鄢梅玨，孫禮華(．江西公路開(kāi)發(fā)總公司;．江西省公路機(jī)械工程局)

三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工技術(shù)探討

鄢梅玨1，孫禮華2
(1．江西公路開(kāi)發(fā)總公司;2．江西省公路機(jī)械工程局)

摘要:以中山市岐江河拱橋工程為例，探析了三跨中承式飛燕鋼箱提籃式拱橋的施工技術(shù)，旨在為類似拱橋工程的相關(guān)設(shè)計(jì)與施工人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞:三跨中承飛燕式鋼箱;提籃式拱橋;施工技術(shù)

中圖分類號(hào):U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015)04－0167－01

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的橋梁工程得到前所未有的發(fā)展，各種類型的橋梁工程如雨后春筍般的出現(xiàn)，三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋是一種新型的橋梁工程。文章以中山市岐江河拱橋工程為例，全面分析三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的主要施工技術(shù)，并且不斷地對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行控制與調(diào)整。通過(guò)實(shí)踐證明，該工程的施工是非常成功的，對(duì)類似拱橋工程具有一定的借鑒意義。

1　工程概況

中山市岐江河拱橋工程位于圍海造地形成的內(nèi)河的出海口，項(xiàng)目的兩側(cè)都有環(huán)島公路，工程的設(shè)計(jì)與施工在亞洲處于領(lǐng)先地位，該拱橋的總長(zhǎng)度為809．5 m，橋面的縱坡為4．8%，主橋是56．9 m +207 m +56．8 m的三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋，主橋的主梁為栓焊相結(jié)合的鋼筋混凝土疊合梁結(jié)構(gòu)，豎曲線半徑為1 798 m，主跨吊索區(qū)主梁選擇簡(jiǎn)支漂浮的體系，拱橋主梁的兩側(cè)均為鋼箱梁，橫梁之間的間距表現(xiàn)為3．89 m，根據(jù)澆接縫混凝土導(dǎo)致鋼梁格和橋面板形成了共同受力的體系，兩側(cè)吊梁在主梁上的橫向間距表現(xiàn)為28．68 m，主拱和邊拱在拱腳通過(guò)拱座進(jìn)行連接，拱腳的間距為37．9 m，邊拱、頂拱軸線的間距為32．569 m，拱軸線的線性表現(xiàn)為二次拋物線形式，該拱橋工程的橋型布置圖如圖1所示。

圖1　三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋主橋橋型布置圖

2　三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的施工技術(shù)

2．1施工原則

在進(jìn)行三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工的過(guò)程中，應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則: (1)受力要求，在恒定載荷條件下，拱肋受到的壓力主要受到拱軸線形的影響，并且拱肋截面軸力與彎矩的大小直接決定了拱肋應(yīng)力的大小，因此在成橋恒定載荷的狀況下，必須控制拱肋截面能夠滿足三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋施工階段的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，并且為了保證施工階段的安全，還應(yīng)該在拱橋上安裝永久橫聯(lián)以及橫向纜風(fēng)索; (2)線形控制，線形控制的根本目的是保證橋面的線形以及拱肋的拱軸線線形，保證在恒載的作用下拱橋的標(biāo)高和線形都能夠滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，并且成橋后，為了更好的實(shí)現(xiàn)線形要求，還應(yīng)該選定好主拱肋無(wú)應(yīng)力作用下的拼裝節(jié)點(diǎn)與制造拱軸線的標(biāo)高設(shè)置; (3)調(diào)控方法，在進(jìn)行拼裝的過(guò)程中，拱肋與前鎖扣的夾角在不斷的變化中，因此扣索力也在不斷的變化中，由于前扣索力的大小直接決定了拼裝的安全性和穩(wěn)定性，并且還決定了拼裝狀態(tài)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，因此應(yīng)該采取相應(yīng)的調(diào)控方法，確定各種狀況下索力，以此保證整個(gè)拼裝施工能夠順利的進(jìn)行; (4)穩(wěn)定性控制，拱橋工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接決定了拱橋結(jié)構(gòu)的安全性，因此拱橋工程的穩(wěn)定性和強(qiáng)度具有同等重要地位，因此在拱橋工程施工的過(guò)程中，應(yīng)該設(shè)置足夠數(shù)量的風(fēng)撐以及浪風(fēng)索來(lái)保證拱橋工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2．2施工仿真模型

