施工技术,无支架缆索吊装

祁家黄河大桥主桥采用净跨180m钢管混凝土上承式拱桥, 桥梁全长248.06 m, 桥面宽度为12m。净矢跨比采用1/5, 拱圈采用截面高度相等的悬链线, 拱轴系数m=1.543。全桥跨径组合为:20 m简支梁+净跨180m拱+20m简支梁见图1所示。

钢管混凝土拱圈截面由横哑铃形桁式双肋组成见图2所示, 每肋由4根Φ700, 壁厚12mm的Q345c钢组成, 内灌C50混凝土作为弦杆;上弦和下弦横向两根钢管之间用缀板连接, 内灌C50混凝土形成横向哑铃形;上下弦之间用Φ325×8mm空钢管作为腹杆, 组成桁式拱肋。肋高3.5m, 肋宽1.7m, 两肋中心距7.0m。横向联结为在每个拱上立柱对应位置和相邻两立柱中心线处设“一”字式横撑, 拱脚部位设“K”字撑。基础:拱座采用普通重力式, 桥台采用U型台, 明挖扩大基础。

1 拱肋吊装系统设计

1.1 吊装系统总体设计

祁家黄河大桥施工条件比较复杂, 根据地形特点, 采用无支架吊装施工比较适宜。设计时通过对同类型桥梁进行调研, 提出了目前较为先进的缆索吊装千斤顶斜拉扣挂法施工方案, 这种方法在当前应用方面也比较流行。

1.2 吊装方案特点

在施工图设计阶段推荐的施工方案中, 斜拉扣挂与缆索吊装系统自成体系, 由于吊装过程中受力变化大, 安装精度对大桥最终安全至关重要, 同时为节省施工费用, 设计时对吊装阶段进行了大量计算, 提出了在墩顶框架上组拼1号立柱作为扣塔, 桥台作为扣索地锚的方案, 并利用了柔性扣塔变形满足索力传递的需要, 避免了传统的在扣塔上进行高空作业或在扣塔上设置转向索鞍的困难。

如图3所示, 拱肋安装从拱脚两端开始对称施工, 首先在支架上安装第一段, 待拱脚封闭后, 拆除支架, 安装临时支墩;然后依次斜拉扣挂施工安装第二、三、四段;再拆除临时支墩, 调整扣挂索力;最后安装拱顶合拢段。拱肋在空钢管合拢成拱后分六个阶段灌注拱肋各部分的管内混凝土, 待钢管内混凝土强度达设计要求后按预先确定的施工次序分阶段、对称安装拱上结构。

1.3 实际施工方法

受地形限制, 扣塔无法实施;以及钢绞线斜拉扣挂的方法施工单位以前未接触过, 技术水平达不到。故施工方案改为:缆索主塔兼做扣塔, 用钢丝绳作为扣索;第一段拱肋与拱座在吊装过程中临时铰接;拱肋共分为九段, 每段在岸上设台座将上、下游拱肋拼装完成形成桁架后, 整体吊装。

详述如下:由于受渡口渡船运输条件的限制, 所有构件只能在永靖岸起吊, 根据现场实际情况, 永靖侧索塔布置在桥台台尾以外22m, 以便在塔架与桥台之间起吊构件, 东乡侧索塔布置在桥台台尾, 塔架高均为30m (以桥面高程1782m为塔架底座基准) , 主索跨径270m, 吊运安装主索设两组, 工作吊篮布置横撑焊接用两组、吊装及焊接拱肋接头用四组, 扣索用钢丝绳一对一斜拉扣挂, 单肋半跨扣索设四组, 在塔顶上设一层索鞍, 使4#扣索通过, 3#扣索通过塔架中部18m处横梁, 在地锚处固定。1#、2#扣索在两岸桥台台身上扣挂。地锚的设置考虑吊、扣、锚一体综合利用, 根据现场情况实地布置。

