三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工技術探討

鄢梅玨，孫禮華(．江西公路開發(fā)總公司;．江西省公路機械工程局)

三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工技術探討

鄢梅玨1，孫禮華2
(1．江西公路開發(fā)總公司;2．江西省公路機械工程局)

摘要:以中山市岐江河拱橋工程為例，探析了三跨中承式飛燕鋼箱提籃式拱橋的施工技術，旨在為類似拱橋工程的相關設計與施工人員提供一定的參考。

關鍵詞:三跨中承飛燕式鋼箱;提籃式拱橋;施工技術

中圖分類號:U442

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0167－01

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的橋梁工程得到前所未有的發(fā)展，各種類型的橋梁工程如雨后春筍般的出現(xiàn)，三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋是一種新型的橋梁工程。文章以中山市岐江河拱橋工程為例，全面分析三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的主要施工技術，并且不斷地對施工過程進行控制與調整。通過實踐證明，該工程的施工是非常成功的，對類似拱橋工程具有一定的借鑒意義。

1　工程概況

中山市岐江河拱橋工程位于圍海造地形成的內河的出?？?，項目的兩側都有環(huán)島公路，工程的設計與施工在亞洲處于領先地位，該拱橋的總長度為809．5 m，橋面的縱坡為4．8%，主橋是56．9 m +207 m +56．8 m的三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋，主橋的主梁為栓焊相結合的鋼筋混凝土疊合梁結構，豎曲線半徑為1 798 m，主跨吊索區(qū)主梁選擇簡支漂浮的體系，拱橋主梁的兩側均為鋼箱梁，橫梁之間的間距表現(xiàn)為3．89 m，根據(jù)澆接縫混凝土導致鋼梁格和橋面板形成了共同受力的體系，兩側吊梁在主梁上的橫向間距表現(xiàn)為28．68 m，主拱和邊拱在拱腳通過拱座進行連接，拱腳的間距為37．9 m，邊拱、頂拱軸線的間距為32．569 m，拱軸線的線性表現(xiàn)為二次拋物線形式，該拱橋工程的橋型布置圖如圖1所示。

圖1　三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋主橋橋型布置圖

2　三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的施工技術

2．1施工原則

在進行三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工的過程中，應該遵循以下幾個原則: (1)受力要求，在恒定載荷條件下，拱肋受到的壓力主要受到拱軸線形的影響，并且拱肋截面軸力與彎矩的大小直接決定了拱肋應力的大小，因此在成橋恒定載荷的狀況下，必須控制拱肋截面能夠滿足三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工階段的穩(wěn)定性與強度，并且為了保證施工階段的安全，還應該在拱橋上安裝永久橫聯(lián)以及橫向纜風索; (2)線形控制，線形控制的根本目的是保證橋面的線形以及拱肋的拱軸線線形，保證在恒載的作用下拱橋的標高和線形都能夠滿足相關的設計要求，并且成橋后，為了更好的實現(xiàn)線形要求，還應該選定好主拱肋無應力作用下的拼裝節(jié)點與制造拱軸線的標高設置; (3)調控方法，在進行拼裝的過程中，拱肋與前鎖扣的夾角在不斷的變化中，因此扣索力也在不斷的變化中，由于前扣索力的大小直接決定了拼裝的安全性和穩(wěn)定性，并且還決定了拼裝狀態(tài)預測的準確性，因此應該采取相應的調控方法，確定各種狀況下索力，以此保證整個拼裝施工能夠順利的進行; (4)穩(wěn)定性控制，拱橋工程結構的穩(wěn)定性直接決定了拱橋結構的安全性，因此拱橋工程的穩(wěn)定性和強度具有同等重要地位，因此在拱橋工程施工的過程中，應該設置足夠數(shù)量的風撐以及浪風索來保證拱橋工程結構的穩(wěn)定性。

