宜昌红星渡槽现浇混凝土双曲拱线形控制技术.pdf

第 4 4卷 第 1 8期 2 0 1 3 年9 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r V0 l _ 4 4 No 1 8 Se p。， 201 3 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 3 ) 1 8 0 0 9 3 0 3 宜昌红星渡槽现浇混凝土双曲拱线形控制技术 王 福 章， 李 萍 ( 长江水利 委员会 陆水试验枢纽管理局 ， 湖北 赤壁 4 3 7 3 0 0 ) 摘要 ： 在 渡槽施工 中， 大跨 度现浇钢筋混凝土拱肋 的线形控制是 施工控制 的重点和难 点。以 宜昌市东风渠红 星渡槽 为例 ， 介绍 了大跨度现 浇双曲拱 肋施工 中的线形控 制技术 、 监控 方法和采取 的措 施 。施 工采 用支墩现 浇法 ， 通过 预压处理 消除 支墩基础 的沉降变形和支架 自身的非弹性 变形 ， 并科学组织施工 ， 成功控制 了双曲拱 肋 线 形 ， 经 通 水 加 栽 后 监 测 ， 线 形 符 合 设 计 和 规 范要 求 。 关键词 ： 大跨度 ； 双 曲拱 ；线形控制 ；施工技术 ；红星渡槽 ；宜昌 中 图 法 分 类 号 ：T V6 7 文 献 标 志 码 ：A 1 工程概况 3 拱肋的线形控制与预拱度设置 红星 渡槽 是 宜 昌 市 东 风 渠 总 干 渠 上 的 控 制 性 工 程 ， 设 计 过水 流量 1 5 m s ， 加 大过 水 流 量 为 1 8 m s 。 主拱圈采用两跨 的双 曲拱形式 ， 单跨跨度 7 0 m， 两跨 共 1 4 0 m， 跨高 1 7 m， 矢跨 比为 1 4 1 2； 宽度 为 3 9 4 m， 宽跨 比为 1 1 7 7 7 ； 拱 肋有 三 片 ： 两 片边 肋 和一 片 中 肋 ， 边 肋 为 L形 ， 中拱 肋 为倒 T形 ， 边 肋 宽 5 4 c m、 中肋 宽 4 4 c m， 肋 高 7 4 c m。拱 圈 主截 面 为 双 波双 曲拱 ， 拱 波净 跨为 1 2 5 1T I ， 矢 高 4 6 C 1T I ， 预制 拱 波厚 为 8 c m， 整 个拱 厚 1 3 2 m。 2 线形控制概况 双 曲拱拱 肋线 形 在 一 定 程 度 上 影 响 内力 的分 布 ， 甚至 影 响主体 结 构 的稳定性 。红星 渡槽 主拱 采用 支架 ( 由钢支 墩 、 军 用 梁 及 碗 扣 式 脚 手 架 组 成 ) 现 浇 法 施 工 。单跨 跨度 7 0 m、 拱顶 距 河 床 高度 约 3 5 m， 因 此 拱 肋轴线线形控制的关键是控制支墩基础沉降变形和支 架本 身 的弹 塑性 变形 。支 墩基 础 的沉 降变形 和支 架 自 身 的非 弹性变 形可 通 过 预 压 处 理 消 除 ， 而 支 架 预 压 时 产生的弹性变形直接影响着预拱度的调整 ； 此外 ， 混凝 土徐 变产 生 的位移 在设 置 预拱 度时 也必 须予 以考 虑 。 3 1 消 除支墩基础 沉降变形 支墩 基 础位 于砂 卵 石 河床 上 ， 基坑 开 挖 并 夯 实 后 采用 C 2 0混凝 土 浇筑 支 墩基 础 ， 基 础 承载 力 需 满 足要 求。在混凝土浇筑前将预埋件按照立柱设计位置准确 预埋 并 固定 ， 防止 浇 筑 过 程 中移 位 。 在支 墩 基 础 四周 布设 4个沉降观测点 ， 施工期 内保持连续观测， 密切关 注 其是 否存 在不均 匀沉 降 ， 以便 采取 加 固措 施 。 3 2 预压 消除支架的非弹性变形 ( 1 )考 虑到满 堂 脚 手 架 整体 性 差 、 易产 生 不 均 匀 沉降， 且钢管间、 排距小 ， 影响河道行洪， 根据现场实际 情 况并 经技 术论证 ， 决 定采 用钢 支墩 、 军用 梁及 碗扣 式 脚手架作为支承件搭设拱架 。在每跨 自河床内设 4个 钢 支墩 ， 中墩 墩 帽上左 右侧 ( 顺 河 流 方 向 ) 设 置工 字 钢 牛 腿 ， 其顶 部 高程 为 1 9 7 0 m。