沙河大街單肋拱橋吊桿張拉施工控制

蔣 少 寒

(大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司，遼寧 大連 116023)

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沙河大街單肋拱橋吊桿張拉施工控制

蔣 少 寒

(大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司，遼寧 大連 116023)

以沙河大街單肋拱橋施工為工程背景，介紹了該橋吊桿張拉施工中的吊桿張拉方案，對拱肋位移、主梁位移、吊桿索力等施工控制過程進行了研究，并分析了施工控制結果，為同類型橋梁的建設和吊桿張拉提供了參考。

單肋系桿拱橋，吊桿張拉，施工控制

0 引言

隨著社會與經濟的發展以及人們對建筑與環境和諧共存要求的提高，拱橋以其優美的造型越來越受到人們的歡迎和喜愛。簡支式單肋系桿拱橋作為下承式拱橋的一種特殊結構形式，因其橋面以上拱肋結構簡單輕盈、結構外部靜定、跨越能力大、基礎要求低等優點，必將會越來越多被選用和建設。近些年，國內外建成了不少簡支式系桿拱橋，但多采用雙肋式和體外系桿，采用單肋式并利用主梁預應力鋼束作為系桿的相對較少。其計算模式和結構分析理論與雙肋式、多肋式系桿拱橋類似，已經非常成熟和完善，但建成的單肋式系桿拱橋則較少，可利用的工程經驗不足。該類型橋梁的建設和吊桿張拉控制需結合雙肋式、多肋式拱橋的工程經驗，根據橋梁實際情況進行專門的研究和分析。本文以臨港工業區濱湖路上沙河大街單肋拱橋為工程背景，根據理論分析和現場情況對其吊桿張拉施工方案、施工方法、施工控制進行研究，為以后同類橋梁的建設提供參考。

1 工程概況

沙河大街單肋拱橋位于營口經濟技術開發區臨港工業區管委會辦公樓東側的小望海村沙河上，是一座下承式單肋系桿拱橋。主橋跨度布置為8m+100m+8m=116m，橋寬29m。拱肋采用兩側橢圓形鋼箱截面，拱肋凈跨100m，矢高為25m，矢跨比為1/4，設計拱軸線采用二次拋物線，拱肋與主梁連接處設置長5.14m鋼混結合段；加勁梁為單箱五室雙向預應力混凝土箱形結構，普通段梁高2.5m，拱腳位置主梁及邊跨主梁為實心截面主梁，梁高3m；全橋吊桿共18對36根，采用標準強度為1 670MPa的91φ7mm高強度鍍鋅鋼絲成品索，吊桿順橋向間距5m，橫橋向間距1.6m；主要構件結構形式如圖1所示，全橋主要技術參數見表1。

表1 沙河大街單肋拱橋主要參數表

2 計算模型

本橋的結構受力具有平面桿系結構受力特性，因此，吊桿張拉控制計算分析采用平面桿系結構進行。計算模型中主梁和拱肋采用梁單元模擬，吊桿采用只受拉桁架單元模擬，支架采用只受壓間隙元單元進行模擬，鋼混結合段拱肋采用混凝土截面進行模擬，計算模型如圖2所示。圖中數字為部分單元編號，模型圖中并未表示出支架等臨時性單元。

3 吊桿張拉方案

3.1 方案制定

沙河大街單肋拱橋主要施工順序為：基礎及橋臺等下部結構施工→主梁滿堂支架施工→主梁橋面上搭設支架進行鋼拱肋的分段吊裝焊接施工→拱肋合龍段焊接施工→拆除橋面拱肋支架→張拉主梁系桿→吊桿安裝→吊桿張拉→拆除主梁支架→橋面鋪裝、欄桿等附屬設施施工→成橋。

吊桿張拉方案的制定和實施必須確保和考慮以下因素：

1)確保施工過程主梁及拱肋結構安全；

2)確保成橋吊桿力和橋梁受力滿足設計要求；

3)考慮實際施工順序；

4)考慮張拉設備及張拉條件；

5)考慮方便施工、縮短工期。

綜合考慮，該橋吊桿張拉采用兩輪張拉到位，兩輪張拉完成后拆除所有支架，完成體系轉換，二期及附屬設施施工完成后，根據實測全橋吊桿力、拱肋位移和主梁位移情況，確定是否進行吊桿的補張拉。吊桿編號及位置如圖3所示。

