鋼管混凝土系桿拱施工過(guò)程的控制

項(xiàng)影明

(沈陽(yáng)地鐵有限公司，沈陽(yáng) 110141)

1 工程概況

鋼管混凝土系桿拱分兩榀拱肋，拱肋橫截面為啞鈴形，截面高2.9 m。拱肋鋼管由厚12 mm鋼板卷制拼焊而成，鋼管外徑900 mm。拱肋上、下鋼管通過(guò)腹板聯(lián)結(jié)，腹板采用厚度12 mm鋼板制作。鋼管及腹板內(nèi)填充C50微膨脹混凝土。兩榀拱肋間橫向中心距8.5 m。拱肋鋼管按以直代曲制造，直線長(zhǎng)度控制在3 m以?xún)?nèi)，吊裝拱段共分5段。

系梁全長(zhǎng)100 m、計(jì)算跨度為96.0 m，采用分段澆筑，設(shè)計(jì)要求沿縱向分段，不宜上、下水平分層。系梁設(shè)計(jì)為二向預(yù)應(yīng)力體系箱梁。

全橋共設(shè)吊桿2×13=26組，吊桿間順橋向間距6 m。每根吊桿索體由55根 φ7平行鋼絲構(gòu)成，鋼絲強(qiáng)度為1 670 MPa。每組吊桿設(shè)兩根，在更換吊桿時(shí)可以直接拆除其中一根，不需要設(shè)臨時(shí)吊桿。

本橋特點(diǎn):①拱、梁施工采用滿堂支架法，先系梁、后拱;②系梁采用滿堂支架現(xiàn)澆;③拱設(shè)置有制造預(yù)拱度;④吊桿內(nèi)力需要調(diào)整;⑤系梁未設(shè)計(jì)預(yù)拱度;⑥拱肋鋼管直接埋入拱腳混凝土中，其定位精度要求高;⑦拱腳內(nèi)鋼束布置較多，且和拱肋鋼管交叉，施工難度較大。

2 施工控制內(nèi)容

1)系梁線形控制 系梁跨度96 m，為二向預(yù)應(yīng)力體系(拱腳段為三向)，且設(shè)計(jì)要求一次澆筑完成，混凝土施工難度較大。在系梁施工過(guò)程中，支架變形、吊桿張拉都會(huì)影響系梁線形。如果系梁線形誤差過(guò)大，必將引起吊桿安裝困難或引起吊桿在拱肋、系梁吊桿孔內(nèi)不順暢。不僅影響后期減震裝置的安裝，還將直接影響吊桿的耐久性。為此，在施工過(guò)程中，應(yīng)特別注意控制系梁高程、平面位置的精度。

2)系梁應(yīng)力測(cè)試 主要對(duì)系梁控制截面頂部應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試，得到拆架、張拉吊桿、鋪設(shè)鋪裝層時(shí)系梁應(yīng)力，并與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比。

3)拱腳內(nèi)預(yù)埋拱段定位控制 拱腳段鋼管拱肋直接埋入拱腳段混凝土內(nèi)，且和縱、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束交叉，其定位精度將直接影響后期拱肋的線形。因此在澆筑系梁混凝土前，應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)埋鋼管空間坐標(biāo)、傾角，以防在澆筑混凝土后發(fā)現(xiàn)偏位而返工的后果。

4)拱肋線形控制 拱肋空間位置決定拱軸受力狀態(tài)。本橋拱肋制造設(shè)預(yù)拱度，在安裝時(shí)應(yīng)按帶預(yù)拱度的設(shè)計(jì)坐標(biāo)定位，且應(yīng)考慮支架本身的豎向變形。即在安裝各拱段時(shí)，拱段間接頭處應(yīng)設(shè)置考慮支架本身豎向變形、制造預(yù)拱度引起的預(yù)拱度。

5)拱肋內(nèi)力監(jiān)測(cè) 在拱腳、拱頂?shù)瓤刂平孛嬖O(shè)置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，得到拆除拱肋支架、澆筑拱內(nèi)混凝土、張拉吊桿、鋪裝附屬設(shè)施等主要工序時(shí)拱肋的內(nèi)力變化，并與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證拱肋受力情況。

6)吊桿內(nèi)力測(cè)試 在張拉過(guò)程中，除由張拉千斤頂控制張拉力外，應(yīng)采用索力測(cè)試儀監(jiān)控吊桿錨固后的內(nèi)力，以確保吊桿內(nèi)力在錨固后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

7)吊桿內(nèi)力調(diào)整順序確定 按設(shè)計(jì)要求，在完成橋面附屬設(shè)施、道砟后，需測(cè)量各吊桿內(nèi)力，并根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。由于系梁、拱肋變形和各吊桿內(nèi)力相互耦合，因此，在張拉吊桿前，需提前對(duì)各吊桿張拉順序、張拉力大小進(jìn)行理論分析，確定張拉順序，以指導(dǎo)吊桿內(nèi)力調(diào)整施工。

