大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋線形控制技術(shù)

1、大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋線形控制技術(shù)    1、 工程概況     九畹溪大橋?qū)儆谌龒{工程配套項目，位于三峽庫區(qū)湖北省秭歸縣境內(nèi)，全長221.5m，該橋為凈跨160 同等截面懸鏈線鋼管混凝土上承式拱橋，主拱圈采用兩根d =1.0m的鋼管，堅向呈啞鈴形，拱肋高2.4m。f0/L0=1/6，m=1.495109,凈矢高為26.67m。拱上結(jié)構(gòu)為裝配式鋼筋混凝土空心板，板長12.66m。橋位處地形陡峭，兩岸懸崖峭壁，無施工場地。該橋由于受三峽庫區(qū)大壩水位影響，橋面標高216.77m，離現(xiàn)有水面160m高，該橋地處風口，風

2、大，風力最大可達七級以上。兩岸巖石裸露，巖石垂直節(jié)理發(fā)育。大橋主拱圈同兩條拱肋通過橫、平聯(lián)連成整體，拱肋中心距為7m，考慮該橋特殊的地形和運輸?shù)姆奖?，拱肋共?5段雙肋整體吊裝，最重段26t，最輕段為全擾段12t。段與段之間采用法蘭盤以高強螺栓連接。     全橋主要的施工方法為：鋼管在工廠加工，采用12mmQ235鋼板卷制而成，經(jīng)長江運至香溪碼頭，然后用汽車運到工地，經(jīng)過半跨單肋試拼和相鄰段整體立體試拼后，采用纜索吊雙肋懸拼全擾。鋼管拱內(nèi)混凝土灌注采用兩岸對稱、上下游不對稱的方式泵送，并利用扣索參與承擔荷載代替施工加載。拱上鋼管立柱利用纜索吊整體吊裝，

3、鋼管立柱內(nèi)混凝土采用高位拋落法灌注。橋面大孔板沿接線路基預(yù)制，采用纜索吊安裝。     2、 線形控制基本概況     九畹溪大橋跨度大，采用雙肋懸 拼吊裝方案，安裝難度較大，再加上分段多，另外鋼管長途運輸，易變形，對保證拱軸線增加了一定的難度。為了保證全橋拱軸線，決定在現(xiàn)場除采用單肋半跨平拼外，還進行相鄰段整體立體試拼。拱上結(jié)構(gòu)施工嚴格按照加載程序確保全橋上下游和兩岸均對稱加載。由于嚴格控制了鋼管拱肋加工、試拼、鋼管拱安裝、管內(nèi)混凝土泵送及拱上結(jié)構(gòu)施工，全橋竣工后，拱軸線完全符合設(shè)計要求。   

4、;  3 具體做法     3.1 鋼管拱加工     為了保證加工質(zhì)量，該橋的鋼管選擇在工廠加工。加工時按照1：1拱軸線放大樣，由于鋼材的熱膨脹系數(shù)較大，該橋又是在夏天高溫季節(jié)加工，還考慮了溫度修正，全橋拱肋加工完成后，在廠內(nèi)進行了試拼，合格后才運至工地，保證了加工精度。     3.2 鋼管拱單肋平拼     為了校正鋼管拱運輸?shù)淖冃危_定拱肋橫聯(lián)位置，在工地進行了半跨平拼，將鋼管拱肋每半跨依次試拼，中間合攏段與

5、相鄰第七段均試拼。試拼的目的就是檢驗拱肋是否一設(shè)計拱軸線相符，對立柱位置進行檢查校正，對接頭坐標進行精確測量，并確定項聯(lián)位置，為將對應(yīng)拱肋連成整體提供了依據(jù)。在試拼時每段之間法蘭盤用螺拴擰緊，以減少因法蘭盤之間的空隙造成的誤差。     3.3 鋼管拱相鄰段整體立拼     經(jīng)試拼后發(fā)現(xiàn)，加工后的每段拱肋的接頭截面傾角、坐標與設(shè)計有一定的偏差，即上下游兩對應(yīng)段斷截面并不在同一截面上，因此，為了確定橫連位置，保證空中連接的順利和質(zhì)量，必須進行立拼。立拼場地鋪有兩條雙線鐵路，線間距與拱肋中心距機同，都為7m，立拼胎具為

6、經(jīng)過加工可以調(diào)整的軌道平車。立拼方法：將經(jīng)過單肋試拼的第一段兩條對應(yīng)拱肋在胎架上通過橫連連成整體，并與地面所作拱軸線控制點相對應(yīng)，并保證0號截面的傾角和坐標，然后第2段與第 相連，第2段要與第1段在同一直線上后，將第1段運走，第2段再與第3段試拼，直至合攏段，合攏段與相鄰第7段均要立體試拼。采用相鄰段立體試拼法在不需要太大場地的情況下達到了檢查拱軸線目的。相鄰段整體立拼，模擬拱肋在空中連接，確?？罩邪惭b順利，保證拱軸線形。該工序是保證雙肋整體吊裝成功的關(guān)鍵。     3.4 鋼管拱肋的安裝     由于吊裝前鋼管拱

7、的拱軸線經(jīng)過了嚴格檢查，鋼管拱合攏后，拱軸線完全符合設(shè)計要求。在安裝拱肋時，主要保證以下幾個方面，就可以達到控制線形的目的：(10拱座施工時封底鋼板預(yù)埋；(2)拱肋安裝時的控制；(3)合攏時的控制。     3.4.1 封底鋼板的預(yù)埋     封底鋼板的預(yù)埋精度直接影響鋼管拱的拱軸線，設(shè)計上對封底鋼板沒有加固措施，在灌注混凝土前，將封底鋼板精確定位后，在鋼板下焊接鋼管和鋼軌將鋼板固定牢固，確保灌注混凝土時，封底鋼板位置不變化。在安裝鋼管拱前，在鋼板上劃出十字線，及鋼管拱的外輪廓線，并在離輪廓線1cm處焊接加勁肋板，

