鋼箱系桿拱橋拼裝架設(shè)線形控制技術(shù)

摘要：本文首先介紹了鋼箱系桿拱的由來及發(fā)展現(xiàn)狀，然后對鋼箱系桿拱在架設(shè)中線形控制的流程、要點(diǎn)和作用進(jìn)行了介紹，接著分析了主梁線形控制技術(shù)，最后闡述了施工控制的具體過程及其難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鋼箱系桿拱橋；拼裝架設(shè)；線形控制

一、前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)也在不斷地發(fā)展，高效低碳環(huán)保也成為了社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)。鋼箱系桿拱橋憑借優(yōu)勢被廣泛使用，但是拼裝架設(shè)線形控制技術(shù)同樣也成為了關(guān)鍵技術(shù)。

二、鋼箱系桿拱的由來及發(fā)展現(xiàn)狀

鋼箱系桿拱橋具有跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、材料省等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于公路工程項(xiàng)目中。

鋼箱系桿拱橋結(jié)構(gòu)的形成必須經(jīng)歷一個(gè)漫長而復(fù)雜的過程。首先應(yīng)該通過理論分析計(jì)算來確定鋼箱系桿拱橋施工過程中每個(gè)階段在受力和變形方面的理想狀態(tài)，以此為依據(jù)來控制施工過程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，變形觀測與控制是貫穿整個(gè)施工過程質(zhì)量控制中重要的環(huán)節(jié)，研發(fā)本橋的變形觀測與控制技術(shù)是非常有必要的。這也是最終成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。

三、鋼箱系桿拱在架設(shè)中線形控制的流程、要點(diǎn)和作用

線形控制的流程：包括系梁線形監(jiān)測、吊桿垂直度監(jiān)測和拱肋線形監(jiān)測三個(gè)方面的內(nèi)容。系梁線形監(jiān)測又包括系梁標(biāo)高監(jiān)測和系梁軸線監(jiān)測兩個(gè)方面內(nèi)容，其主要體現(xiàn)在兩方面：一是平面線形控制，即控制橋軸線在平面上的走向符合設(shè)計(jì)要求，在建設(shè)直線橋梁時(shí)比較容易，但對于彎橋梁必須根據(jù)特殊實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，通過適當(dāng)科學(xué)的方法才能達(dá)到預(yù)期的目的。二是豎向線性控制，在橋梁上選取若干個(gè)點(diǎn)，通過控制這些點(diǎn)的標(biāo)高來實(shí)現(xiàn)對線形的控制，豎向線形必須符合設(shè)計(jì)要求，如果控制不好不僅造成合龍困難，還會(huì)由于強(qiáng)行合龍，使梁體內(nèi)力分布不合理，預(yù)應(yīng)力筋偏大，導(dǎo)致橋梁縱向產(chǎn)生起伏變化，影響橋梁外觀，嚴(yán)重情況下會(huì)在運(yùn)營當(dāng)中梁體的某些截面荷載超過設(shè)計(jì)要求。

線性控制在施工過程中的作用：線形控制涉及到橋梁建設(shè)的整個(gè)過程中，橋梁線形控制工作做的不好不僅會(huì)影響整個(gè)橋梁的外觀，還會(huì)降低橋梁的質(zhì)量，造成重大的工程事故。施工階段中做好線形控制能夠確保施工過程中的結(jié)構(gòu)安全；保證梁體的線形控制在設(shè)計(jì)誤差范圍之內(nèi)；保證在鋼橋拼裝過程中，變位控制在設(shè)計(jì)誤差范圍之內(nèi)，確保順利合龍；確保成橋后的梁體、鋼箱拱線在設(shè)計(jì)誤差范圍之內(nèi)。這些控制都有效地提高了橋梁的整體水平，降低了事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

四、主梁線形控制技術(shù)

1、預(yù)拱度標(biāo)準(zhǔn)

預(yù)拱度是計(jì)算線形的基礎(chǔ)，預(yù)拱度的設(shè)置根據(jù)梁單元模型計(jì)算得出的全橋累計(jì)變形+1/2活載變形計(jì)算。

2、鋼箱梁下料參數(shù)計(jì)算

以底板為基準(zhǔn)時(shí)頂板修正量=梁?tan（梁段間夾角/2），據(jù)此可得出頂?shù)装蹇紤]誤差前后的下料長度。采用相同方法，即可得出全橋鋼箱梁下料參數(shù)。橋梁線形控制就是通過模擬各個(gè)施工工況同時(shí)考慮成橋曲線來精確計(jì)算出橋梁應(yīng)施加的預(yù)拱度，從而計(jì)算胎架線形參數(shù)與鋼箱梁下料參數(shù)，在箱梁預(yù)制施工中嚴(yán)格按照指令，在施工完成后理論上就能達(dá)到結(jié)構(gòu)理想的幾何線形。故線形控制參數(shù)的計(jì)算是十分重要的。