8)支架結(jié)構(gòu)受力復(fù)核及變形監(jiān)測(cè) 支架結(jié)構(gòu)作為本橋主要臨時(shí)受力結(jié)構(gòu)，在搭設(shè)前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)力、結(jié)構(gòu)形式復(fù)核;同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中支架的變形進(jìn)行檢測(cè)，以確保全橋施工過(guò)程安全。

3 施工控制測(cè)量

3.1 拱肋線形控制

本橋設(shè)計(jì)明確給定在拱肋施工過(guò)程中所設(shè)預(yù)拱度，拱肋線形的控制應(yīng)包括安裝拱肋時(shí)拱肋豎向高程、橫向偏位的觀測(cè)、控制，每個(gè)施工工況下拱肋豎向變形的計(jì)算值、觀測(cè)值及它們的對(duì)比。

拱肋制造共分5段，拱肋橫向偏位、豎向變形的觀測(cè)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在每個(gè)吊裝分段附近及拱頂，每個(gè)拱肋共設(shè)5個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，全橋共設(shè)10個(gè)拱肋變形觀測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。利用全站儀測(cè)試各測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，從而得到各點(diǎn)的橫向偏位、豎向變形。由于鋼結(jié)構(gòu)變形受外界環(huán)境溫度變化影響較大，拱肋變形觀測(cè)時(shí)間應(yīng)選擇在每天早8點(diǎn)太陽(yáng)出來(lái)以前完成，以克服溫度、日照等對(duì)拱肋變形的影響。

圖1 拱肋變形測(cè)點(diǎn)布置示意

3.2 拱肋應(yīng)力測(cè)量

拱肋應(yīng)力測(cè)量?jī)x器采用弦式傳感器，以適應(yīng)室外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。鋼弦傳感器是一種間接測(cè)量?jī)x器，其測(cè)試原理是通過(guò)測(cè)試兩端固定鋼弦的頻率，通過(guò)事先標(biāo)定的鋼弦頻率與其應(yīng)變的關(guān)系值得到混凝土的應(yīng)變，再根據(jù)混凝土彈性模量換算出混凝土應(yīng)力。

拱肋測(cè)點(diǎn)布設(shè)JMZX-212智能表面鋼弦傳感器，采用JMZX-200X綜合測(cè)試儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。為使得測(cè)試數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定、準(zhǔn)確，在拱肋吊裝前，將所有的鋼弦傳感器直接焊接在拱肋啞鈴形截面的上下緣，見(jiàn)圖2。

圖2 拱肋應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意

拱腳應(yīng)力、系梁應(yīng)力測(cè)試采用手持式應(yīng)變儀(YB-25型)測(cè)量。手持應(yīng)變儀使用簡(jiǎn)單、方便，適合于反復(fù)觀測(cè)的情況。在鋼管吊裝前，應(yīng)先將測(cè)試角標(biāo)焊接在拱肋上。

3.3 吊桿內(nèi)力監(jiān)測(cè)

吊桿是中、下承式拱橋結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件之一，其受力狀態(tài)將直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全，本橋吊桿采用冷鑄錨，在張拉過(guò)程中可以通過(guò)千斤頂油表測(cè)得其內(nèi)力。在錨固后，吊桿內(nèi)力監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備采用索力儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，索力儀采用JMM—268動(dòng)測(cè)儀。該動(dòng)測(cè)儀是通過(guò)吊桿的頻率測(cè)得其內(nèi)力。

3.4 系梁線形觀測(cè)

為保證成橋時(shí)系梁頂面高程符合設(shè)計(jì)要求，在系梁跨中、1/4等截面設(shè)置高程、橫向偏位測(cè)點(diǎn)，在后續(xù)施工過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)。系梁高程觀測(cè)采用水準(zhǔn)儀，橫向偏位采用全站儀。

4 結(jié)語(yǔ)

燒湯溪特大橋主孔為96 m系桿拱，鋼管混凝土拱橋的施工比較復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)變形要求較高，施工影響因素較多。為保證該橋在施工完成后達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全以及吊桿安裝的順利進(jìn)行，對(duì)該橋施工過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控是十分必要的，也為以后鋼管混凝土系桿拱橋施工監(jiān)控提供了參考。

［1］薛新枝.鋼管混凝土拱橋的施工控制［J］.鐵道建筑，2006(12):12-14.

［2］黃鵬，李自林，袁駕，等.壽陽(yáng)淮河大橋施工控制仿真分析［J］.鐵道建筑，2009(8):5-7.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10203－2002鐵路橋涵施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2002.