2．2施工仿真模型

根據(jù)工程的設計圖紙以及相關的施工技術，能夠創(chuàng)建三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的施工仿真模型，該拱橋工程的仿真模型是施工的重要基礎，根據(jù)工程的設計特點以及施工的相關要求，其施工仿真模型包括兩種，即索梁板殼單元模型以及索梁單元模型，該拱橋工程的永久風撐以及主拱肋都是薄壁鋼箱結構，根據(jù)提籃拱的受力狀況，其構件通常都是由壓應力控制，很容易產(chǎn)生構件整體與局部失穩(wěn)的問題，因此對于薄壁結構的局部失穩(wěn)狀況采用索梁單元模型行不通，只能采用索梁板單元模型來解決模型局部失穩(wěn)的問題。此外，在具體的施工過程中測量鋼箱拱軸線是不切實際的，因此在軸線控制主拱肋的過程中會產(chǎn)生較大的誤差。由此可見，三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的建模是非常復雜的，在建模與施工的過程中稍有不慎，都會導致嚴重的后果，因此為了盡可能的降低誤差，可以采用大型計算機軟件ANSYS，對拱橋的主要受力構件進行結構單元模擬，對于拱橋的主拱部位采用索梁單元模擬，對于橋面鋪裝以及其他裝飾部分采用荷載模擬。在實際的仿真模擬中，該拱橋工程的模型采用了實體單元、桿單元、梁單元、板殼單元四種單元，總共劃分為5 508個單元、6個材料特性號、333個截面幾何特性號、3 723個節(jié)點，單元、材料以及結構的如表1所示。

表1　單元、材料以及結構表

續(xù)表1

2．3三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的施工成果分析

項目從施工開始到竣工的過程中，施工方協(xié)同各個參建方進行了測量，根據(jù)測量結果顯示，該拱橋工程的墩上側的偏差在0～5．6 mm之間，下側的偏差在0～4．4 mm之間，拱肋吊裝節(jié)段的標高誤差在0～6．0 mm之間，通過分析各個階段的實際測量值與理論值，表明實際測量應力和理論值基本吻合，符合三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的相關設計與施工要求，因此該工程的結構非常安全、可靠。此外，通過實際測量，測量結果表明該拱橋工程還取得了以下成果: (1)扣塔塔頂增加10t的水平力; (2)整體升溫10攝氏度; (3)拱肋的施工臨時荷載降低了9．8%; (4)上下游兩側的扣錨索索力升高了4．3%; (5)上下游兩側的錨索索力提升了4．5%; (6)上下游兩側的扣索索力提升了4．4%; (7)扣塔鋼管的彈性模量降低了9．8%; (8)拱肋的鋼材彈性模量降低了9．7%; (9)拱肋的鋼材容重降低了4．5%; (10)成橋狀態(tài)拱肋的最小軸向應力表現(xiàn)為－66．20 MPa，最大軸向應力表現(xiàn)為84．10 MPa，最小組合應力表現(xiàn)為－67．45 MPa，最大組合應力表現(xiàn)為－88．69 MPa; (11)軸向應力在組合應力中占據(jù)的最小比例表現(xiàn)為79．8%，最大比例表現(xiàn)為98．9%。通過總結上述的施工成果，該拱橋工程的相對誤差都控制在5%以內，符合該拱橋工程拱肋的相關設計與施工理念，因此該拱橋工程處于相對合理的成橋狀態(tài)。

3　結束語

總而言之，三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋是一項設計和施工都非常復雜的橋梁工程，在進行施工時，通過采用科學的仿真模型和相應施工技術，保證拱橋工程在施工的過程以中以及成橋的狀況下，保證橋梁工程橋面線形、主和側拱肋流暢，保證拱橋工程的結構合理，橋體各個界面的受力穩(wěn)定，以此保證給拱橋工程的穩(wěn)定性與安全性。

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作者簡介:鄢梅玨(1983－)，男，江西武寧人，工程師，研究方向:橋梁工程施工技術。

收稿日期:2015－01－10