在 钢支 墩 和 牛 腿 顶 用 军用梁搭设一个顶面高程 为 1 9 9 0 m 的平台 ， 在该平 台上用碗扣式脚手架搭设整体拱架。详见图 1 。碗扣 式脚手架 由纵横水平杆 、 竖杆及斜向支撑形成空间不 变体系 ， 其顶部设置可调节顶托 ， 以调整标高确定拱形 和 落架 。拱架 形成 后增 加纵 、 横 向通 长钢 管 ， 以加强 拱 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 73 0 作者简介 ： 王福章 ， 男 ， 工程师 ， 主要 从事水利水 电工程施 工与管理工作。Em a i l ： 4 0 7 8 0 8 1 2 q q t o m 9 4 人 民 长 江 _ 一 1 6 0 0 0 十_ 1 6 0 0 0 s 。 。 。- 一 。 s 。 。 图 1拱 架 立 面 ( 尺寸 单位 ： c m) 架 的整 体性 、 增强 拱架 刚度 ， 减 小加载 后 的变形 。 ( 2 )预压处 理 。拱肋 底模 安装 、 固定 后 ， 以拱肋 和 横 系梁 混凝 土实 重换 用 实 物 在 底模 上进 行 预 压 ， 同时 考虑施工时的其他荷载。预压的材料为袋装砂 。加载 时对称 等 载预压 布 置 ， 防 止支架 偏压 失稳 。 预压前 ， 在 每片 拱肋 的顶 点 、 1 4和 1 8点 等部 位 设 置位 移 、 沉 降观 测 点。 预压 前 对 设 置 的这 些 观 测 点 进 行 观测记 录 ， 以便 与 预 压 中 、 预 压 后进 行 对 比分 析 。 卸压完成后 ， 再次复测各控制点标高 ， 以便得出支墩基 础和 支架 自身 的弹 性 变形 量 ( 等 于 卸压 后 标 高减 去 持 荷后所测标高) ， 用总沉降量( 即支架持荷后稳定沉降 量 ) 减 去 弹性变 形量 为 支 墩基 础 和 支架 的非 弹 性变 形 量 ( 即塑性 变形 ) 。预 压完 成 后根 据 预 压成 果 ， 通过 可 调节 顶托 调整 支架 的标 高 ， 以便 拱 圈立 模 时 预设 预 拱 度而 确保 主拱线 形 满足设 计要 求 。 3 3预拱度的设置 考虑 到在 支架 上 浇 筑混 凝 土 、 拆 架 及拱 肋 上部 加 载后 ， 拱肋 将 发生一 定 的下 沉 ， 产 生 一 定 的挠 度 ， 因此 施 工时应 采取 预 留预拱 度控 制 。预拱 度主要 考 虑 以下 因素： 拆架后上部结构及荷载作用产生的竖 向挠度 ； 支架在荷载作用下的弹性压缩变 形 ( 通过预 压测量 ) ； 支架 在荷 载作用 下 的非 弹性压 缩变形 6 ( 通过预压消除) ； 支墩基础在荷载作用下 的非弹 性沉降变形 6 ( 通过预压消除) ； 混凝土收缩及温度 变化 引起 的 6 。 预拱 度 根据上 述计 算之 和确 定最 大值 ， 设 于跨 中 ， 其他各点按公式计算分配确定。 4 线形控制工艺流程 、 测设及调整 4 1 线形控制 工艺流程 在 军用梁 平 台上搭 设碗 扣式 脚手架 一 可调节 螺杆 顶 部高 程调节 一方 木调 整一模 板 铺设一 拱轴 线标 高调 整一 钢 筋混凝 土 浇筑一 线形 复测 与分 析 4 2线形的测设 该 工程 主拱拱 轴 线 为 悬链 线 ， 测 量 放 样 前 须做 好 内业计 算 ， 根 据设 计 蓝 图上 提 供 的部 分 坐 标 并 参 照 相 关 资 料 ， 推 导 出 拱 底 曲 线 方 程 为 ：Y =2 1 6 0 8 1 0 1 8 5 6 2 9 X( c o s h( 0 5 7 0 1 7 30 0 1 6 3 9 3 )一1 )。 这 样根 据横 坐标值 可 以方便 地求 出与 之对应 的唯 一 纵 坐标值 ， 即该 点 的高程 。 4 3线形的调 整 主拱底 模测 量放样 步 骤如 下 ： ( 1 )用 全站 仪测 量 出底 模 上 、 立 管 顶上 的相 对 坐 标 ， 求 出公 式 中的横 坐标值 ； ( 2 )根据 已知 的横坐 标值求 出与之对 应 点 的设 计 高程值 ； ( 3 )根据对 应点 的设 计 高 程 值 与实 测 值 ， 调 节 碗 扣式脚手架顶部 的可调节螺杆 ， 使其达到设计高程 ； ( 4 )按上述方法逐排测量 、 计算、 调整、 复测 ， 直至 拱底 模高 程全部 符合 设计 要求 。 