三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥施工技术探讨

2016-01-28鄢梅珏孙礼华江西公路开发总公司江西省公路机械工程局

黑龙江交通科技 2015年4期

关键词：施工技术

鄢梅珏，孙礼华(．江西公路开发总公司;．江西省公路机械工程局)

鄢梅珏1，孙礼华2
(1．江西公路开发总公司;2．江西省公路机械工程局)

摘要:以中山市岐江河拱桥工程为例，探析了三跨中承式飞燕钢箱提篮式拱桥的施工技术，旨在为类似拱桥工程的相关设计与施工人员提供一定的参考。

关键词:三跨中承飞燕式钢箱;提篮式拱桥;施工技术

中图分类号:U442

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0167－01

随着经济的快速发展，我国的桥梁工程得到前所未有的发展，各种类型的桥梁工程如雨后春笋般的出现，三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥是一种新型的桥梁工程。文章以中山市岐江河拱桥工程为例，全面分析三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥的主要施工技术，并且不断地对施工过程进行控制与调整。通过实践证明，该工程的施工是非常成功的，对类似拱桥工程具有一定的借鉴意义。

1　工程概况

中山市岐江河拱桥工程位于围海造地形成的内河的出海口，项目的两侧都有环岛公路，工程的设计与施工在亚洲处于领先地位，该拱桥的总长度为809．5 m，桥面的纵坡为4．8%，主桥是56．9 m +207 m +56．8 m的三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥，主桥的主梁为栓焊相结合的钢筋混凝土叠合梁结构，竖曲线半径为1 798 m，主跨吊索区主梁选择简支漂浮的体系，拱桥主梁的两侧均为钢箱梁，横梁之间的间距表现为3．89 m，根据浇接缝混凝土导致钢梁格和桥面板形成了共同受力的体系，两侧吊梁在主梁上的横向间距表现为28．68 m，主拱和边拱在拱脚通过拱座进行连接，拱脚的间距为37．9 m，边拱、顶拱轴线的间距为32．569 m，拱轴线的线性表现为二次抛物线形式，该拱桥工程的桥型布置图如图1所示。

图1　三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥主桥桥型布置图

2　三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥的施工技术

2．1施工原则

在进行三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥施工的过程中，应该遵循以下几个原则: (1)受力要求，在恒定载荷条件下，拱肋受到的压力主要受到拱轴线形的影响，并且拱肋截面轴力与弯矩的大小直接决定了拱肋应力的大小，因此在成桥恒定载荷的状况下，必须控制拱肋截面能够满足三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥施工阶段的稳定性与强度，并且为了保证施工阶段的安全，还应该在拱桥上安装永久横联以及横向缆风索; (2)线形控制，线形控制的根本目的是保证桥面的线形以及拱肋的拱轴线线形，保证在恒载的作用下拱桥的标高和线形都能够满足相关的设计要求，并且成桥后，为了更好的实现线形要求，还应该选定好主拱肋无应力作用下的拼装节点与制造拱轴线的标高设置; (3)调控方法，在进行拼装的过程中，拱肋与前锁扣的夹角在不断的变化中，因此扣索力也在不断的变化中，由于前扣索力的大小直接决定了拼装的安全性和稳定性，并且还决定了拼装状态预测的准确性，因此应该采取相应的调控方法，确定各种状况下索力，以此保证整个拼装施工能够顺利的进行; (4)稳定性控制，拱桥工程结构的稳定性直接决定了拱桥结构的安全性，因此拱桥工程的稳定性和强度具有同等重要地位，因此在拱桥工程施工的过程中，应该设置足够数量的风撑以及浪风索来保证拱桥工程结构的稳定性。

2．2施工仿真模型

根据工程的设计图纸以及相关的施工技术，能够创建三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥的施工仿真模型，该拱桥工程的仿真模型是施工的重要基础，根据工程的设计特点以及施工的相关要求，其施工仿真模型包括两种，即索梁板壳单元模型以及索梁单元模型，该拱桥工程的永久风撑以及主拱肋都是薄壁钢箱结构，根据提篮拱的受力状况，其构件通常都是由压应力控制，很容易产生构件整体与局部失稳的问题，因此对于薄壁结构的局部失稳状况采用索梁单元模型行不通，只能采用索梁板单元模型来解决模型局部失稳的问题。此外，在具体的施工过程中测量钢箱拱轴线是不切实际的，因此在轴线控制主拱肋的过程中会产生较大的误差。由此可见，三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥的建模是非常复杂的，在建模与施工的过程中稍有不慎，都会导致严重的后果，因此为了尽可能的降低误差，可以采用大型计算机软件ANSYS，对拱桥的主要受力构件进行结构单元模拟，对于拱桥的主拱部位采用索梁单元模拟，对于桥面铺装以及其他装饰部分采用荷载模拟。在实际的仿真模拟中，该拱桥工程的模型采用了实体单元、杆单元、梁单元、板壳单元四种单元，总共划分为5 508个单元、6个材料特性号、333个截面几何特性号、3 723个节点，单元、材料以及结构的如表1所示。

表1　单元、材料以及结构表

续表1

2．3三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥的施工成果分析

项目从施工开始到竣工的过程中，施工方协同各个参建方进行了测量，根据测量结果显示，该拱桥工程的墩上侧的偏差在0～5．6 mm之间，下侧的偏差在0～4．4 mm之间，拱肋吊装节段的标高误差在0～6．0 mm之间，通过分析各个阶段的实际测量值与理论值，表明实际测量应力和理论值基本吻合，符合三跨中承飞燕式钢箱提篮式拱桥的相关设计与施工要求，因此该工程的结构非常安全、可靠。此外，通过实际测量，测量结果表明该拱桥工程还取得了以下成果: (1)扣塔塔顶增加10t的水平力; (2)整体升温10摄氏度; (3)拱肋的施工临时荷载降低了9．8%; (4)上下游两侧的扣锚索索力升高了4．3%; (5)上下游两侧的锚索索力提升了4．5%; (6)上下游两侧的扣索索力提升了4．4%; (7)扣塔钢管的弹性模量降低了9．8%; (8)拱肋的钢材弹性模量降低了9．7%; (9)拱肋的钢材容重降低了4．5%; (10)成桥状态拱肋的最小轴向应力表现为－66．20 MPa，最大轴向应力表现为84．10 MPa，最小组合应力表现为－67．45 MPa，最大组合应力表现为－88．69 MPa; (11)轴向应力在组合应力中占据的最小比例表现为79．8%，最大比例表现为98．9%。通过总结上述的施工成果，该拱桥工程的相对误差都控制在5%以内，符合该拱桥工程拱肋的相关设计与施工理念，因此该拱桥工程处于相对合理的成桥状态。