鋼管混凝土拱橋拱肋施工線形控制技術(shù)研究

王飛

摘? 要：混凝土鋼管拱橋施工技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，在具體施工過(guò)程中要做好拱肋線性控制，該項(xiàng)工作會(huì)對(duì)橋梁工程最終的線性和內(nèi)力的實(shí)際情況能夠滿足最終的設(shè)計(jì)要求造成直接影響。因此，鋼管混凝土拱橋施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好拱橋拱肋施工現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)的研究，從而提升橋梁工程的質(zhì)量，為所有提供一個(gè)高質(zhì)量的工程。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;混凝土;線控控制;工程質(zhì)量

中圖分類號(hào)：U445? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）03-0147-02

Abstract： The construction technical requirements of concrete steel pipe arch bridge are high and the technology is complex. In the specific construction process， the linear control of arch ribs should be done well. This work will have a direct impact on the final linear and internal force of the bridge engineering to meet the final design requirements. Therefore， during the construction of concrete-filled steel tubular arch bridge， the research on on-site control technology of arch rib construction of arch bridge should be done well， so as to improve the quality of bridge engineering and provide a high-quality project for all.

Keywords： bridge engineering; concrete; line control; engineering quality

鋼管混凝土拱橋是目前應(yīng)用較為廣泛的一種橋梁，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有跨度能力大、輕質(zhì)高、外觀美觀、施工簡(jiǎn)單等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來(lái)它得到了廣泛的應(yīng)用與迅速的發(fā)展。橋梁工程跨度的不斷增大，這使鋼管混凝土拱橋的整體造型變得更加復(fù)雜，同時(shí)，也使施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)一步加大，在工程建設(shè)期間同時(shí)涉及到鋼管拱的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形以及穩(wěn)定性等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，從而保證橋梁施工中的安全性及合理性。

1 鋼管混凝土拱橋具備的特點(diǎn)

鋼管混凝土是一種將混凝土壓入到鋼管內(nèi)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在工程具體施工過(guò)程中，通過(guò)鋼管對(duì)混凝土套箍約束從而形成整體受力，共同承擔(dān)整個(gè)橋梁的靜荷載與動(dòng)荷載，有抵抗強(qiáng)度高和塑形變形能力強(qiáng)的作用[1]。鋼管混凝土拱橋在施工過(guò)程中，選擇合理的拱軸線后，能夠使鋼管混凝土抗壓強(qiáng)度在具體應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步提高，進(jìn)而使承受彎矩變小，提高橋梁工程在應(yīng)用期間的跨越能力，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到不同的環(huán)境中，外觀較為美觀[2]。

2 工程施工控制原理與流程

鋼管混凝土拱橋在具體施工過(guò)程中能夠通過(guò)不同的計(jì)算方法完成對(duì)拱肋在不同的施工階段的具體預(yù)拋高值、饒度、位移值等多項(xiàng)控制指標(biāo)內(nèi)容的計(jì)算，但是從工程的實(shí)際施工情況來(lái)看，利用這些理論數(shù)值對(duì)工程的施工進(jìn)行指導(dǎo)時(shí)，可能無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果[3]。導(dǎo)致該現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是鋼管拱肋為分段吊裝成拱后再進(jìn)行混凝土灌注，同時(shí)，由于吊裝橋面系施工期間，結(jié)構(gòu)體系會(huì)發(fā)生較大程度改變，外界換進(jìn)各因素較為復(fù)雜，這都對(duì)工程的具體施工造成一定影響。由此可見，在鋼管混凝土拱橋具體施工期間，要依據(jù)工程的具體施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)完成對(duì)拱肋結(jié)構(gòu)形態(tài)的調(diào)整，做好相應(yīng)的分析工作，從而使拱肋施工的穩(wěn)定性和安全性更加可靠，保證工程施工的順利進(jìn)行，以及項(xiàng)目建成后能夠?yàn)槿藗兲峁┝己玫慕煌ōh(huán)境[4]。

