南水北调中线钢管混凝土系杆拱桥施工过程分析.pdf

第 1 2卷O 1 期 2 0 1 4年 2月 南水北调与 水利科技 S o u t h - t o - N o r t h Wa t e r T r a n s f e r s a n d Wa t e r S c i e n c eT e c h n o l o g y Vo 1 1 2 No 0 1 F e b 2 0 1 4 南水北调中线钢管混凝土系杆拱桥施工过程分析 高广灿 ， 杨生萍 ( 1 南水北调中线干线工程建设管理局， 北京 1 0 0 0 3 8 ； 2 黄河建工集团， 郑州 4 5 0 0 0 0 ) 摘要 ： 采用有限元软件 M【 I A S C i v i l 建立南水北调中线钢管混凝土系杆拱桥有限元计算模型， 按照大桥施工过程， 详 细分析各施工阶段的变形 、 吊杆力和应力， 并对系杆拱桥结构成桥张拉索力进行探讨。由分析计算结果可以得出， 大 桥在施工过程中结构的变形较小， 受力满足设计规范要求； 考虑到钢管混凝土系杆拱桥拱肋、 系梁的刚度相对较柔， 采 取恒载索力作为成桥张拉索力控制值， 并以成桥后系梁和拱肋线形平顺与否作为吊杆索力调整施工的依据。 关键词 ： 钢管混凝土； 系杆拱； 施工过程； 成桥索力 中图分类 号 ： T V6 8 ；U4 4 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 O 1 4 ) o 0 1 0 1 3 5 0 4 C o n s t r u c t i o n P r o c e s s A n a l y z i n g o f t h e S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Di v e r s i o n Mi d d l e R o u t e P r o j e c t Co n c r e t e Fi l l e d St e e l Tu b u l a r Ti e d Ar c h Br i d g e GAO Gu a n g - c a n 。 YANG Sh e n g - p i n g ( 1 C o n s t r u c t i o na n d Ad mi n i s t r a t i o n Bu r e a u o ft h e S o u t h t o No r t h Wa t e r Di v e r s i o n Mi d d l e R o u t e P r o j e c t ， Be i j i n g 1 0 0 0 3 8 ， C h i n a ； 2 e Ye l l o w Ri v e r Co ns t r u c t i o n En gi n e e r i n g Gr o u p Co ， Lt d Zh e n gz ho u 4 5 0 0 0 0 Ch i na ) Ab s t r a c t ： Us i n g Mi d a s c i v i l t o b u i l d f i n i t e e l e me n t mo d e l o f t h e S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Di v e r s i o n Mi d d l e Ro u t e P r o i e c t c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b u l a r t i e d a r c h b r i d g e s ， a c c o r d i n g t o b r i d g e S c o ns t r u c t i o n p r o c e s s ， d i s p l a c e me n t ， s t r e s s a n d h a n g e r r o b t e n s i o n o f t he b r idg e s e v e r y s t a ge a r e a n a l y z e d i n d e t a i l ， a n d t e n s i o n o f t h e f i n i s h e d b r i d ge i s d i s c u s s e d Fr o m t h e a na l y s i s r e s u l t s ， i t ma y d r a w a c o nc l u s i o n t h a t s t r u c t u r e d i s p l a c e me nt i s s ma l l d u r i n g c o ns t r u c t i o n a n d f o r c e i s s a t i s f i e d t h e d e