钢管混凝土拱桥主拱肋应力施工控制.pdf

公路交通技术 2 0 1 0年 1 2月 第 6期T e c h n o l o g y o f Hi g h w a y a n d T r a n s p o D e c 2 0 1 0 N o 6 钢管混凝土拱桥主拱肋应力施工控制 周道银 ( 中交第二航务工程局第二工程公司，重庆4 0 0 0 4 2 ) 摘要 ：以净跨 1 9 0 m的钢管混凝土拱桥重庆细沙河大桥为例 ，介绍钢管混凝土拱桥拱肋应力的施工控制。 可供相关施工人员参考。 关键词：钢管混凝土拱桥；拱肋；应力；施工控制 文章编号 ：1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 8 2 0 3 中图分类号 ：U 4 4 8 2 2 文献标识码 ：B Co n s t r u c t ion Co n t r o l f o r S t r e s s i n Ma i n Ar c h Ri b o f St e e l Tu b e Co n c r e t e Ar c h Br id g e ZHOU Da o y i n 随着我 国交通事业的发展 ，修建的桥梁跨度越 来越大 ，而桥梁跨度越大 ，施工难度就越大 ，施工 中实际情况与设计理论计算的差异对成桥后桥的线 形和内力的影响也就越突出。为了确保桥梁在施工 过程 中结构内力和变形始终处于安全范围内，且成 桥后桥梁的线形符合设计要求 ，在大跨径桥梁施工 过程 中必须进行严格的施工控制。本文以细沙河大 桥为例 ，介绍钢管混凝土拱桥主拱肋的应力控制。 1工程概 况 细沙河大桥是位于重庆市境 内酉黔高速公路上 的一座特大跨径钢管混凝土桁架式中承式拱桥 ，主 桥净跨为 1 9 0 m，净矢跨 比 1 4 5 ，主拱 拱轴线 为 悬链线。拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构，断面 由 4 8 5 0 mm钢管组成 ，内灌 C 5 0混凝土 。2道 拱肋之间设有 7道横撑。合龙后的酉黔路细沙河大 桥 见 图 1 。 2 结构施工过程模拟分析 图 1 合龙后的酉黔路细沙河大桥 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 3 1 6 作者简介 ：周道银( 1 9 7 5 一 ) ，男 ，四川省达州市人 ，本科 ，工程师 采 用 “ MI D A S C I V I L ”结构计 算程 序 进行 计 算 。计算 内容有 ：1 )采用空钢管安装线形一次落 架法确定成拱 目标 ，然后按施工工序来确定较为合 理的成桥状态。2 )根据 已确定 的成桥状态来确定 合理 的施工状态 ，并 由确定 的合理施工状态 ，结合 实际可行的施1方法对扣索索力进行优化，确定每 一 个施工工况下的扣索索力值以及实际施工时拱肋 的预抬高值( 下绕值 的相反数 ) 。 计算空钢管一次落架成拱状 态主拱各截 面的 应力情况，计算结果见表 1 ( 压应力为负，拉应力为 正 ，下同 ) 。材料 的允许拉应力为 1 4 0 MP a ，材料 的允许压应力为 1 4 0 MP a 。 经计算 ，处于不同位置上弦和下弦应力图的值 很接近，所以可以用上游拱肋内侧下弦杆应力图来 表示下弦杆的应力图 ，上游拱肋 内侧上弦杆和下弦 杆 的应力图如图 2 、图 3所示。 成桥阶段( 仅在恒载作用下 ) 拱肋应力状况见表 2 。 图 2 上游拱肋 内侧上弦杆应力 。 亭 ：罕 枷 舶 郴 珈 啪 R 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年 第 6期 周道银 ：钢管混凝土拱桥主拱肋应力施工控制 8 3 0 2 【 “l 4 0 _ I 】 0 【 I J _ 】 ( m j 0 I I n l l 4 0m 0 1 60 】1 ) 吣 l )2 2 0 0 到节点 7 8的距 离 ram 图 3 上游拱肋 内侧下弦杆 力 3 拱肋应 力 施工 控 制 3 1 应 力监 测 桥梁施工监控一般包括线形监控和应力监控 2 部分 。桥梁截面的应力 ( 包括混凝土应 力 、拱肋应 力等 ) 监测是施工监控的主要 内容之一 ，它能直接 反映所监测截面的内力状态，对保证桥梁 的施 安 全具有重要作用 ，因此应力监测在施工控制中很重 要 。 3 2 传感器选择 对于现场情况复杂 、连续时间较长且量测过程 始终要 以初始零点作为起点的应力监测 ，目前大多 采用钢弦式传感器。钢弦式传感器 为密封式应变传 感器 ，测试时 ，通过测其频率 即可经换算得到测点 的应变，进而得到应力。