在调 节螺 杆过 程 中 ， 需 保 证 每 一 排 的 螺 杆顶 部 高 程相 同 ， 采用全 站仪 定 出每排 的上 、 下游 各一 个立 管顶 的高程后 ， 两立管间挂线即可确定该排 的其它立管顶 高程 。 第 1 8期 王福章 ， 等： 宜 昌红星渡槽现浇混凝土双 曲拱线形控制技术 9 5 5 混凝土浇筑过程 中的变形观测 经多方 论 证 ， 该 工 程拱 肋分 三段 进行 混凝 土 浇筑 。 浇筑顺序与预压顺序相 同， 即先浇 筑拱顶段 ， 进行压 顶 ； 再在拱脚两侧对称浇筑 ， 以使拱架变形保持均匀和 最 小 。 为 观测 拱肋 模板 及 支架 在拱 肋混 凝 土浇筑 过 程 中 的变形情况 ， 在拱肋上下游侧各挂设 3个垂球 ， 其 中4 个 挂设 在边 肋底 模上 、 2个 挂设 在 钢 支 墩顶 部 上 ， 观 测 人员每间隔 3 0 mi n观测一次。另外用全站仪 、 水准仪 观测 支架 及 支墩 基础 上 布 设 的观 测 点 ， 以及 时 掌 控 拱 架的变形量 ， 并与理论值进行对 比分析 ， 发现异常及时 采 取措施 加 以控 制 。 6 结 语 在现 浇钢 筋混 凝 土 拱肋 的施 工 过 程 中 ， 控 制 拱肋 线形 在设 计 和规范 允 许 范 围 内 ， 以确 保 结 构 受 力状 态 满足设计要求 ， 是此类工程施工成败的决定 因素。科 学合理地确定拱肋各控制点预拱度是保证拱肋线形符 合设计要求的关键。此外采取有效措施消除支架的弹 塑性变形、 拱肋混凝土的浇筑顺序 、 施工过程中的变形 观测 等都 是保证 在拱 肋上 部结 构施 工完 成并运 行 一段 时间后达到设计所期望的标高线形的必要条件 。在红 星渡槽 双 曲拱肋施 工 中 ， 采 用支 墩现 浇法 ， 科学 合理 组 织 施工 ， 成 功控制 了 双 曲拱 拱肋 线形 ， 经 通水加 载 后监 测 ， 线形 符合 设计 和规 范要 求 。 ( 编 辑 ： 赵 凤 超 ) Li ne -s ha p e c o n t r o l t e c hno l o g y f o r do ub l e c u r v a t ur e a r c h o f c a s t i n s i t u r e i nf o r c e d c o n c r e t e a qu e du c t W ANG F uz ha n g，LI Pi n g ( B u r e a u o f L u s h u i E x p e r i m e n t a l H y d r o p o w e r C o m p l e x Ma n a g e m e n t ，C h a n g j i a n g Wa t e r R e s o u r c e s C o m mi s s i o n ， C h i b i 4 3 7 3 0 0 ，C h i n a ) Abs t r a c t：Th e l i nes ha pe c o n t r o l i s a ke y p o i nt an d di ffic ul t y f o r a l o n g s pa n a r c h r e i n f o r c e d c o nc r e t e r i bTh e p a p e r i n t r o d u c e s t h e c on t r o l t e c h n o l o g y，mo n i t o r i ng me t h o ds a n d c o ns t r u c t i o n me a s u r e s o f d o ub l e c u r v a t ur e a r c h r i b o f Ho n g x i ng Aq ue d u c t o f Do ng f e n g Ca n a l i n Yi ( ha n g Ci t y， Hu be i Pr o v i n c e I n t he c o n s t r u c t i o n，t he a qu e d uc t pi