钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术

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发布时间：2021-09-12

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钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术
杨林，宗浩宇
(江苏省交通工程集团有限公司。江苏镇江212003)
【摘要】拱肋线形控制是钢管混凝土拱桥施工中的重要环节，关系到成桥后结构的线形和内力是否满足
设计要求。本文以某下承式钢管混凝土拱桥为工程背景，通过有限元数值计算模拟了施工过程中拱肋的受力变
形，提出了钢管拱在加工、吊装定位以及拱肋混凝土灌注等各施工阶段拱肋的线形控制技术。
【关键词】钢管拱；施工安装；线形控制
【中图分类号】TU755 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2011)10—0066—02
钢管混凝土拱桥具有由于轻质高强、跨越能力大、
施工方便、造型美观等优点，近年来得到了飞速发展。
目前，我国已相继建成了几百座不同跨径的钢管混凝
土拱桥。随着桥梁跨度的不断增大，钢管混凝土拱桥
的造型越来越复杂，施工安全风险也随之增加。因此，
如何对施工过程中结构的内力、变形及稳定进行监控，
确保施工安全，已成为桥梁施工中的重要课题。
由于钢管混凝土拱桥的拱肋线形直接决定了其
成桥后的内力状态，而且拱肋施工过程涉及多次体系
转换，结构变形不断变化；尽管设计时已计入了施工荷
载对拱肋线形的影响，但由于事先难以精确估计施工
中可能出现的诸多因素，往往造成实际桥梁结构的线
形与设计不符；因此，对每一施工阶段拱肋的线形进行
控制，确保拱肋在施工过程中的受力状态和变形始终
在设计允许的安全范围内，成桥线形符合设计期望，是
拱桥施工监控的主要内容。
1 工程概况
某下承式钢管混凝土拱桥的计算跨度为56m，矢
跨比∥L=1：4，拱肋平面内矢高14m，拱肋线形采用
二次抛物线。拱肋横断面为哑铃型，拱顶截面高度h
= 2．6m，拱脚截面高度h=3．2m，拱肋中心间距为
12m。拱肋灌注C50混凝土，施工工艺采用泵送顶升
法浇注。拱肋施工采用现场支架拼装法。
2 施工控制方法
施工控制旨在利用桥梁施工控制理论和方法对
钢管混凝土拱桥的施工过程进行严格的控制和调整。
一方面根据实际施工方法对施工的每一阶段进行理
论计算，求得各施工阶段施工控制参数的理论计算值；
另一方面对施工过程中的关键控制值(拱肋线形)进
行精确测量，针对实际施工过程中由于种种因素所引
起的理论与实测结果偏差，进行纠偏、调整。
基于控制理论，桥梁结构施工控制的方法主要有
三种：开环控制法、反馈控制法和自适应控制法。由于
开环控制法只适于结构构造和施工【序不太复杂的
桥梁，调控手段相对简单；因此，目前应用较为广泛的
是反馈控制法和自适应控制法，本桥拱肋线形控制采
用自适应控制法，具体控制流程如图1所示。
图1施工控制流程图
3 施工预拱度的计算
采用大型有限元分析软件ANSYS，对各主要施工
阶段拱肋的变形进行数值模拟，有限元模型如图2所
示。鉴于该桥拱肋结构空间的对称性，为了减少计算
时间提高计算效率，在不影响精度的前提下对单跨拱
肋进行模拟分析。通过数值分析，得到拱肋各施工阶
段中的挠度，预拱度的设置如图3所示。
4 钢管混凝土拱肋的施工
为达到设计预期要求，对拱肋的预制、安装、管内
混凝土灌注、吊杆张拉等施工环节进行严格控制。
(1) 钢管拱节段制作：拱肋钢管轴线采用折线
成弧方式，在钢管拱肋加工时尽可能增长单件长度，减
少对接焊缝的数量。拼装时将纵向对接焊缝错开
50era左右，并尽可能使纵向焊缝处于腹板混凝土范围
内。所有节段均按1：1放样控制坐标及尺寸，出厂前
进行试拼装，拼装轴线坐标实测与理论值(包括预留
拱度)竖向及水平向误差控制在允许范围内。