s i g n s p e c i f i c a t i o n W i t h a v i e w t o a r c h r i b a n d t i e b e a m S s t i f f n e s s i s f l e x i b l e ， t o a d o p t t e n s io n o f t h e d e a d - l o a d t o b e c o n t r o l f o r c e a n d t a k i n g s h a p e o f c o mp l e t e d b r i d g e S t i e b e a m a n d a r c h r i b a s a d j u s t me n t f o u n d a t i o n a r e r e a s o n a b l e Ke y wo r d s： c o n c r e t e f i l l e d s t e e l ； t u b u l a r t i e d a r c h； c o n s t r u c t i o n p r o c e s s ； c o mp l e t e d br i d g e h a n g e r r o d t e n s il e f or c e l 钢管混凝土系杆拱桥施工方法 钢管混凝土系杆拱桥属于无推力的梁拱组合体系桥梁， 受力明确， 集钢管混凝土拱桥和普通系杆拱桥的优点于一 身， 由主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的行车道梁组合 起来共同承受荷载， 拱的水平推力 由梁体的预应力束承担， 充分发挥被组合体系的特点和组合作用 ， 一般为外部静定、 内部超静定结构， 避免了在软弱地基上建造混凝土拱桥所承 担的风险_ 1 ， 进而达到节约材料和减低对地基要求的设计思 想， 因此该类桥梁结构型式在我国得到了广泛的应用l 2 。 对于钢管混凝土系杆拱桥这样的梁拱组合体系桥梁 ， 传 统的施工方法主要有支架施工法( 先梁后拱法、 先拱后梁法、 满堂支架法) ， 随着桥梁施工技术的发展， 梁拱组合体系桥梁 的施工已向无支架施工发展， 常用的施工方法主要有缆索吊 装法、 转体施工法 ( 竖向转体施工法、 平面转体施工法、 竖平 结合转体施工法) 、 悬臂桁架法、 劲性骨架法、 C L C A法( 即用 钢管做成拱肋， 再往钢管内浇注混凝土形成组合拱) 、 千斤顶 斜拉扣挂法以及其它的组合施工方法 3 - 5 。桥梁的施工方法 一 般根据桥梁的结构设计、 施工单位的技术力量、 桥址 自然 条件、 交通状况、 施工设备及材料等情况来综合考虑。不论 采用上述哪种施工方法， 钢管混凝土系杆拱桥的施工都是分 阶段逐步完成的， 结构的最终成型必然会经历一个漫长而又 复杂的施工过程以及结构体系的转换过程， 这一过程也是结 构形式及受力状态不断变化的过程， 对桥梁施工中每个阶段 进行变形计算和受力分析， 是桥梁结构施工安全可靠的最基 本理论依据【 3 ； 同时， 桥梁结构的最不利状态并不一定发生在 成桥运营阶段， 往往出现在施工阶段的过程中， 结构的某些荷 载如重力、 施工荷载、 预应力及吊杆索力等都是在桥梁施工过 程中逐级施加和不断变化的， 每一施工阶段都可能伴随着混 凝土收缩和徐变的发生、 边界约束条件的改变、 预应力的张 拉、 吊杆索力的张拉和调整； 另外， 后期结构的力学性能也与 前期结构的施工情况密切相关， 施工方案的调整和改变， 将直 接影响结构成桥的受力状态和结构线形。因此， 钢管混凝土 系杆拱桥的静力计算， 特别是施工过程的结构计算应该是在 既定的施工方案下， 分析各施工阶段及成桥结构的受力及变 形特征， 为系杆拱桥结构施工过程的安全性提供可靠评判 ， 此 外根据分析结果还应确定结构各个施工阶段的理想状态( 如 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 2 2 2 修 回日期 ： 2 0 1 4 0 2 1 2 作者简介： 高广灿( 1 9 6 9 一 ) ， 男 ， 河南漯河人， 高级工程师， 主要从事工程建设及管理工作。 E - ma i l ： g g c z z 1 2 6 c o rn 1 3 5 a *| d 4I r g 第1 2卷 O 1期 南水北调与水利科技 2 0 1 4年 2月 表 2 不同吊杆张拉力下的变形和吊杆力 拱肋的线形有影响， 根据分析， 成桥稳定后， 吊杆中永存力和 系杆拱桥的恒载作用产生的张拉力相近， 这也就是说施工中 按照成桥后结构恒载产生的吊杆力作为成桥索力控制 目标 ( 上接 第 7 4页) 即可 。 ( 3 ) 拱肋和系杆刚度比对吊杆张拉后吊杆力的分布会产 生影响， 长吊杆在张拉过程中， 超过恒载索力的这部分张拉 力， 会由于系梁和拱肋的弹性变形而损失， 拱脚附近系梁刚 度相对较强， 吊杆力随着千斤顶的张拉而增大， 因此吊杆张 拉施工以成桥恒载力为控制 目标值， 成桥后吊杆的调索施工 以结构线形为主的方法是合理可行的。 