钢弦式传感器具有较好的 稳定性 ，且具有应变累计功能 ，抗干扰能力较强 ， 数据采集方便等优点 。 虽然钢弦式传感器存在温度漂移和零点漂移等 问题，且其体积较大，通常要埋人结构内或固定在 结构表面上 ，容易在施工时被损坏而失效 ，但只要 采取的措施得 当，其仍然是适用的。此外 ，为了桥 梁工程智能控制的监测需要 ，还可以采用更为先进 的传感器，如光纤维传感器、压电式传感器，它们 都是颇具发展潜力的新型传感器。 细 沙 河 大 桥 施 工 过 程 中 的 应 变 监 测 采 用 J X H 一 2型钢弦式应变传感器。 3 3 应力测点布置 主拱结构是钢管混凝土 的组合截面，其应力分 布较复杂 。因此 ，通过对主拱结构进行应力监测 ， 可 以及时了解主拱的受力状况 ，及时判定主拱 的应 力是否超限。另外 ，还可以对钢管混凝土拱桥这种 新型结构的受力行为有较深的认识。 由于受温度 、湿度 、混凝土收缩徐变、施工干 扰等因素的影响，施工过程 中结构应力测试的难度 较大。因此 ，根据细沙河大桥 的结构特点 ，采用管 内管外相结合的方法对钢管混凝土拱桥结构进行应 力测试。全部应力测量元件采用具有 1 0年以上有 效使用年限的长效智能钢弦式应变计。在应力变化 最大的拱脚 、1 4拱肋 以及拱顶 5个截面共布置了 4 0个外置式钢弦应变传感器 ，2 0个 内置式 钢弦传 感器进行应力监控 ，且结合施工监控中线形 、索力 等监 测结果 ，全面判断全桥 的内力状态 和安全状 况。拱肋应变测点布置如图 4所示 ，拱肋传感器编 0 三 三 枷 舶 珈 瑚 三 枷 珈 m B d姜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 0丘 图 4拱肋应变监测截 面示意 图 5拱肋传感器编号示意 测 点 图 6上游拱肋应力实测值与理论值比较 号如图 5所示 。 3 4 拱肋应力实测值与理论值的比较 拱肋应力实测值和理论值比较见图6 、图 7 。 由图 6 、图 7 可 以看 出： 1 )钢管和核心混凝土的理论应力和实测应力 较吻合 ，变化趋势基本一致 ，表明应变测试值精度 较高。 2 )拱肋钢管和管 内核心混凝土的应力小于各 测点 网 7下游拱肋应力实测值 与理论值 比较 自材料的允许应力，表明拱肋在施工过程中是安全 的。 4结语 细沙河大桥在整个施 工过程 中，其主拱肋的应 力测试值与理论计算值较吻合 ，且小于材料 的允许 应力，拱肋处于安全状态。主桥拱肋合龙时，合龙 段拱肋高差最大 5 mm，线形控制很好 ，表明该桥 施工的控制效果 良好。 参考 文 献 1 范立础 桥梁T程( 下册 ) 【 北京： 人民交通出版社 ， 1 9 9 7 2 哈尔滨建筑工程学院C E C S 2 8 ： 9 0钢管混凝土结构设 计与施 工规程 S 】 北京 ： 中网计划出版社 ， 1 9 9 2 【 3 】 钟善桐钢管混 凝土结构【 M 哈尔滨 ： 黑 龙江科学技术 出版社 ， 1 9 9 4 【 4 J 向中富 肋 拱的横 向稳定性研究I J 1 重 庆交通学院学报 ： 自然科学版 ， 1 9 9 1 ( 2 ) ： 1 9 2 4 【 5 】 向中富 桥梁施工控制技 术【 M】 北京 ： 人 民交通出版社 ， 20 01 6 】 李春林 ， 朱永宏大跨度桥梁施工控制影响因素 J 1 黑 龙江交通科技 ， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 7 7 7 7 7 1 周世军钢管混凝土钢构式柔性系杆拱桥的施工控制 【J J 兰州理工大学学报 ， 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 1 1 9 1 2 2 8 】 张敏， 周水兴 ， 胡免缢钢管混凝 土拱桥施工控制原理 与控制分析算法研究l J 1 公路交通科技， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 3 9 - 4 2 【 9 】 徐君兰大跨径 桥梁施T控制【 M 】 北 京 ： 人 民交 通出版 社 ， 1 9 9 9 【 1 0 华孝良， 徐光辉， 等桥梁结构的非线性分析 M】 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 1 9 9 7 【 1 1 】 韩林海 钢管混凝土结构【 M 】 北京： 科学出版社， 2 0 0 0 肿 肿 伪 m m m 0 W 目 肿 m 肿 m m m 帆 她 m 0 B d W R 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m