钢管混凝土组合拱桥转体的线形控制

摘要：钢管混凝土拱桥由于其具有轻质高强、跨越能力大、体系灵活多样、外形美观、施工方便且造价低等优点，近年来在我国发展势头十分迅猛。钢管混凝土拱桥一般采用缆索吊装斜拉扣挂法施工，在施工过程中主拱被分成若干节段，采用逐段悬拼扣挂直至空钢管合龙，或者采用整体竖转吊装实现合龙。采用上述施工方法，成桥状态的线形与施工过程密切相关，而线形在一定程度上影响内力的分布，施工过程中有必要对拱肋线形进行控制。本文结合工程实例讨论了钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工方法，介绍了钢管混凝土拱桥拱肋整体竖转吊装线形控制技术。

关键词：钢管混凝土拱桥；拱肋；转体施工；线形控制

Abstract: the concrete filled steel tube arch bridge since it has high strength, light across can be great, flexible system, beautiful shape, construction is convenient and cost advantages, in recent years in our country is very rapid development momentum. General use of the concrete filled steel tube arch bridge cable hoisting cable stayed buckle hang construction method, the arch in construction process is divided into several segments, amplified by hanging spell button until an empty steel tube hang closure, or by the integral ShuZhuan hoisting achieve closure. By using the construction methods, the bridge state line and closely related to the construction process, and the linear in the impact on internal force distribution, construction process is necessary to control arch rib alignment. This paper discussed with an engineering example concrete filled steel tube arch bridge arch rib hoisting construction method, and introduces the concrete filled steel tube arch bridge arch rib alignment ShuZhuan lifting whole control technology.

Keywords: steel tube concrete; The arch rib; The swivel construction; Linear control

中图分类号：U448文献标识码： A 文章编号：

引言：钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，钢管对混凝土的环向约束作用能够使混凝土处于复杂应力状态，混凝土三向受压，延缓削弱了受压时的纵向开裂，从而使混凝土的强度得到提高，塑性和韧性大为改善。同时混凝土可以延缓甚至避免薄壁钢管过早地发生屈曲变形。两种材料弥补了彼此的弱点，并且可以充分发挥各自的长处，使钢管混凝土具有很高的承载能力。

转体法施工方法是指将拱圈或者整个上部结构分成两个半跨，分别在河的两岸利用地形或简单支架预制装配成半拱。然后，利用动力装置将两个半拱分别转动至桥轴线位置上并使达到设计标高合拢成拱。转体施工法可以减少大量的高空作业，施工过程较安全。

1拱肋线形控制原理

桥梁线形包括以下几个概念，设计线形，成桥线形，施工线形和制造线形。设计线形是指综合考虑结构内力状态、线路等级、行驶安全以及地形地物和景观等条件而拟定的线路平、立面的几何线形。成桥线形是考虑了桥梁正常运营一段时期后，混凝土收缩徐变完成所产生的影响后成桥时的线形。施工线形是指在施工各阶段，已施工节段各点之间连接而成的几何形状，这是一个动态线形，其最终目标是达到成桥线形。拱肋制造线形是指在无应力状态下结构的几何线形。这几种线形是结构在不同阶段不同状态下的几何表现形式，它们之间是相互关联的。

对于钢管混凝土拱桥，主拱成桥线形取决于空钢管成拱线形、安装拱上建筑产生的变形（包括灌注混凝土、吊杆张拉等）、混凝土收缩徐变产生的位移，而后两项可控制性不强，因此控制成桥线形主要是控制空钢管成拱线形。拱肋线形控制的目标是使拱肋合龙后各控制点的线形满足理论要求。在拱肋吊装过程中采用施工控制，就是要使成桥后的拱轴线与理论拱轴线相吻合。

在线形控制中，先通过施工阶段仿真计算（前进分析）确定拱肋各控制点施工预拱度，将“设计线形＋施工预拱度”后的线形得到拱肋制造线形。再用“倒退分析”确定各段拱肋控制点在拼装和竖转吊装施工各时刻的线形坐标，此坐标即为拱肋控制点在拼装和竖转吊装施工各时刻的施工放样坐标。

2拱肋线形控制方法

根据拱肋整体竖转吊装的具体特点，采取相应的控制方法如下。（1）依据施工控制原理，通过“前进分析”、“倒退分析”以及数据处理，提供各运输段拱肋控制点的制造线形坐标。（2）根据整体竖转吊装方案的节段划分，将整片拱肋划分为三段（两个竖转边段和一个中间合龙段），将两个边段竖向旋转一定角度（合龙段不旋转），使得便于搭设胎架拼装竖转段。（3）根据拱肋控制点的制造线形坐标和拱肋旋转角度确定胎架坐标。（4）依照拱肋运输节段拼装的先后顺序，在胎架上逐段拼装拱肋运输节段，直至整个竖转边段拼装完成。具体拼装时，每个运输节段拼装焊接前，要求本节段控制点坐标误差必须满足施工误差要求，同时应对之前已拼装节段控制点坐标进行复核。（5）进行整体竖转提升施工，提升就位后测量各控制点坐标，若不满足要求需进行调整。（6）拼装合龙段并提升实现拱肋合龙。合龙前，对整个拱肋控制点坐标进行全面复核，确保满足要求后，在设计温度下锁定合龙口，实现拱肋合龙。