根據(jù)工程的設(shè)計(jì)圖紙以及相關(guān)的施工技術(shù)，能夠創(chuàng)建三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的施工仿真模型，該拱橋工程的仿真模型是施工的重要基礎(chǔ)，根據(jù)工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及施工的相關(guān)要求，其施工仿真模型包括兩種，即索梁板殼單元模型以及索梁?jiǎn)卧Ｐ?，該拱橋工程的永久風(fēng)撐以及主拱肋都是薄壁鋼箱結(jié)構(gòu)，根據(jù)提籃拱的受力狀況，其構(gòu)件通常都是由壓應(yīng)力控制，很容易產(chǎn)生構(gòu)件整體與局部失穩(wěn)的問(wèn)題，因此對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)狀況采用索梁?jiǎn)卧Ｐ托胁煌?，只能采用索梁板單元模型?lái)解決模型局部失穩(wěn)的問(wèn)題。此外，在具體的施工過(guò)程中測(cè)量鋼箱拱軸線是不切實(shí)際的，因此在軸線控制主拱肋的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。由此可見(jiàn)，三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的建模是非常復(fù)雜的，在建模與施工的過(guò)程中稍有不慎，都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此為了盡可能的降低誤差，可以采用大型計(jì)算機(jī)軟件ANSYS，對(duì)拱橋的主要受力構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)單元模擬，對(duì)于拱橋的主拱部位采用索梁?jiǎn)卧M，對(duì)于橋面鋪裝以及其他裝飾部分采用荷載模擬。在實(shí)際的仿真模擬中，該拱橋工程的模型采用了實(shí)體單元、桿單元、梁?jiǎn)卧?、板殼單元四種單元，總共劃分為5 508個(gè)單元、6個(gè)材料特性號(hào)、333個(gè)截面幾何特性號(hào)、3 723個(gè)節(jié)點(diǎn)，單元、材料以及結(jié)構(gòu)的如表1所示。

表1　單元、材料以及結(jié)構(gòu)表

續(xù)表1

2．3三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的施工成果分析

項(xiàng)目從施工開(kāi)始到竣工的過(guò)程中，施工方協(xié)同各個(gè)參建方進(jìn)行了測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果顯示，該拱橋工程的墩上側(cè)的偏差在0～5．6 mm之間，下側(cè)的偏差在0～4．4 mm之間，拱肋吊裝節(jié)段的標(biāo)高誤差在0～6．0 mm之間，通過(guò)分析各個(gè)階段的實(shí)際測(cè)量值與理論值，表明實(shí)際測(cè)量應(yīng)力和理論值基本吻合，符合三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋的相關(guān)設(shè)計(jì)與施工要求，因此該工程的結(jié)構(gòu)非常安全、可靠。此外，通過(guò)實(shí)際測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明該拱橋工程還取得了以下成果: (1)扣塔塔頂增加10t的水平力; (2)整體升溫10攝氏度; (3)拱肋的施工臨時(shí)荷載降低了9．8%; (4)上下游兩側(cè)的扣錨索索力升高了4．3%; (5)上下游兩側(cè)的錨索索力提升了4．5%; (6)上下游兩側(cè)的扣索索力提升了4．4%; (7)扣塔鋼管的彈性模量降低了9．8%; (8)拱肋的鋼材彈性模量降低了9．7%; (9)拱肋的鋼材容重降低了4．5%; (10)成橋狀態(tài)拱肋的最小軸向應(yīng)力表現(xiàn)為－66．20 MPa，最大軸向應(yīng)力表現(xiàn)為84．10 MPa，最小組合應(yīng)力表現(xiàn)為－67．45 MPa，最大組合應(yīng)力表現(xiàn)為－88．69 MPa; (11)軸向應(yīng)力在組合應(yīng)力中占據(jù)的最小比例表現(xiàn)為79．8%，最大比例表現(xiàn)為98．9%。通過(guò)總結(jié)上述的施工成果，該拱橋工程的相對(duì)誤差都控制在5%以內(nèi)，符合該拱橋工程拱肋的相關(guān)設(shè)計(jì)與施工理念，因此該拱橋工程處于相對(duì)合理的成橋狀態(tài)。

3　結(jié)束語(yǔ)

總而言之，三跨中承飛燕式鋼箱提籃式拱橋是一項(xiàng)設(shè)計(jì)和施工都非常復(fù)雜的橋梁工程，在進(jìn)行施工時(shí)，通過(guò)采用科學(xué)的仿真模型和相應(yīng)施工技術(shù)，保證拱橋工程在施工的過(guò)程以中以及成橋的狀況下，保證橋梁工程橋面線形、主和側(cè)拱肋流暢，保證拱橋工程的結(jié)構(gòu)合理，橋體各個(gè)界面的受力穩(wěn)定，以此保證給拱橋工程的穩(wěn)定性與安全性。

參考文獻(xiàn):

［1］荀東亮．特大跨徑拱橋施工技術(shù)進(jìn)展和創(chuàng)新［J］．施工技術(shù)，2011，40(34) : 1－4．

［2］郭成龍，朱若燕．大跨徑鋼箱提籃拱橋的施工監(jiān)控與仿真［J］．北方交通，2012，4(3) : 84－86．

［3］周光強(qiáng)，向劍，舒大勇等．杭州九堡大橋多跨連續(xù)組合拱橋步履式整體頂推技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2011，40(9) : 27－31．

［4］楊曉東，向偉，劉曉露．提籃式鋼箱拱橋施工缺陷處治［J］．交通科技與經(jīng)濟(jì)，2012，15(2) : 48－49．

［5］劉中奇．大跨徑鋼箱提籃拱橋施工控制技術(shù)［J］．公路工程，2009，34(3) : 23－26．

作者簡(jiǎn)介:鄢梅玨(1983－)，男，江西武寧人，工程師，研究方向:橋梁工程施工技術(shù)。

收稿日期:2015－01－10