大跨變截面鋼筋混凝土箱拱渡槽纜索吊裝施工控制研究

卓小麗，李典豪

(1.長沙理工大學土木與建筑學院;2.貴州高速公路集團有限公司)

1 引 言

纜索吊裝施工方法因其跨越能力大、起吊能力大、地形限制小等優點在無支架施工拱橋建設中使用廣泛。纜索吊裝配合斜拉扣掛施工的鋼筋混凝土拱橋工藝復雜，吊裝定位難度大，結構受力體系轉換次數多，索力控制難度大，施工風險較高，對其進行合理有效的施工控制研究十分必要。

2 龍場渡槽施工控制技術

2.1 施工控制計算分析

根據龍場渡槽設計圖紙中及現場施工實施方案，對拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過程進行仿真優化計算。建模時主拱圈、交界墩、鋼扣塔的鋼管立柱、平聯、斜撐等均用梁單元模擬，桁架單元在有限元模擬時主要針對扣索、錨索，彈性—剛結模擬扣點與主梁、錨點與鋼扣塔之間的連接。

可知，根據龍場渡槽拱圈施工組織設計的施工程序，對拱圈節段纜索吊裝斜拉扣掛施工的全過程進行仿真分析研究。主要對拱圈拱腳控制截面應力、控制索力以及在施工過程中拱圈節段施工預拱度控制參數進行了分析，圖1 至圖2為各節段扣、主拱圈各節段施工預拱度。

圖1 節段扣掛鋼絞線初張力

圖2 拱圈各節段吊裝預拱度

各施工階段，拱腳控制截面頂底板拉、壓應力變化穩定。每個拱圈節段安裝過程中，濕接縫的澆筑表現為上緣拉應力增大，通過扣索、錨索的張拉使得拱圈在安裝過程中的應力水平更為合理。拱腳段截面中性軸最遠端的壓應力出現在12#節段安裝拼裝后，最大－6.7 MPa(壓應力)，上緣最大拉應力在拱圈7#節段安裝完成后，為1.5 MPa。本橋主拱圈混凝土采用C55標號混凝土，施工過程中的各個階段上下緣壓應力控制在力10 MPa、拉應力控制在1.5 MPa 內，可以認為拱圈結構受力處于可控范圍。

主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過程中索力控制是關鍵，依據圖3 所示的扣掛鋼絞線理論初張索力，對龍場渡槽拱圈節段吊裝索力進行控制。

2.2 拱圈施工控制方法

(1)拱圈吊裝線形控制

一方面，拱圈節段預制長度的誤差需要通過吊裝定位時及時調整標高;另一方面，分析已施工完成梁段參數誤差引起的理論與實測標高變化值，指導并預測下一節段的立模標高。

(2)拱座基礎變位控制

大跨度拱橋建設中，對于活載相對公路橋梁更大的渡槽而言，基礎沉降的影響更加不容忽視。在實際工程中，大都采用設置沉降觀測點的方式進行拱座基礎的變位監測，但此方法受溫度及其他因素影響較大。本橋采用的多點位移，可以準確考慮豎直、水平位移的變化，通過實測值與理論值對比分析確保工程的穩定性和安全性。

(3)扣塔、交界墩垂直度控制

一方面，施工控制中需要根據實際扣塔、交界墩偏位進行拱圈標高修正，通過幾何關系可以推導出Δz=lΔФcosθ，其中Δz 為拱肋節段高程變化量，l 為拱圈節段弦長，ΔФ 為拱圈節段弦長與水平線的夾角變化值，θ 為拱圈節段弦長與水平線的夾角。另一方面，施工過程中作為主要受壓構件的扣塔、交界墩，順橋向的實際變形狀態對于結構的安全至關重要，當前吊裝節段對扣塔、交界墩偏位的理論影響量與實際垂直度進行合理的評判與修正是本橋施工控制的核心內容。

(4)穩定性控制

結構穩定性一般概括為分支點以及極值點失穩。分析時以拱圈最大懸臂狀態為最不利工況進行穩定性分析，按照第一類穩定問題進行特征值穩定分析。結果表明，最不利工況結構的一階穩定性系數為38.46 遠大于規范要求的4～5，拱圈在安裝過程中拱圈結構的穩定性是有保證的，增設抗風纜索對穩定系數的提高作用不大。

3 結 論

(1)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過程中，為了逼近設計拱軸線，使主拱圈受力更加合理，拱圈節段預制長度的誤差需要通過吊裝定位時及時調整標高。

(2)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過程中，通過拱座位移測試儀器、鋼筋應力測試儀器，獲得了更加準確的監測數據，為施工提供了安全保證。

(3)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過程中，扣塔、交界墩垂直度的幾何修正，減小了拱肋標高實測值的誤差。

(4)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過程中，拱圈的最大懸臂狀態穩定性滿足要求，不需要設置抗風纜索，提高了經濟效益。

［1］向中富.橋梁施工控制［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［2］顏東煌，唐東，涂光亞，等.預制懸拼鋼筋混凝土拱橋施工控制［J］.長沙理工大學學報(自然科學版)，2004，(Z1):18－22.

［3］田仲初，陳得良，顏東煌，等.大跨度拱橋拱圈拼裝過程中扣索索力和標高預抬量的確定［J］.鐵道學報，2004，26(3):81－87.

［4］吳恒利.拱式體系的穩定性計算［M］.人民交通出版社，1979.