钢筋混凝土自锚式转体拱桥施工控制.pdf

第 4 6卷第 7期 2 0 1 5年 7月 、 ，0 1 4 6 No 7 J u 1 2 01 5 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o z v 6 0 9 钢筋混凝土自锚式转体拱桥施工控制 孙晓义 ， 胡 娟 2 ( 1 中铁一局集团桥梁工程有限公司，4 0 1 1 2 1 ，重庆 ；2 陕西铁路工程职业技术学院，7 1 4 0 0 0 ，陕西渭南 ) 摘要：结合跨越既有线的自锚式拱桥的施工过程 ，对施工支架、对拉系统、转体施工过程及转体前 后的动力特性进行了分析 ，并结合设计值进行施工过程控制。监控结果表明，施工过程控制符合设计要求， 施工过程平稳 ，工程施工得以顺利进行。 关键词：自锚式 ；转体拱桥 ；对拉系统；施工控制 中图分类号 ：T U9 9 7 文献标志码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 6 0 9 0 3 CoNSTRUCTI oN CoNTRoL oF S ELF ANCHoRED REI NFoRCEM ENT CoNCRETE ARCH BRI DGE I N Ro1 1 ATI oN BUI LDI NG SUN Xi a o y i HU J ua n ( 1 C h i n a Ra i l w a yNo 1 G r o u pBri d g e E n g i n e e ri n gCo ， L t d ， 4 0 1 1 2 1 ，C h o n g q i n g ， C h in a ； 2 S h a n x i Ra i l wa y I n s t i t u t e ， 7 1 4 0 0 0 ，We i n a n， S h a n x i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Co mb i n e d wi t h t h e p l a n e r o t a t i o n c o n s t r u c t i o n p r o c e s s o f l o n g s p a n s e l f - a n c h o r e d a r c h b r i d g e i n t h e s u pe r - s p e e d r a i l wa y l i n e wh i c h wa s a c r os s e x i s t i n g r a i l wa y ,i t a na l ys e d t h e c o ns t r u c t i o n s u p po r t ，o p po s e d p ul l i n g s ys t e m，a n d t he d y n a mi c c h a r a c t e r i s t i c s d u r i ng a n d a fte r r o t mi o n c o ns t r u c t i o n ，a nd wi th t h e d e s i g n v a l ue t o c o n t r o l t h e c o ns t r u c t i o n p r o c e s s M o n i t o ring r e s u l t s s h o we d t ha t t he c o ns t r u c t i o n p r o c e s s c o n t r o l me e t s t h e d e s i g n r e q u i r e me n t s ， t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s i S s t a b l e ， t h e c o n s t r u c t i o n p r o g r e s s s mo o t h l y Ke y wo r ds ：s e l f - a n c h o r e d； r o t a t i o n a r c h b rid g e ； o p p os e d p u l l i ng s ys t e m； c o n s t r u c t i o n c o n tro l 在大跨度拱桥施工中， 对施工过程中产生的变形、 应力及稳定生 要进行控制，以免出现过大的变形和失 稳。而施工过程中临时结构的控制是保证施工质量和 线型的关键，对于有支架转体拱桥施工过程中支架的 施工监控尤其重要。跨越既有线的大跨径钢筋混凝土 自锚式拱桥的施工控制可借鉴资料较少，如何保证拱 桥转体过程中转体系统的可靠性、悬扣系统和拱圈等 的受力在安全范围内，是很值得深入研究的问题。