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鋼箱系桿拱橋先拱后梁法施工控制李永君【摘要】上海市耀龍路橋主橋?yàn)橹骺?52m下承式鋼箱提籃系桿拱橋.以該橋?yàn)楸尘?,介紹了系桿拱橋先拱后梁法的施工過程以及施工控制方法,為類似工程提供參考.【期刊名稱】《城市道橋與防洪》【年(卷),期】2011(000)007【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P147-150,153)【關(guān)鍵詞】系桿拱橋;先拱后梁法;施工控制;耀龍路橋【作者】李永君【作者單位】上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市200092【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】U448.22+51工程概況上海市耀龍路橋位于浦東新區(qū)規(guī)劃浦明路上,跨越川楊河。橋西側(cè)為川楊河至黃浦江的入口處,東側(cè)為川楊河導(dǎo)流船閘,北岸跨越防洪堤與浦明路相接,南岸接HQ地塊。該橋是2010年上海世博會(huì)期間由中環(huán)線直接進(jìn)入世博園區(qū)專用通道上的關(guān)鍵橋梁節(jié)點(diǎn),工期十分緊迫。川楊河為V級(jí)航道,為保證施工期間川楊河的通航,施工采用少支架先拱后梁法的施工方案。與先梁后拱法相比,這種施工方法拱肋施工速度快,但對(duì)加工制造及施工控制提出了較高的要求。圖1為耀龍路橋效果圖。圖1耀龍路橋效果圖2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主橋?yàn)樘峄@式鋼箱系桿拱橋,主跨152m,橋面寬度40.5m,拱肋與主梁均采用Q345qD鋼材。拱肋矢高29m(斜平面),矢跨比1/5.5(立面),橫向傾角18°,拱軸線在斜平面內(nèi)為二次拋物線。拱頂橫撐采用扁箱板式結(jié)構(gòu),兩邊呈弧形,中間開橢圓孔。拱肋采用變高度矩形截面鋼箱拱,板厚采用30mm,箱寬1.8m,箱高由拱頂處2.4m漸變至拱腳處3.3m。主梁采用雙邊箱截面,尺寸為4.0m(寬)x1.7m(高)。橋面為正交異性橋面板,頂板采用閉口U型加勁肋,橫梁間距3.0m,橫梁高1.7~2.0m。系桿采用鋼絞線,通過豎彎錨固在端橫梁,規(guī)格為37股,每個(gè)拱肋4根,恒載下永久系桿水平力合計(jì)3200t。吊桿采用73①7低松弛鍍鋅鋼絲,間距6m,全橋共23對(duì),采用冷鑄錨,在拱肋內(nèi)張拉。圖2~圖4為橋梁立面、平面、橫斷面總體布置圖。主墩為矩形截面實(shí)體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用C40混凝土。樁基礎(chǔ)選用16根直徑1.2m鉆孔灌注樁,樁長(zhǎng)約65m,選擇⑨1層粉細(xì)砂作為樁基持力層。承臺(tái)為啞鈴型,高度3.0m,采用C30混凝土。3施工流程主橋施工流程為:主墩承臺(tái)、立柱施工、端橫梁支撐安裝一岸上段主梁擱置于支架、拱肋支墩施工一端橫梁安裝一岸上段主梁安裝一兩側(cè)拱肋安裝一下層臨時(shí)系桿安裝(未張拉)一拱肋大節(jié)段安裝一下層臨時(shí)系桿張拉、拆除拱肋支墩一水中段主梁安裝-主梁合龍一永久系桿安裝、張拉一拆除臨時(shí)系桿、支架一橋面鋪裝、成橋。圖5為拱肋安裝流程示意圖。拱肋(不含與端橫梁連接的4個(gè)拱腳段)分5個(gè)大節(jié)段在工廠加工,在現(xiàn)場(chǎng)水中支架上拼裝。邊拱肋節(jié)段(S1)的水平投影長(zhǎng)度約30.7m,全橋共4個(gè)。