3 鋼管混凝土拱橋具體施工工藝分析

3.1 工程概況

西藏日喀則市吉隆縣吉隆鎮(zhèn)吉普大橋跨徑60m，采用有推力下承式鋼管混凝土拱橋，該橋全長(zhǎng)72.7m，橋?qū)?.5m，主拱圈采用啞鈴型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。橫梁采用鋼混組合式結(jié)構(gòu)，橋面為先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)的6m普通鋼筋砼空心板，橋面連續(xù)，縱梁采用焊接工字鋼梁，安裝現(xiàn)場(chǎng)采用高強(qiáng)螺栓連接。吉普大橋是進(jìn)出吉普村的重要通道，橫跨吉普大峽谷，峽谷最深處約250m。結(jié)合橋梁現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及施工條件，該橋施工決定采用纜索吊裝方案，吊裝主拱肋、橫聯(lián)以及橋面板等構(gòu)件。全橋共分14個(gè)節(jié)段，以橋跨中心線對(duì)稱布置，拱肋中距為8.5m，每個(gè)節(jié)段縱橋向水平投影最大長(zhǎng)度為10m，最大荷載約78kN不足100kN。

3.2 鋼管拱加工

在施工期間，為了鋼管拱能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通常都在鋼管拱圈制作時(shí)便開始監(jiān)測(cè)。鋼結(jié)構(gòu)的制作、安裝作業(yè)都會(huì)受溫度的影響，在進(jìn)行鋼件加工過(guò)程中，鋼材溫度的變化、焊接收縮以及畫線粗細(xì)等都可能對(duì)拱圈制作造成一定的偏差，因此，在鋼管拱圈制作前進(jìn)行分析，同時(shí)，做好相應(yīng)的基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，針對(duì)施工作業(yè)開展制定出一套合理的施工計(jì)劃，依據(jù)計(jì)劃完成相應(yīng)的施工[5]。施工期間，要對(duì)溫度變化情況進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)，依據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的合攏溫度，對(duì)實(shí)際溫度加以校正，從而使工程施工的精度和質(zhì)量都能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。

在投影線上對(duì)拱肋階段進(jìn)行加工，平放在臺(tái)座上，利用加工節(jié)段控制點(diǎn)掉線對(duì)拱肋線性進(jìn)行復(fù)核。對(duì)拱肋進(jìn)行加工時(shí)，要對(duì)預(yù)留加工、焊接收縮量等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行全面考慮，消除實(shí)際施工期間，各種不同類型的誤差對(duì)拱肋線性造成的不良影響。制作完拱肋節(jié)段后，要在廠內(nèi)完成相應(yīng)的試拼，該項(xiàng)作業(yè)選擇的設(shè)計(jì)合攏溫度在15-20℃之間進(jìn)行，因此，有必要再次對(duì)拱肋線性重新復(fù)核，做好相應(yīng)的標(biāo)記工作。

3.3 鋼管拼接

在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，要做好鋼管拱單肋平拼和鋼管拱相鄰段整體立拼作業(yè)，在具體拼接期間，對(duì)橋梁工程的整體規(guī)模和周圍的環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)接頭坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，保證相聯(lián)位置的準(zhǔn)確性，為橋梁工程的最終拱連成一個(gè)整體，提高橋梁工程的最終質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的支持。

4 控制鋼管拱肋安裝線形

4.1 控制拱肋安裝

吊裝拱肋過(guò)程中，需要控制拱肋軸線、標(biāo)高多項(xiàng)指標(biāo)，拱肋的整體線性控制是施工中最為關(guān)鍵的控制性任務(wù)。拱肋拼裝期間，拱肋線性和軸線偏位調(diào)整通過(guò)扣索以及側(cè)風(fēng)纜來(lái)調(diào)整，測(cè)量技術(shù)人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)控，對(duì)于工程中采用的風(fēng)纜錨，應(yīng)將其固定工程兩岸的陸地上。

（1）控制拱肋線性測(cè)量

對(duì)于橋梁工程中的拱肋線性，采用測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)控制，確保拱肋拼裝達(dá)到設(shè)計(jì)拱肋線性，提升工程質(zhì)量[6]。在該項(xiàng)作業(yè)期間，根據(jù)設(shè)計(jì)拱肋線性放樣相應(yīng)的增加預(yù)抬量，減少扣索調(diào)整次數(shù)，完成相應(yīng)的計(jì)算。具體施工作業(yè)期間，通過(guò)對(duì)2臺(tái)全站儀，完成相應(yīng)的控制工作，其中一臺(tái)放置在軸線上，通過(guò)對(duì)其利用，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)軸線定位，另一臺(tái)則被放置在側(cè)向位置處，通過(guò)對(duì)其利用，對(duì)測(cè)評(píng)點(diǎn)面和高程定位進(jìn)行觀察。拱肋安裝時(shí)每段拱肋的位置，通過(guò)兩拱對(duì)接處及正在安裝拱肋端頭作為測(cè)點(diǎn)，對(duì)拱軸線、高程以及平面位置等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，并且要做好記錄分析工作。對(duì)于橋梁工程中的拱肋軸線變高，拱肋高程的調(diào)整需利用扣索長(zhǎng)度的變化來(lái)調(diào)整，拱肋軸線橫向的偏離由側(cè)風(fēng)纜的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。

