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        大跨變截面鋼筋混凝土箱拱渡槽纜索吊裝施工控制研究

        2015-08-05 06:06:58卓小麗李典豪
        黑龍江交通科技 2015年7期
        關(guān)鍵詞:斜拉纜索渡槽

        卓小麗,李典豪

        (1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院;2.貴州高速公路集團(tuán)有限公司)

        1 引 言

        纜索吊裝施工方法因其跨越能力大、起吊能力大、地形限制小等優(yōu)點(diǎn)在無(wú)支架施工拱橋建設(shè)中使用廣泛。纜索吊裝配合斜拉扣掛施工的鋼筋混凝土拱橋工藝復(fù)雜,吊裝定位難度大,結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)換次數(shù)多,索力控制難度大,施工風(fēng)險(xiǎn)較高,對(duì)其進(jìn)行合理有效的施工控制研究十分必要。

        2 龍場(chǎng)渡槽施工控制技術(shù)

        2.1 施工控制計(jì)算分析

        根據(jù)龍場(chǎng)渡槽設(shè)計(jì)圖紙中及現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)施方案,對(duì)拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過(guò)程進(jìn)行仿真優(yōu)化計(jì)算。建模時(shí)主拱圈、交界墩、鋼扣塔的鋼管立柱、平聯(lián)、斜撐等均用梁?jiǎn)卧M,桁架單元在有限元模擬時(shí)主要針對(duì)扣索、錨索,彈性—?jiǎng)偨Y(jié)模擬扣點(diǎn)與主梁、錨點(diǎn)與鋼扣塔之間的連接。

        可知,根據(jù)龍場(chǎng)渡槽拱圈施工組織設(shè)計(jì)的施工程序,對(duì)拱圈節(jié)段纜索吊裝斜拉扣掛施工的全過(guò)程進(jìn)行仿真分析研究。主要對(duì)拱圈拱腳控制截面應(yīng)力、控制索力以及在施工過(guò)程中拱圈節(jié)段施工預(yù)拱度控制參數(shù)進(jìn)行了分析,圖1 至圖2為各節(jié)段扣、主拱圈各節(jié)段施工預(yù)拱度。

        圖1 節(jié)段扣掛鋼絞線初張力

        圖2 拱圈各節(jié)段吊裝預(yù)拱度

        各施工階段,拱腳控制截面頂?shù)装謇?、壓?yīng)力變化穩(wěn)定。每個(gè)拱圈節(jié)段安裝過(guò)程中,濕接縫的澆筑表現(xiàn)為上緣拉應(yīng)力增大,通過(guò)扣索、錨索的張拉使得拱圈在安裝過(guò)程中的應(yīng)力水平更為合理。拱腳段截面中性軸最遠(yuǎn)端的壓應(yīng)力出現(xiàn)在12#節(jié)段安裝拼裝后,最大-6.7 MPa(壓應(yīng)力),上緣最大拉應(yīng)力在拱圈7#節(jié)段安裝完成后,為1.5 MPa。本橋主拱圈混凝土采用C55標(biāo)號(hào)混凝土,施工過(guò)程中的各個(gè)階段上下緣壓應(yīng)力控制在力10 MPa、拉應(yīng)力控制在1.5 MPa 內(nèi),可以認(rèn)為拱圈結(jié)構(gòu)受力處于可控范圍。

        主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過(guò)程中索力控制是關(guān)鍵,依據(jù)圖3 所示的扣掛鋼絞線理論初張索力,對(duì)龍場(chǎng)渡槽拱圈節(jié)段吊裝索力進(jìn)行控制。

        2.2 拱圈施工控制方法

        (1)拱圈吊裝線形控制

        一方面,拱圈節(jié)段預(yù)制長(zhǎng)度的誤差需要通過(guò)吊裝定位時(shí)及時(shí)調(diào)整標(biāo)高;另一方面,分析已施工完成梁段參數(shù)誤差引起的理論與實(shí)測(cè)標(biāo)高變化值,指導(dǎo)并預(yù)測(cè)下一節(jié)段的立模標(biāo)高。

        (2)拱座基礎(chǔ)變位控制

        大跨度拱橋建設(shè)中,對(duì)于活載相對(duì)公路橋梁更大的渡槽而言,基礎(chǔ)沉降的影響更加不容忽視。在實(shí)際工程中,大都采用設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)的方式進(jìn)行拱座基礎(chǔ)的變位監(jiān)測(cè),但此方法受溫度及其他因素影響較大。本橋采用的多點(diǎn)位移,可以準(zhǔn)確考慮豎直、水平位移的變化,通過(guò)實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比分析確保工程的穩(wěn)定性和安全性。

        (3)扣塔、交界墩垂直度控制

        一方面,施工控制中需要根據(jù)實(shí)際扣塔、交界墩偏位進(jìn)行拱圈標(biāo)高修正,通過(guò)幾何關(guān)系可以推導(dǎo)出Δz=lΔФcosθ,其中Δz 為拱肋節(jié)段高程變化量,l 為拱圈節(jié)段弦長(zhǎng),ΔФ 為拱圈節(jié)段弦長(zhǎng)與水平線的夾角變化值,θ 為拱圈節(jié)段弦長(zhǎng)與水平線的夾角。另一方面,施工過(guò)程中作為主要受壓構(gòu)件的扣塔、交界墩,順橋向的實(shí)際變形狀態(tài)對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要,當(dāng)前吊裝節(jié)段對(duì)扣塔、交界墩偏位的理論影響量與實(shí)際垂直度進(jìn)行合理的評(píng)判與修正是本橋施工控制的核心內(nèi)容。

        (4)穩(wěn)定性控制

        結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性一般概括為分支點(diǎn)以及極值點(diǎn)失穩(wěn)。分析時(shí)以拱圈最大懸臂狀態(tài)為最不利工況進(jìn)行穩(wěn)定性分析,按照第一類穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行特征值穩(wěn)定分析。結(jié)果表明,最不利工況結(jié)構(gòu)的一階穩(wěn)定性系數(shù)為38.46 遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的4~5,拱圈在安裝過(guò)程中拱圈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是有保證的,增設(shè)抗風(fēng)纜索對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的提高作用不大。

        3 結(jié) 論

        (1)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過(guò)程中,為了逼近設(shè)計(jì)拱軸線,使主拱圈受力更加合理,拱圈節(jié)段預(yù)制長(zhǎng)度的誤差需要通過(guò)吊裝定位時(shí)及時(shí)調(diào)整標(biāo)高。

        (2)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過(guò)程中,通過(guò)拱座位移測(cè)試儀器、鋼筋應(yīng)力測(cè)試儀器,獲得了更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),為施工提供了安全保證。

        (3)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過(guò)程中,扣塔、交界墩垂直度的幾何修正,減小了拱肋標(biāo)高實(shí)測(cè)值的誤差。

        (4)主拱圈纜索吊裝斜拉扣掛施工過(guò)程中,拱圈的最大懸臂狀態(tài)穩(wěn)定性滿足要求,不需要設(shè)置抗風(fēng)纜索,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

        [1]向中富.橋梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2011.

        [2]顏東煌,唐東,涂光亞,等.預(yù)制懸拼鋼筋混凝土拱橋施工控制[J].長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,(Z1):18-22.

        [3]田仲初,陳得良,顏東煌,等.大跨度拱橋拱圈拼裝過(guò)程中扣索索力和標(biāo)高預(yù)抬量的確定[J].鐵道學(xué)報(bào),2004,26(3):81-87.

        [4]吳恒利.拱式體系的穩(wěn)定性計(jì)算[M].人民交通出版社,1979.

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