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、 工程簡(jiǎn)況 九畹溪大橋?qū)儆谌龒{工程配套工程，位 于三峽庫(kù)區(qū)湖北省秭歸縣境內(nèi)，全長(zhǎng) 221.5m ，該橋?yàn)閮艨?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(jiān) 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(zhǎng) 12.66m 。橋位處地形陡峭， 兩岸懸崖峭壁，無(wú)施工場(chǎng)地。該橋由于受三峽庫(kù)區(qū)大壩水位 影響 ，橋面標(biāo)高 216.77m ，離現(xiàn)有水面 160m 高，該橋地 處風(fēng)口，風(fēng)大，風(fēng)力最大可

2、達(dá)七級(jí)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(guò)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(yùn)輸?shù)姆?便，拱肋共分 15 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(pán)以高強(qiáng)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(zhǎng)江運(yùn)至香溪碼頭，然后用汽車(chē)運(yùn)到工 地，經(jīng)過(guò)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(duì)稱(chēng)、上下 游不對(duì)稱(chēng)的方式泵送，并利用扣索參與承擔(dān)荷載代替施工加 載。拱上鋼管立柱利用纜索吊整體吊裝，鋼管立柱內(nèi)混凝土 采用

3、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 、 線形控制基本簡(jiǎn)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(zhǎng)途運(yùn)輸，易變形，對(duì)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(chǎng)除采用單肋半跨平拼 外，還進(jìn)行相鄰段整體立體試拼。拱上結(jié)構(gòu)施工嚴(yán)格按照加 載程序確保全橋上下游和兩岸均對(duì)稱(chēng)加載。由于嚴(yán)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(jì)要求。 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(shí)按照 1： 1 拱軸線放大樣，由

4、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(jìn)行了試拼，合 格后才運(yùn)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(yùn)輸?shù)淖冃?，確定拱肋橫聯(lián)位置，在工地進(jìn) 行了半跨平拼，將鋼管拱肋每半跨依次試拼，中間合攏段與 相鄰第七段均試拼。試拼的目的就是檢驗(yàn)拱肋是否一設(shè)計(jì)拱 軸線相符，對(duì)立柱位置進(jìn)行檢查校正，對(duì)接頭坐標(biāo)進(jìn)行精確 測(cè)量，并確定項(xiàng)聯(lián)位置，為將對(duì)應(yīng)拱肋連成整體提供了依 據(jù)。在試拼時(shí)每段之間法蘭盤(pán)用螺拴擰緊，以減少因法蘭盤(pán) 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

5、標(biāo)與設(shè)計(jì) 有一定的偏差，即上下游兩對(duì)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(jìn)行立拼。立拼場(chǎng)地鋪有兩條雙線鐵路，線間距與 拱肋中心距機(jī)同，都為 7m ，立拼胎具為經(jīng)過(guò)加工可以調(diào)整 的軌道平車(chē)。立拼方法：將經(jīng)過(guò)單肋試拼的第一段兩條對(duì)應(yīng) 拱肋在胎架上通過(guò)橫連連成整體，并與地面所作拱軸線控制 點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，并保證 0 號(hào)截面的傾角和坐標(biāo)，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(yùn)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(chǎng)地的 情況下達(dá)到了檢查拱

6、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 吊裝前鋼管拱的拱軸線經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格檢查，鋼管拱合攏后，拱 軸線完全符合設(shè)計(jì)要求。在安裝拱肋時(shí)，主要保證以下幾個(gè) 方面，就可以達(dá)到控制線形的目的： (10 拱座施工時(shí)封底鋼 板預(yù)埋； (2)拱肋安裝時(shí)的控制； (3) 合攏時(shí)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(jì)上對(duì)封底鋼板沒(méi)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?xí)r，封底鋼板位置不變化。在

7、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，在吊裝拱腳侕地做臨時(shí) 支撐，也做永久性的肋板。 3.4.2 拱肋安裝時(shí)的控制 首先 在吊前必須調(diào)平，以免增加安裝時(shí)的難度，就位時(shí)先在下弦 管打入幾個(gè)沖釘，以確保連接處為鉸接，然后采用倒鏈調(diào)整 風(fēng)纜，方向到位后，利用扣索同時(shí)調(diào)整兩肋扣索，這時(shí)將兩 肋的標(biāo)高調(diào)平到達(dá)要求標(biāo)高后，固定扣索，初擰高強(qiáng)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(guò)四個(gè) 方向的倒鏈?zhǔn)购蠑n段位置正確。然后從拱頂向腳依次調(diào)整扣 索，每次調(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

8、要焊接導(dǎo)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(cuò)開(kāi)。合攏后，第 7 段與拱頂合攏段只臨時(shí)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(guò)了多次試拼整修骨架已 經(jīng)定型，在安裝過(guò)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(chǎng)地限制，每岸無(wú)法布置兩臺(tái)輸送泵，采用風(fēng)茅兩岸對(duì) 稱(chēng)、上下游不對(duì)稱(chēng)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 8

9、m 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(zhǎng)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(shí)，隨著混凝土灌注進(jìn)程，依此收緊1、 2、3 號(hào)扣索， 初始扣索張力 80kN ，當(dāng)拱肋下降鋼絲繩的彈性，鋼絲繩會(huì) 略長(zhǎng)，鋼絲繩張力增大，當(dāng)灌注完成后測(cè)得每根索力在 250K 左右；當(dāng)灌注下游第 1 段下弦管時(shí)依次張緊下游扣 索，扣索張力平均每根 60Kn ，灌注上、下游時(shí)相隔時(shí)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(shí)隨著灌注進(jìn)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

10、同時(shí)對(duì) 1、 2、3 扣索進(jìn)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(fù)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(shí)在下弦管合攏后 3 天進(jìn)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(cè)量數(shù) 據(jù)，每一次混凝土泵送完畢后，對(duì)管拱線檢測(cè)一次，并將測(cè) 量結(jié)果繪制成隨時(shí)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(shí)變 化情況。從表 1 中發(fā)現(xiàn)拱腳部分灌注混凝土進(jìn)第 1 至 3 節(jié)段 標(biāo)高明顯下降，第 5 節(jié)段至拱頂節(jié)段標(biāo)高明顯上升。相反， 當(dāng)拱頂部分泵送完混凝土后，拱頂標(biāo)明顯下降，而第 1 節(jié)

11、段 至第 3 節(jié)段標(biāo)高卻得到回升。 表 1 灌注過(guò)程中 A-D 管豎直 段號(hào) 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 -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(pán)處的測(cè)量值與混凝土灌注前之差，負(fù)值表示低于灌 漿前。 5 、溫度對(duì)鋼管拱軸線的 影響 溫度對(duì)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(shí)，由 于溫度高，考慮了溫度修正值；（ 2 ）完全保證鋼管拱合攏 的溫度與設(shè)計(jì)要求相同。 6、整體效果 本橋竣工后經(jīng)實(shí) 測(cè)，拱肋水平方向最大偏位為 2.3cm ，小于公路工程質(zhì)量 檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求。7 、結(jié)論 九畹溪大橋在橋高（離現(xiàn)有水面160m ）、風(fēng)大、兩岸地形 陡峭、無(wú)施工場(chǎng)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(lái)保證拱軸線： （ 1 ） 優(yōu)化施工方案，確保方案 科學(xué) 合理。針對(duì)該橋的實(shí) 際情況，