拱肋安裝每節(jié)段時(shí)，扣索和風(fēng)纜的受力均在發(fā)生變化，從而影響拱肋安裝的線性，測(cè)量人員應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和觀察拱肋的軸線偏位、高程，并做好相應(yīng)的記錄，反饋所測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)際反饋數(shù)據(jù)做出扣索和風(fēng)纜調(diào)整方案，保證拱肋安裝對(duì)接順利，同時(shí)，保證扣索和風(fēng)纜處于最佳受力狀態(tài)。

（2）設(shè)置好預(yù)抬量

進(jìn)行扣索調(diào)節(jié)的目的就是為了保證拱肋軸線的最終設(shè)計(jì)可以達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，但是從實(shí)際情況來(lái)看，安裝期間會(huì)出現(xiàn)頻繁調(diào)索現(xiàn)象，將對(duì)工程的施工進(jìn)度和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化造成必然影響，為了提升工程最終質(zhì)量，要對(duì)調(diào)索次數(shù)進(jìn)行控制，避免發(fā)生多次調(diào)索，因此，應(yīng)當(dāng)在拱肋安全時(shí)設(shè)置相應(yīng)的預(yù)抬高量，從而達(dá)到該項(xiàng)目的[7]。根據(jù)拱前扣索索力的實(shí)際情況，通過(guò)MIDAS軟件的應(yīng)用對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模擬，完成對(duì)工程中涉及的扣掛體系統(tǒng)和吊裝順序進(jìn)行加載，同時(shí)，用現(xiàn)有的張拉設(shè)備發(fā)算張拉力復(fù)核計(jì)算作業(yè)。相應(yīng)計(jì)算及復(fù)核完成后，第一段扣索張拉、收緊工作同時(shí)完成，從而達(dá)到前期計(jì)算的預(yù)抬高程，通過(guò)該方法對(duì)其它段進(jìn)行吊裝，能夠減少調(diào)索次數(shù)。

（3）控制安裝次數(shù)

橋梁工程在進(jìn)行拱肋安裝時(shí)，隨著溫度的改變拱肋也會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)，扣索的鋼絲繩也會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)具體觀察，可以發(fā)現(xiàn)晝夜溫差會(huì)對(duì)拱肋高程造成較大的影響。因?yàn)楣袄呤卿摴芄敖Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散熱，因此，在25℃的環(huán)境下進(jìn)行拱肋安裝。測(cè)量數(shù)據(jù)的有效、真實(shí)性，在進(jìn)行測(cè)量定位等多項(xiàng)工作，應(yīng)當(dāng)在日出前完成相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)，確保最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及拱肋安裝線形的精準(zhǔn)性，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

4.2 控制合攏

安裝合攏前，應(yīng)依據(jù)氣象部門提供的3-5天氣象預(yù)報(bào)，選擇其中1-2天進(jìn)行24小時(shí)不間斷氣溫觀測(cè)，選擇氣相對(duì)較低并且平穩(wěn)的天氣，完成相應(yīng)的觀測(cè)，通過(guò)以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可以確定拱肋瞬時(shí)合攏的最佳溫度約為20℃。以此作為參考依據(jù)，完成對(duì)合攏施工臨時(shí)時(shí)間的確定。進(jìn)行合攏時(shí)，在合攏兩端應(yīng)當(dāng)利用活動(dòng)法，保證最終拱肋安裝可以具有重復(fù)的富余量，同時(shí)，通過(guò)拱頂測(cè)點(diǎn)高程、平安位置測(cè)量等方式，完成對(duì)合攏段的精準(zhǔn)定位，保證鋼管拱圈在成橋后處于最佳受力狀態(tài)，提升工程質(zhì)量，延長(zhǎng)使用年限。

5 結(jié)束語(yǔ)

鋼管混凝土拱橋建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)做好施工工藝和拱肋安裝線形分析工作，進(jìn)而保證橋梁工程的質(zhì)量能夠滿足應(yīng)用需求，為人們提供一個(gè)良好而舒適的交通環(huán)境，從而滿足人們?nèi)粘３鲂械男枨蟆?/p>

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