中間拱肋大節(jié)段(S2)的水平投影長(zhǎng)度78.6m,重量約650t,為復(fù)雜空間結(jié)構(gòu),安裝采用兩臺(tái)浮吊(分別為600t和500t)協(xié)同作業(yè),一次成功安裝就位。中間拱肋大節(jié)段端部安裝臨時(shí)鋼橫梁,限制安裝過程中的變形。同時(shí)安裝有順橋向的上層和下層臨時(shí)系桿,拱肋中段吊裝就位后,通過千斤頂使其精確就位,同時(shí)通過張拉臨時(shí)系桿調(diào)整拱肋的線型和內(nèi)力,使整個(gè)拱肋線型圓順,實(shí)現(xiàn)了拱肋高精度合龍,之后焊接環(huán)形接口形成完整拱肋。圖6為拱肋施工過程。圖2橋梁總體布置圖(立面)(單位:cm)圖3橋梁總體布置圖(平面)(單位:cm)圖4橋梁總體布置圖(橫斷面)(單位:cm)主梁(含端橫梁)分14個(gè)節(jié)段,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度12m,從兩岸向中間依次安裝。通過駁船將主梁運(yùn)至橋位,采用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升主梁,達(dá)到指定位置后進(jìn)行主梁環(huán)縫焊接。隨著主梁節(jié)段的增加,拱腳水平力逐漸加大,每安裝一個(gè)主梁節(jié)段,張拉一次下層臨時(shí)系桿。主梁合龍后,安裝并分級(jí)張拉永久系桿,同時(shí)分級(jí)拆除下層臨時(shí)系桿。4施工控制要點(diǎn)施工控制以線型控制為主,應(yīng)力控制為輔。線型控制保證成橋時(shí)橋梁線型與設(shè)計(jì)線型一致,應(yīng)力控制保證橋梁應(yīng)力狀態(tài)與計(jì)算結(jié)果吻合,并在施工過程中應(yīng)力幅度始終處于容許的安全范圍內(nèi)。圖5拱肋安裝流程示意圖圖6拱肋施工過程(1)拱肋線型控制拱肋安裝期間,通過上、下層臨時(shí)系桿控制拱肋線型。為使拱肋節(jié)段安裝精度滿足焊接要求,將S2拱肋大節(jié)段在工廠內(nèi)的測(cè)量坐標(biāo)值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)與橋位現(xiàn)場(chǎng)S1拱肋端口的虛擬預(yù)拼裝,以保證拱肋安裝、焊接順利完成。水中段主梁安裝過程中,通過下層臨時(shí)系桿控制拱腳水平位移,保證拱肋線型與每一施工節(jié)段的理論線型接近。(2) 主梁線型控制為確保主梁線型滿足設(shè)計(jì)要求,測(cè)量監(jiān)控每個(gè)主梁節(jié)段上6個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)。根據(jù)測(cè)定的主梁控制點(diǎn)坐標(biāo),通過調(diào)整吊桿張拉端錨頭螺母長(zhǎng)度控制主梁標(biāo)高。在主梁吊裝過程中,每一梁段吊裝完成后均進(jìn)行測(cè)量。圖7為主梁節(jié)段編號(hào)。圖7主梁節(jié)段編號(hào)(單位:mm)(3) 合龍段的跟蹤監(jiān)測(cè)由于風(fēng)向、風(fēng)力、溫度等環(huán)境參數(shù)的變化會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)的變形,合龍段主梁的長(zhǎng)度參數(shù)處于動(dòng)態(tài)變化之中,因此必須通過跟蹤測(cè)量掌握已安裝梁段隨外界環(huán)境參數(shù)的變化規(guī)律,確定合龍段的幾何加工尺寸。圖8為吊裝合龍段主梁照片。圖8吊裝合龍段主梁(4) 臨時(shí)系桿張拉控制臨時(shí)系桿分為上層和下層兩種。