3.2 吊桿第一輪張拉

吊桿張拉采用4臺200t千斤頂同時均勻對稱張拉，第一輪張拉主要考慮拱肋和主梁張拉過程中的結構安全，鋼混結合段混凝土截面及主梁截面控制拉應力小于0.5MPa，鋼拱肋截面控制拉壓應力小于150MPa。吊桿張拉按張拉力和錨杯拔出量雙控，吊桿第一輪張拉順序及張拉力控制如表2所示。

表2 吊桿第一輪張拉控制表

3.3 吊桿第二輪張拉

吊桿第一輪張拉完成后，通測全橋吊桿力，代入計算模型，作為基準狀態進行第二輪吊桿張拉分析，并結合第一輪張拉過程中拱肋及主梁位移變化情況，對模型參數進行調整。由于吊桿力作用，第二輪張拉中拱肋及主梁不會出現拉應力，張拉順序主要考慮方便施工，第二輪張拉采取從跨中至兩側進行。吊桿張拉按張拉力和錨杯拔出量雙控，吊桿第二輪張拉順序及張拉力控制如表3所示。

表3 吊桿第二輪張拉控制表

4 吊桿張拉施工控制

4.1 拱肋位移控制

拱肋順橋向在吊桿位置均設置拱肋標高測點，全橋拱肋共設置18個標高測點。吊桿張拉過程中應及時對拱肋標高進行測量，并在吊桿張拉前、第一輪張拉結束、第二輪張拉結束、支架拆除后、成橋等關鍵施工階段完成后，對全橋拱肋標高進行測量。根據拱肋位移變化情況，判定結構受力狀況，適時調整張拉順序、張拉力和計算模型。成橋后拱肋實測標高與設計標高誤差值如圖4所示。

4.2 主梁位移控制

主梁順橋向在吊桿位置，橫橋向距離人行道路緣10cm位置，設置主梁標高測點，全橋主梁共設置36個標高測點。吊桿張拉過程中應及時對主梁標高進行測量，并在吊桿張拉前、第一輪張拉結束、第二輪張拉結束、支架拆除后、成橋等關鍵施工階段完成后，對全橋主梁標高進行測量。根據主梁位移變化情況，判定結構受力狀況、主梁混凝土澆筑尺寸誤差、脹模等情況，適時調整吊桿張拉力和計算模型。成橋后主梁實測標高與設計標高主梁誤差如圖5所示。

4.3 吊桿索力控制

吊桿張拉過程中，每根吊桿的張拉均需嚴格控制張拉力，及時測量調整，單根吊桿張拉力與理論張拉力誤差控制在±5%以內，并對比實測錨杯拔出量與理論值的誤差，使其在可控范圍之內。全橋吊桿力的通測需在早晨日出之前完成，減小溫度對索力的影響；張拉過程中，實際張拉力應考慮溫度、日照的影響，進行適當修正。成橋實測索力與設計索力最大誤差為-3.5%。成橋吊桿索力實測值與設計吊桿索力對比如圖6所示。

5 結論及建議

1)單肋系桿拱橋吊桿張拉控制計算可以采用平面有限元模型，滿足工程要求。2)吊桿張拉方案在確保橋梁結構施工過程安全的情況下，同時考慮張拉設備、施工方便程度、施工工期等因素。3)計算模型需考慮混凝土實際容重、主梁脹模、縮模等情況，并根據張拉過程實測的索力、位移及時調整張拉方案和張拉力。4)吊桿張拉時，應根據溫度和日照情況，對吊桿張拉力進行溫度修正。5)成橋設計索力應根據橋梁結構施工中實測的吊桿力、主梁位移、拱肋位移等情況進行修正，確保成橋的線形和內力安全合理。

[1]向中富.橋梁施工控制技術.北京:人民交通出版社,2001.

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[3]易云焜.梁拱組合體系設計理論關鍵問題研究.上海：同濟大學，2007.

[4]于淑蘭.梁拱組合橋梁結構體系性能分析.大連：大連理工大學，2003.

[5]金成棣.預應力混凝土梁拱組合橋梁——設計研究與實踐.北京：人民交通出版社，2000.

ConstructioncontrolofsuspendertensionofShahedajiesingleribarchbridge

JiangShaohan

(Design Institute Co., Ltd of Civil & Architecture of DUT, Dalian 116023, China)

TakingtheconstructionofShahestreetsingleribarchbridgeastheprojectbackground,thispaperintroducedthesuspendertensionschemeofthisbridgeinsuspendertensionconstruction,researchedthearchribdisplacement,maingirderdisplacement,suspendercableforceandsoon,andanalyzedtheconstructioncontrolresults,providedreferenceforthesametypebridgeconstructionandsuspendertension.

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1009-6825(2015)01-0155-03

2014-11-01

蔣少寒(1980- )，男，碩士，工程師

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