3工程实例

怀化至通道高速公路路线全长194.69Km。全线按四车道高速公路标准建设，设计行车速度为100公里/小时或80公里/小时。其中第二标段某大桥，主桥全长399m，为预应力钢筋混凝土连续梁＋下承式钢管混凝土系杆拱组合结构，其中钢管混凝土拱部分为刚性梁柔性拱体系，梁拱共同受力。主桥桥跨布置为45m＋2×132m＋45m。桥面宽度24．5m，桥型结构布置如图1所示。

钢管拱采用等截面悬链线，计算跨径125．684 m，计算矢高27．882m，吊杆纵桥向和横桥向均采用对称布置，间距5m，每跨24对吊杆。每片拱肋共分为10个运输节段，节段长约15m，其中1号～4号和7号～10号运输节段组拼成两个竖转吊装边段，5号、6号运输段组拼成跨中合龙段，节段划分如图2所示。

3.1拱肋制造线形的确定

拱肋制造线形为设计线形与施工预拱度之和，设计线形为设计给定，因此，确定拱肋制造线形实为确定拱肋的施工预拱度。拱肋施工预拱度是指，在拱肋的架设过程中预先将拱肋结构设置一向上的拱度，即按施工阶段模拟计算得到的成桥状态下挠度的反向值。通过施工阶段仿真模拟计算得到的该桥施工预拱度如图3所示。将此施工预拱度与设计线形叠加，即得到拱肋的制造线形。

图3拱肋施工预拱度

3.2拱肋施工及线形控制过程

拱肋竖转吊装施工及线形控制过程主要分为3个阶段，如图4所示。

图4拱肋竖转吊装施工过程

（1）在胎架上拼装竖转边段拱肋。按照将两个边段竖向旋转26°后得到的拱肋各控制点坐标，在桥面上精确搭设胎架，并从两端拱脚（1和10号节段）开始，在胎架上依次逐段拼装，直至两个竖转边段拼装完成，并装上第一道横撑和临时风撑。在每个运输节段拼装焊接前，要求满足拱肋各控制点标高误差在±15mm以内，轴线误差在±10mm以内，确保拼装线形满足目标要求。

边段拱肋竖转吊装及1／4跨处顶升。利用提升塔架和扣索、揽风索等提升系统，进行边段拱肋竖转吊装施工，提升就位后测量各控制点线形坐标。对于1／4跨处的拱肋下沉，通过事先搭设的临时支架，用千斤顶进行顶升，直至边段线形满足目标线形。

（3）合龙段拼装并吊装合拢：在胎架上拼装5号和6号运输段形成合龙段，确保其线形满足拼装线形要求后，提升合龙段。对整个拱肋控制点坐标进行全面复核，确保满足要求后，在设计温度下锁定合龙口，实现拱肋合龙。

3．3拱肋线形控制结果

全桥于2010年12月5日顺利实现合龙，合龙完毕且吊索卸载后的拱肋线形实测值见表1，拱肋实测线形与理论线形的误差如图5所示。

表1合龙后的拱肋实测线形与理论线形对比

图5拱肋实测线形与理论线形的误差

由表1和图5可以看出，采用整体竖转吊装线形控制方法对某大桥进行线形控制的结果为：上游最大误差22mm，下游最大误差24mm，完全满足施工线形控制精度要求。

4结语

介绍了钢管混凝土拱桥拱肋整体竖转吊装施工方法，论述了钢管混凝土拱桥拱肋整体竖转吊装线形控制技术，并以怀通高速某大桥为例，阐明了拱肋整体竖转吊装线形控制的实施步骤及线形控制结果。应用实例表明，采用整体竖转吊装线形控制方法，完全可以满足施工线形控制精度要求。

参考文献：

[1]邰扣霞，张佐安，丁大钧．我国CFST拱桥建设［J］．桥梁建设，2007，（4）：65－69．

[2]姚昌荣．大跨度桥梁施工控制理论与实践［D］．成都：西南交通大学，2004．

[ 3 ] 孙晓红.钢管混凝土拱桥施工监控与拱肋吊装计算 福州大学土木建筑工程学院 硕士研究生学位论文0pt; padding-right: 1.0pt; padding-top: 1.0pt; padding-bottom: 0cm">

[ 4 ]王新玲. 多层高效空间住宅结构的抗震研究[ J] . 工业建筑, 2000, ( 9) : 45~49.

[ 5 ] 肖常安. 高层建筑抗震设计中短柱问题的处理[ J] . 工业建筑, 2000, ( 10) : 37～39.