e r wa s c o ns t r uc t e d by c a s t i n s i t u me t h o d a n d t he de f o r ma t i o n s o f a qu e du c t p i e r f o u nd a t i o n a n d bo d y we r e c o nt r o l l e d b y p r ec o mpr e s s i o n，c o mbi n e d wi t h s c i e nt i fic o r g a n i z a t i o n，t he l i n es h a p e o f t h e a r c h r i b wa s s u c c e s s f u l l y c o nt r o l l e d T he l o a d mo n i t o r i ng b y wa t e rfil l i n g i n di c a t e t h a t t he l i nes h a pe me e t s t h e de s i g n s pe c i fic a t i o ns Ke y wo r ds：l o n g s pa n；d o ub l e c u r v a t u r e a r c h；l i n es h a p e c o n t r o l ；c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o g y；Ho ng x i n g Aq u e du c t ；Yi c h a ng Ci t y ( 上接第 9 O页) Appl i c a t i o n o f 3 2 bi t DSP i n e x c i t a t i o n r e g u l a t o r G AO X i o n g q i n g ，S ONG Ya n mi n g ，XI ONG J i e ，HU Ha i y a n ( B u r e a u o f L u s h u i E x p e r i m e n t a l H y d r o p o w e r C o m p l e x Ma n a g e m e n t ， C h a n g j i a n g W a t e r R e s o u r c e s C o mm i s s i o n ，C h i b i 4 3 7 3 0 0 ，C h i n a ) Abs t r ac t： A 3 2 一bi t DS P e x c i t a t i o n c o n t r o l l e r t h a t i s b a s e d o n TMS 3 2 0F2 81 2 i s i n t r o du c e dI t s ba s i c pr i n c i p l e s a r e i l l u s t r a t e d a s f o l l o ws：t he p e r i ph e r a l s o f DS P a r e a d o pt e d t o r e a l i z e f r e q u e nc y me a s ur e me n t ，AC s a mp l i n g a nd o u t pu t c o n t r o l o f p ul s e， r e a c hi ng t he g o a l o f s i mp l i f y i n g t h e ha r d wa r e s t r u c t u r e a n d i mp r o v i ng r e l i a bi l i t y a nd mai n t a i n a bi l i t yCo mpa r e d wi t h 1 6一bi t mi cr o c o n t r o l l e r，3 2 bi t DSP ha s s i g ni fic a n t a d va 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