本 文针对跨越既有线自锚式拱桥的施工过程，对施工支 架、对拉系统及施工过程的动力影响进行控制分析， 以确保拱桥施工过程中结构的安全。 1 工 程概 况 某桥主跨结构体系采用 ( 8 8 + 1 6 0 + 8 8 ) m自锚式 钢筋混凝土拱桥 1 】 。主拱为变截面抛物线，拱肋 截面按 fi t t e r I 函数变化。该桥主拱圈的施工采用有 支架现场浇筑 ( 图 1 )，然后进行无平衡重自锚式平 面转体施工，转体角度为 2 5 ，设置上下转盘、牵 引系统、位控系统以及滑道等转体装置。 收稿 日期 ：2 0 1 5 一O 1 1 2 作 者 简 介：孙晓义 ( 1 9 7 9 一) ， 男， 安徽 砀 山人， 工 程师 ， e - ma i l ： s u n x i a o y i 9 9 9 1 1 6 3 t o m ( b) 图 1 主拱圈支架半立面及平面示意 ( a ) 半立面； ( b ) 平面 2施工 支 架控 制 拱架采用贝雷梁 与钢管立柱相结合的形式。 拱肋主要承重结构为普通型贝雷梁，横截面布置 2 5 排，贝雷梁支承在 C 4 0 混凝土异型帽梁上；异型帽 梁下端为06 3 0 1 0 钢管 ，由承台向跨中方向有 A， B， C，D，E共 5 个承台，其中 A，B ，C承台布置 9 根 建筑技术 第 4 6卷第 7期 钢管，D承台布置 6 根钢管，E承台布置 3 根钢管， 同一承台上钢管横桥向间距为 3 4 m，顺桥 向间距为 1 5 m 。 整个支架分为 6 个阶段进行加载：第一阶段为施 工拱圈第一段 ；第二阶段为施工拱圈第三段；第三阶 段为施工拱圈第二段 ；第四阶段为拱梁固结段及拱上 立柱；第五阶段为张拉 4 8 0 0 t 预应力，第六阶段为 施工拱上连续梁。 通过对 5 个异型帽梁的计算，预估 A和 B支墩 承载力较复杂，故本工程中对 2 号墩左侧的 A、B支 墩钢管进行了现场布点监测 ( 图 2 ) 。实测与理论数 据 见表 1 。 图 2 A号、B号支墩测点布置 表 1 A，B支墩钢管 内力及变形 最大综合应力 最大竖 向变形 最大水平变形 r r m a 支 N I P a mm 墩 口 实 理 理 丐 理 论值 测 论 实测值 论 实测值 值 值 值 A 1 1 87 4 8 3 4 - 4 1 。 1 8 5 1 3 8 6 1 7 6 1 B 8 9 -3 6 3 4 7 6 3 3 8 1 l 0 _2 4 1 6 2 表 1 中数据表明，实测浇筑拱肋节段时钢管应力 小于理论值，其原因是混凝土达到强度后拱肋参与结 构的受力 ，致使支架钢管受载减小。表明理论计算结 果指导施工有足够的安全储备。 3 对 拉 系统 控 制 为克服水平推力对钢管产生的过大弯矩，拟在 A 承台墩顶异型帽梁上设置两束 1 9 孔预应力束，每束 由 1 9根( D 1 5 2 4钢绞线构成 ，最大张拉力为 5 0 0 t ， 临时拉杆的布置如图 3所示。 采用 S A P 2 0 0 0 进 行整 体建模 ，计算张拉 临时拉 杆对支架受力影响， 将整个支架分为 7 个阶段进行加 载：第一阶段为浇筑拱圈 1 号节段混凝土前在临时对 图 3 水平 临时拉杆布置示意 拉杆上张拉 7 0 t 拉力；第二阶段为施工拱圈 1 号段； 第三阶段为施工拱圈 3 号段；第四阶段为施工拱圈 2 号段 ；第五阶段为拱梁固结段及拱上立柱 ；第六阶段 为张拉4 8 0 0 t 预应力。 由以上对每一施工工况的计算， 得出整个支架在不同施工阶段各个钢管立柱的最大内 力及变形 ( 表 2 ) 。 表 2 支架最大 内力变形 最大 最大 最大 支 最大轴 最大弯矩 最大剪 综合 竖向 水平 墩 力 f 、 ( 1 r T m) 力 应力 变形 变形 号 rai n n 1 n 1 A l 6 1 l 7 5 6 5 8 1 5 7 3 1 1 8 7 4 4 1 38 6 B l 8 8 1 9 1 1 3 3l 1 1 6 61 4 8 93 _ 7 6 1 0_2 C 1 0 8 9 8 9 4 l2 4 8 - 2 1 7 8 -4 2 9 0 6 - 7 4 1 3 9 D 1 0 25 l 4 1 0 2 6 4 3 9 4 1 0 3 一 l 1 1 5 8 E 3 8 8 8 7 3 7-3 5 1 41 7 07 8 4 l 5 8 根据表 2 计算出的数据可见，各钢管的最大应力 均小于 1 4 5 MP a ，其强度满足要求。 4施工 过 程控 制 分别在桥面、立柱 、拱肋设置应变计测点布置 ， 2 号、3 号墩保险支腿钢管设置百分表、应变计、加 速度计测点布置，2 号、 3 号墩拱肋立柱连续梁上布 置测点 ( 图 4)。 拱桥转体施工过程应力和变位监测结果见表 3 。 通过实测数据显示 ，在转体过程中 ，2号、3 号 墩桥面均出现拉应力， 拱肋顶板和立柱均出现压应力， 均小于设计值。 5 施工动 力分析 桥梁结构的动力特性包括桥梁的自振频率与主