上層臨時(shí)系桿用于S2拱肋大節(jié)段運(yùn)輸、吊裝和拱肋合龍焊接前調(diào)整線型。下層臨時(shí)系桿根據(jù)主梁安裝的進(jìn)展逐步對(duì)稱張拉完成。由于主梁吊裝過程中端橫梁滑動(dòng)支座縱向水平位移變化較大,因此每吊裝一個(gè)梁段均進(jìn)行一次臨時(shí)系桿的張拉。在張拉過程中以位移控制為主兼顧系桿力。(5) 永久系桿與下層臨時(shí)系桿的替換永久系桿用于運(yùn)營(yíng)階段平衡拱腳推力,下層臨時(shí)系桿用于主梁安裝階段平衡拱腳推力。主梁安裝結(jié)束以后全橋?qū)崿F(xiàn)合龍貫通,之后完成永久系桿的穿索,對(duì)稱、分批實(shí)現(xiàn)永久系桿與下層臨時(shí)系桿的替換。(6) 吊桿力監(jiān)測(cè)和調(diào)整主梁焊接之前,進(jìn)行主梁線型調(diào)整,由于此時(shí)鋼梁受力處于靜定狀態(tài),因此吊桿力不變。主梁焊接完成以后,進(jìn)行吊桿力調(diào)整和測(cè)量,吊桿力控制考慮后續(xù)階段二期恒載的影響。5施工控制計(jì)算采用橋梁專用軟件進(jìn)行理論成橋狀態(tài)和施工過程中的分析計(jì)算。按照施工流程及基本參數(shù),首先確定合理的成橋狀態(tài),然后采用正裝計(jì)算方法確定各施工狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)受力和變形等控制數(shù)據(jù),作為施工控制的理論軌跡。5.1計(jì)算模型采用空間有限元模型進(jìn)行橋梁施工過程分析。吊桿與系桿采用桁架單元,拱肋、主梁采用梁?jiǎn)卧?。自重荷載根據(jù)容重按單元安裝時(shí)間分階段施加。二期恒載包括橋面鋪裝、欄桿、燈柱、過河管線等。圖9為施工控制計(jì)算模型。圖9施工控制計(jì)算模型在施工過程中,橋梁結(jié)構(gòu)上會(huì)增減某些臨時(shí)施工荷載。對(duì)于其中影響較大者,根據(jù)施工單位提供的數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析,將這些荷載進(jìn)行量化模擬,反映在施工控制的實(shí)時(shí)計(jì)算中,以便對(duì)施工控制數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)修正。5.2控制性計(jì)算結(jié)果(1) S2拱肋大節(jié)段吊裝S2拱肋大節(jié)段是柔性空間異形結(jié)構(gòu),重約650t,吊裝過程中臨時(shí)系桿力控制對(duì)于保證結(jié)構(gòu)安全,控制拱肋線型,確保順利合龍十分關(guān)鍵(見圖10)。起吊以后臨時(shí)系桿力單側(cè)116t。圖10拱肋大節(jié)段吊裝時(shí)臨時(shí)系桿力(單位:t)(2) 主梁安裝過程中拱肋變形施工分析表明,水中段主梁吊裝過程中,拱肋豎向變形最大處可達(dá)130mm,為安裝NB3梁段時(shí)。通過吊桿的預(yù)留長(zhǎng)度控制主梁安裝位置,而這一過程中均要考慮每一步驟拱肋變形的影響。圖11為水中段主梁吊裝時(shí)拱肋單步位移。圖11水中段主梁吊裝時(shí)拱肋單步位移(單位:mm)7結(jié)語(yǔ)為滿足施工期間川楊河的通航要求,耀龍路橋采用少支架的先拱后梁法施工方案。由于拱肋采用大節(jié)段預(yù)制吊裝,減少了拱肋空中焊接作業(yè)量,節(jié)省了施工周期。耀龍路橋作為上海市第一座設(shè)計(jì)施工總承包的橋梁,于2009年3月26日開始安裝端橫梁,2009年10月1日主梁中跨合龍,2010年1月

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