8、在吊裝拱腳侕地做臨時支撐，也做永久性的肋板。     3.4.2 拱肋安裝時的控制     首先在吊前必須調(diào)平，以免增加安裝時的難度，就位時先在下弦管打入幾個沖釘，以確保連接處為鉸接，然后采用倒鏈調(diào)整風纜，方向到位后，利用扣索同時調(diào)整兩肋扣索，這時將兩肋的標高調(diào)平到達要求標高后，固定扣索，初擰高強螺栓，放松超重索。     3.4.3 合攏調(diào)整     合攏段吊裝就位后通過四個方向的倒鏈使合攏段位置正確。然后從拱頂向腳依次調(diào)整扣索，每次

9、調(diào)整不高控制下降約1cm為宜，如此反復(fù)直至合攏。合攏段要做如下處理：合攏段要焊接導向管，或者在第7段端頭設(shè)置托梁，防止合攏段與第7段錯開。合攏后，第7段與拱頂合攏段只臨時鉸接，拱腳與封底也不固接。溫度滿足要求后合攏。因整修鋼管拱經(jīng)過了多次試拼整修骨架已經(jīng)定型，在安裝過程中的彈性變形，解除約束后能夠恢復(fù)。     3.5 拱肋混凝土灌注     九畹溪大橋鋼管拱肋混凝土泵送，由于受場地限制，每岸無法布置兩臺輸送泵，采用風茅兩岸對稱、上下游不對稱的方法泵送，半跨僅分兩段灌注，即從拱腳段至第3節(jié)段拱肋為第1段，第4節(jié)段至

10、拱頂為第2段，先灌注下弦管，后灌注上弦管，最后灌注腹管，單次灌注量大，為了防止失穩(wěn)，需要加載，但考慮到鋼管已成拱，且平均每隔8m設(shè)有一道橫聯(lián)，拱肋自身穩(wěn)定性好，且該橋鋼管拱平均每隔12m長設(shè)有一道扣索，首次采用了利用扣索減載代替施工中加載的方法。具體如下：泵注上游第一段弦管時，隨著混凝土灌注進程，依此收緊1、2、3號扣索，初始扣索張力80kN，當拱肋下降鋼絲繩的彈性，鋼絲繩會略長，鋼絲繩張力增大，當灌注完成后測得每根索力在250K左右；當灌注下游第1段下弦管時依次張緊下游扣索，扣索張力平均每根60Kn，灌注上、下游時相隔時間越短越好，這樣鋼結(jié)構(gòu)的彈性變形可以恢復(fù)。灌注上游第2段下弦管時隨著灌注

11、進度依次張緊4、5、6、7段扣索，扣索平均每根在120K左右，并注意同時對1、2、3 扣索進行放松，灌注下游第2段下統(tǒng)管一樣。下弦管灌注合攏后，防止出現(xiàn)負彎矩、避免混凝土微裂縫的發(fā)生，松除所有扣索。灌注上弦管時在下弦管合攏后3天進行，不考慮加載。     4 、拱肋混凝土灌注與拱軸線的關(guān)系     為了獲得較賽事的測量數(shù)據(jù)，每一次混凝土泵送完畢后，對管拱線檢測一次，并將測量結(jié)果繪制成隨時間或工況變化曲線，根據(jù)這一曲線，可以較直觀地了解鋼管拱軸線在鋼管拱肋混凝土灌注各階段時變化情況。從表1中發(fā)現(xiàn)拱腳部分灌注混凝土進第

12、1至3節(jié)段標高明顯下降，第5節(jié)段至拱頂節(jié)段標高明顯上升。相反，當拱頂部分泵送完混凝土后，拱頂標明顯下降，而第1節(jié)段至第3節(jié)段標高卻得到回升。     表1 灌注過程中A-D管豎直方向測量（以上游拱肋為例） cm     -     段號 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7     第一段下弦管泵注完 -1.4 -2.2 -1.1 -2.0 +5.7 +5.4 +10 -2.5 -3.6 -

13、3.9 -0.9 +4.2 +6.4 +9.3     全橋泵注完 0 -1.3 -1.8 -1.7 -1.8 -2.5 -3.3 -1.3 -0.6 -1.2 -1.1 -2.3 -4.2 -3.5     -     注：以上結(jié)果均為每段接頭法蘭盤處的測量值與混凝土灌注前之差，負值表示低于灌漿前。 5、溫度對鋼管拱軸線的影響     溫度對鋼管拱軸線影響較大，主要采取以下措施保證軸線：(1)在加工時，由于溫度高，考慮了溫度修正值；（

14、2）完全保證鋼管拱合攏的溫度與設(shè)計要求相同。     6、整體效果     本橋竣工后經(jīng)實測，拱肋水平方向最大偏位為2.3cm，小于公路工程質(zhì)量檢驗評定標準允許范圍（跨徑160m，3.8cm）。拱圈高程也滿足公路工程質(zhì)量檢驗評定標準的要求。     7、結(jié)論     九畹溪大橋在橋高（離現(xiàn)有水面160m）、風大、兩岸地形陡峭、無施工場地的特殊環(huán)境下，采取了得力措施，確保了拱軸線滿足要求，主要采取了以下三條措施來保證拱軸線：     （1） 優(yōu)化施工方案，確保方案科學合理。針對該橋的實際情況，對全橋施