2 拱肋钢管桁架节段的划分

拱肋节段安装采用斜拉扣挂式无支架缆索吊装方案。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼, 节段为双肋安装, 在永靖岸制作拼装平台, 待同一节段上下游拱肋在施工平台组装完成后, 将整个节段进行抬吊。吊装时, 各主拱肋节段由两组吊点抬吊。两岸自拱座从第Ⅰ节段开始对称吊装, 向对岸拼装至第Ⅳ节段, 待整体调整好拱轴线及各控制点高程后, 在两个第Ⅳ拱肋节段间加入合拢段, 实施合拢。空钢管拱肋合拢, 各节段接头焊接完成并形成无铰拱后, 逐级对称放松各道扣索, 完成全部拱段吊装。

2.1 吊装主拱肋

主拱肋吊装按9个吊装节段依次按拱脚段、第Ⅱ段、第Ⅲ段、第Ⅳ段、两岸对称分8节段吊装后最后吊装合拢节段, 合拢完成后进行拱脚固定, 实现由两铰拱转换为无铰拱的受力体系。其吊装步聚如下:

1) 吊装东乡侧拱脚段, 把组装好的拱脚段先垂直由下向上抬吊提升至接近拱座标高处再牵引至拱脚处就位, 要求按设计标高、坐标准确就位, 铰与拱座预埋件连接。落位时, 下端头先对准拱座上预埋件标示的中线然后落位, 上端使拱肋中线与上 (下) 拱顺桥向轴线重合, 可用缆风索控制。然后将上端头标高调整到设计施工标高 (含预拱度值) +预抬高度, 各段接头预抬高量见表1所示。紧扣索并固定。如有偏差应以千斤顶或吊装缆索等进行调整。检查符合设计要求后, 将铰与预埋钢板焊接牢固。拱上按设计扣好扣索。经再次检查确认后, 完成本节段吊装。特别强调本节段的拱轴线、标高、坐标一定要严格控制以达到要求的精度。

2) 吊装永靖侧拱脚段, 施工方法同东乡侧。

3) 吊装东乡侧第Ⅱ段, 由吊重索起吊该段到设计标高, 再牵引至拱脚段上端, 进行拼接, 对准并上紧连接螺栓, 测量好拱轴线标高及坐标位置, 紧固好连接件, 完成加强焊缝焊接, 扣好扣索, 确认符合要求后完成本段吊装。

4) 吊装第Ⅲ段、第Ⅳ段, 施工方法同第Ⅱ段。

5) 拱肋吊装合拢。成桥后各截面的高程见表2所示

2.2 拱肋应力实测值

拱肋拼装成拱后, 空钢管已经产生初应力。因此, 在进行实测值与理论值对比时, 必须要先扣除这一部分初应力。在灌注钢管混凝土后, 拱肋内力开始逐渐增加。每个施工阶段前后各测试一次, 相应的应力状态分别记为σi-1、σi, 前后两次应力的差值∆σ即为该施工阶段荷载作用下拱肋的应力变化, 则某一施工阶段完成时拱肋的应力状态可表示为σi=σi-1+∆σ。为表述方便, 将施工进度划分几个大的阶段 (工况) 进行实测应力分析。

3 结语

该桥吊装合拢方案采用目前大跨桥梁常采用的缆索吊装千斤顶斜拉扣挂方案, 在传统缆索吊装系统的基础上进行了改进, 并充分利用了拱座处框架和拱上结构立柱作为扣塔, 桥台作为扣挂系统锚锭, 在增加工程量很少的情况下, 使吊装和扣挂系统分离, 增加了施工的安全性和减少了高空安装的难度。利用了柔性扣塔变形满足索力传递的需要, 避免了传统的在扣塔上进行高空作业或在扣塔上设置转向索鞍的困难;同时拱脚临时铰接, 基本消除了吊装过程中产生的次内力。该方案无论与传统缆索吊装方案还是目前大跨桥梁常采用的缆索吊装千斤顶斜拉扣挂方案相比较, 均有改进和其独特性。施工监测结果也说明结构应力和变形均满足设计控制值和规范要求, 加载措施合理到位, 拱肋局部应力在允许范围内, 没有出现失稳现象, 没有拱肋应力过大的不对称变形。

参考文献

[1]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[2]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

[3]陈宝春.钢管混凝土拱桥施工问题研究[M].北京:人民交通出版社, 1997.