3、大節(jié)段吊裝安裝線形的確定

大節(jié)段預(yù)制完畢，將鋼箱梁?用浮吊架設(shè)到臨時(shí)支座上時(shí)，鋼箱梁發(fā)生自重變形，此時(shí)需要對鋼箱梁計(jì)算安裝線形，以有效控制鋼箱梁安裝，保證施工安全與成橋線形，如發(fā)現(xiàn)偏差可及時(shí)調(diào)整，避免出現(xiàn)誤差累計(jì)導(dǎo)致成橋不滿足設(shè)計(jì)要求，甚至合攏困難。安裝線形的計(jì)算是通過考慮加入豎曲線的預(yù)拱度扣除當(dāng)前施工工況發(fā)生的位移，由于預(yù)拱度的設(shè)置是確定小節(jié)段兩端的高程，并?用“以直代曲”方式預(yù)制梁段，故小節(jié)段中間的預(yù)拱度可由兩端插值得到，根據(jù)安裝測點(diǎn)布置，選取頂板中心點(diǎn)，由此可以得到理論上當(dāng)前工況的安裝線形狀態(tài)。施工時(shí)根據(jù)幾何控制方案，測量相應(yīng)測點(diǎn)的變形，與理論值對比，控制誤差。

4、大節(jié)段間的梁端轉(zhuǎn)角控制

（一）、梁端轉(zhuǎn)角計(jì)算

鋼箱梁架設(shè)安裝時(shí)，在捍接前大節(jié)段間捍接合攏位置會(huì)有一定的梁端轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角的控制是大節(jié)段吊裝施工技術(shù)施工控制的關(guān)鍵，直接決定了鋼箱梁能否順利合攏。為了使鋼箱梁平順連接，應(yīng)盡量消除輝接前的梁端轉(zhuǎn)角。理論上可以采用調(diào)節(jié)鋼箱梁制造線形的方法消除梁端轉(zhuǎn)角。即在制造指令的計(jì)算時(shí)，根據(jù)表1計(jì)算所得的輝接前梁端轉(zhuǎn)角計(jì)算值，在輝接位置兩側(cè)的小節(jié)段預(yù)先轉(zhuǎn)一定的角度，可選擇兩側(cè)各偏轉(zhuǎn)計(jì)算得到轉(zhuǎn)角的一半，即修正胎架線形參數(shù)中每個(gè)大節(jié)段兩端的兩個(gè)小節(jié)段的相對高程。這樣在安裝時(shí)，架設(shè)梁段變形之后即處于無轉(zhuǎn)角狀態(tài)，可以平順連接鋼箱梁。

（二）、梁端轉(zhuǎn)角的誤差調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)制造線形后，理論上是可以平順連接鋼箱梁的。但是鋼材彈性模量、梁重、溫度變化、施工誤差、臨時(shí)荷載等誤差均會(huì)對梁端轉(zhuǎn)角產(chǎn)生影響。故必須有效地控制分析這些誤差，避免出現(xiàn)過大梁端轉(zhuǎn)角導(dǎo)致合攏困難。當(dāng)轉(zhuǎn)角較小時(shí)，在輝接位置可以用輝縫調(diào)節(jié)，當(dāng)縫寬S25mm時(shí)，可以用輝縫調(diào)節(jié)這部分轉(zhuǎn)角；但當(dāng)轉(zhuǎn)角過大時(shí)，無法使用揮縫調(diào)節(jié)，這時(shí)，可采用架設(shè)時(shí)的牛腿支座以及調(diào)位支座的豎向千斤頂調(diào)整待安裝梁段的高程來消除轉(zhuǎn)角，輝接完可調(diào)節(jié)回原狀態(tài)。這種調(diào)節(jié)方式會(huì)使?接完的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫位移，對結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)誤差導(dǎo)致過大轉(zhuǎn)角。

五、施工控制的具體過程及其難點(diǎn)

橋梁在施工過程中，會(huì)有很多影響因素，這些影響因素對不同的結(jié)構(gòu)、不同的施工方法，產(chǎn)生的施工誤差也不同。實(shí)際施工必須抓住主要矛盾，只有解決了主要矛盾，才能做到經(jīng)濟(jì)有效。

根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)得出，鋼箱系桿拱橋應(yīng)力水平較低，因此在施工過程中總的控制原則是：在確保吊桿和拱肋穩(wěn)定的前提下，采取以線形控制為主、兼顧應(yīng)力控制的雙控原則，在進(jìn)行科學(xué)的線形控制后，通過在大橋上部結(jié)構(gòu)的控制截面布置應(yīng)力測點(diǎn)，來觀察在施工過程中這些截面的應(yīng)力變化與分布情況，看在施工過程中是否出現(xiàn)不滿足強(qiáng)度要求的狀態(tài)，以便施工做出相應(yīng)的調(diào)整。同時(shí)，監(jiān)測控制網(wǎng)的定期檢測也是非常必要的，監(jiān)測控制網(wǎng)的精確程度直接影響著施工質(zhì)量的高低，特別是對拱肋節(jié)段空間定位的影響不容忽視，所以施工主體應(yīng)定期對施工控制測量網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測。同時(shí)，根據(jù)施工監(jiān)控的實(shí)際需要，增設(shè)必要的控制點(diǎn)。

六、結(jié)束語

與施工技術(shù)相結(jié)合的介紹了線形控制技術(shù)的相關(guān)技術(shù)方法。并給出了計(jì)算方法。在施工的過程中要嚴(yán)格按照線形進(jìn)行施工的控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]申衛(wèi)、陸文軍大跨度鋼箱系拱橋的施工控制方法西部交通科技2011

[2]王文勝鋼箱系桿拱橋施工變形觀測與控制技術(shù)山西建筑2010