刚性系杆拱桥吊杆更换的施工监控技术研究.pdf

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1、一一⋯一s◎刚性系杆拱桥吊杆更换的施工监控技术研究陈勇(上海市建筑科学研究院上海市工程结构安全重点实验室，上海20032)摘要：以上海浦东新区申江路赵家沟桥为例，介绍了刚性系杆拱桥更换吊杆的施工工艺，提出了刚性系杆拱桥更换吊杆的施工监控思路，从施工过程仿真计算、监控技术指标确定、吊杆更换的分级控制和吊杆计算长度的确定方面明确了监控过程中实施的技术要点。监控的结果表明：赵家沟桥主桥在更换吊杆前后，桥面标高、拱肋标高和吊杆索力各项指标的变化值均满足设计要求。对上海地区类似拱桥的吊杆更换具有一定的借鉴意义。关

2、键词：刚性系杆拱桥；吊杆更换；施工监控；吊杆力0引言自20世纪80年代起，我国建成了大量的吊杆拱桥。受当时的设计理论、技术水平的制约，外加运营期间使用和养护不当，吊杆已出现不同程度的损伤致使桥梁的整体安全性降低。同时多数拱桥由于设计年限的到期，而存在严重的安全隐患，为了确保这些桥梁的正常运营，必须进行吊杆更换[1]。上海地区因地质条件的原因，吊杆拱桥大部分为刚性系杆拱桥。刚性系杆拱桥是拱梁协同受力的组合体系桥梁，吊杆的更换会影响到整个拱肋和系杆的受力状态。为了保证拱肋和系杆的受力状态在安全的范围内，有必

3、要在刚性系杆拱桥的吊杆更换过程中进行施工监控。本文以上海市申江路赵家沟桥吊杆更换为例，对刚性系杆的拱桥吊杆更换的施工控制进行研究，提出了刚性系杆拱桥更换吊杆的施工监控思路，从施工过程仿真计算、监控技术指标确定、吊杆更换的分级控制和吊杆计算长度的确定四个方面明确了监控过程中实施的技术要点。确保施工后结构的内力和变形达到合理的受力状态。1工程概况浦东新区申江路赵家沟桥，为主跨88m的下承式系杆拱桥，矢跨比为l／5．667，拱轴线采用二次抛物线，设计荷载城A级。主跨上部结构共设有3榀钢管收稿日期：2016—1

4、2一06基金项目：浦东新区城建系统科学技术研究项目(XMl401505)，上海市科学技术委员会应用技术开发专项资金项目(2014—116)混凝土拱肋，每榀拱肋的下方各设有1榀预应力混凝土纵梁，横向设有15榀预应力混凝土中横梁和2榀预应力混凝土端横梁，横梁与横梁之间设现浇桥面板，桥梁立面图见图1。主桥采用先拱后梁无支架施工方法。主桥3榀拱肋各设有15根吊杆，间距为5m。原吊杆为低松弛镀锌平行钢丝冷铸镦头锚，中拱吊杆规格为127咖7，边拱吊杆规格为91咖7，预应力平行钢丝的标准强度为1670MPa。1215

5、Q监墅螋@o@o卿磅固@o@o@o@o@0园图l赵家沟桥立面示意图对该桥主桥吊杆锚头进行了检测，发现部分吊杆锚头螺纹存在严重锈蚀，墩头表面附有大量水珠，且钢丝墩头锈蚀严重，典型病害详见图2。考虑到该桥运营的安全性，对该桥部分吊杆进行更换。本次对东侧拱肋D9、D10、D14，中拱肋Z1、Z3、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11，西侧拱肋X9、X11、X14、X15共计16根吊杆进行更换，吊杆编号详见图1。新吊杆的规格和材料与原吊杆一致。图2赵家沟桥zl吊杆病害状况No．12017上冯么赡55◎s

6、一⋯G—s一2监控思路和细则为了保证吊杆更换过程中结构受力安全，利用临时吊杆的张拉卸除原吊杆的力，将原吊杆的力转移到临时吊杆体系中去，在新吊杆安装并张拉到位以后拆除临时体系，完成体系转换。吊杆更换的具体流程如下：①现场施工准备和新吊杆长度确定；②临时吊杆体系安装；③临时吊杆的张拉和原吊杆卸除；④清理上下预埋管；⑤新吊杆的安装；⑥新吊杆的张拉和临时吊杆卸除；⑦吊杆索力调整和吊杆附件安装及防护；⑧重复以上步骤直至全桥吊杆更换完毕口]。为保证吊杆更换过程中拱肋和横梁的受力均衡，吊杆更换顺序定为：横桥向先中拱肋

7、，后东西两侧拱肋；顺桥向由中间向两端进行，逐根更换。吊杆更换的监控流程图如图3所示。修改计算参数修正目标不满足要求求图3施工监控过程流程图2．1施工过程的仿真计算为了保证施工过程中结构的安全性，必须按照设计和施工所确定的施工工序，以及设计单位所提供的基本参数，对施工过程进行计算，得到各施工状态以及吊杆更换完成状态下的结构受力和变形等状态控制参56上踢么姥No．12017数，与设计单位相互校对确认无误后再作为施工控制的理论轨迹[3]。仿真计算采用专业有限元软件MIDAS，图4为赵家沟桥的空间有限元模型图。

8、其中拱肋、横撑、横梁、纵梁、人行道板采用梁单元，吊杆采用只受拉单元，桥面板采用板单元。每根吊杆的更换均建立施工阶段进行模拟，确定施T过程中的控制参数。图4有限元模型图2．2监控技术指标的确定为了确定桥面标高和吊杆力的关系，确定更换吊杆的监控指标。本次采用位移影响矩阵的方法指导吊杆更换的过程，计算过程如下：假设在．j号吊杆上下吊点施加一对单位力(100kN)，i号吊杆处的桥面位移为K；，则全桥一侧吊杆的位移影响矩阵为：K；lK刍K}。一1)1