参考文献 ： 1 金成棣 预应力混凝 土梁拱组合桥梁设计研究与实践 E MJ 北京： 人民交通 出版社， 2 0 0 1 J i n C h e n g l i P r e s t r e s s e d c on c r e t e g i r d e r a n d a r c h c o mb i n a t i o n b r i d g e - De s i g n Re s e a r c h a n d P r a c t ic e M Be r i n g ： P e o p l e s C o mmu mi e a t i o n P r e s s ， 2 0 0 1 ( i n Chi n e s e ) ) E 2 陈宝春 钢管混凝土拱桥施工问题研究E J 桥梁建设， 2 0 0 2 ， ( 3) ： 55 5 9 Che n Ba o e hu n St u d y O N Con s t r u c t i o n o f Co n c r e t e - f i l l e d S t e e l Tu b e Ar c h B r i d g e J B r i d g e C o n s t r u c t io n， 2 0 0 3 ， ( 3) ： 5 5 - 5 9( i n Ch i ne s e ) ) 3 陈宝春 钢管混凝土拱桥 M 北京： 人民交通 出版社， 2 0 0 7 ( C h e n B a o c h u n C o n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e a r c h b r i d g e M B e i j i n g ： P e o p l e s C o mmu mi c a t i o n P r e s s ， 2 0 0 7 ( in C h i n e s e ) ) 4 范伟霞 钢管混凝土拱桥施工过程力学特性分析与优化 D 杭 州 ： 浙 江大学 ， 2 0 0 6 ( F a n We i x i a Op t i mi z a t i o n a n d S t r u c t u r e An a l y s i s o f t h e Co n s t r u c t i o n Pr o c e d u r e f o r Co nc r e t e-f i l l e d S t e e l T u b u l a r A r c h B r i d g e D H a n g z h o u ： Z h e j i a n g Un i v e r s i t y ， 2 0 0 6 ( i n Ch i ne s e ) ) 5 刘勇 大跨度钢管混凝土系杆拱桥主拱肋施工过程结构分析 D 长沙： 长沙理工大学， 2 0 0 4 ( L i u Y o n g S t r u c t u r e A n a l y s i s o f Ar c h Ri b o f Lo n g Sp a n Ti e d Co n c r e t e-Fi l l e d S t e e l Tu bu l a r A r c h B r i d g e D u r i n g C o n s t r u c t i o n P r o c e d u r e D C h a n g s h a ： Ch a n g s h a Uni v e r s i t y o f Sc i e nc e& Te c hn o l o g y ， 2 0 0 4 ( i n Ch i n e s e ) ) 款的真实意思。再次， 尽管招标文件系发包人制订， 当合 同 当事双方对其理解产生分歧时， 不适合 合同法 第四十一条 之规定 ， 因招标文件不属于格式合同。因此， 该项变更的依 据并不充分， 但是公平合理的原则下， 可以给予承包人一定 的补偿。 参考文献 ： E 1 刘德雄 水利水电工程投标不平衡报价法浅析_ J 水利水电工 程造价 ， 1 9 9 6 ， ( 1 ) ： 3 0 3 2 1 3 8 H | 每 越 口 A 穗 4 稚 I E l 瓣 a * E 2 刘建学 南水北调工程变更索赔处理实践口 河北水利， 2 0 0 9 ， ( 8 ) 3 贺军粉 浅谈工程变更和索赔I S 水利水电工程造价， 2 0 1 0 ， ( 4 ) 4 关雅鸿 试论对工程变更与索赔的处理 J 水利水电工程造 价 ， 2 0 1 0 ， ( 2 ) 5 肖保林 南水北调北易水工程项目施工变更索赔管理实践F J 水利水 电工程造价 ， 2 0 1 2 ， ( 1 ) 6 张景平 合同文件的衔接及工程变更估价三规则的使用 J 水 利水电工程造价 ， 2 0 1 3 ， ( 1 )