大跨度外倾式非对称系杆拱桥施工监控研究.pdf

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1、38世界桥梁2013，41(3)大跨度外倾式非对称系杆拱桥施工监控研究赵建(1．中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034)摘要：南宁大桥为主跨300m的外倾式非对称系杆拱桥，钢拱肋和钢箱梁采用“先拱后梁、无支架缆索吊装”施工方案。为确保结构在施工过程中的安全，并使其成桥内力及线形符合设计要求，通过建立有限元模型进行施工过程的分阶段计算，并对施工过程中混凝土拱肋、钢拱肋、钢箱梁及塔架的应力和位移，承台的沉降，扣锚索、横拉索、吊杆、系杆、主缆及起重索

2、的索力等进行现场监控。施工监控结果表明：结构的内力和线形均满足设计要求，与设计理想状态吻合较好；整个过程安全可控。关键词：系杆拱桥；外倾式拱肋；缆索吊装；施工监控；有限元法中图分类号：U448．22文献标志码：A文章编号：1671—7767(2013)03—0038—051前言近年来，随着经济技术的高速发展，城市景观化程度不断提高，各种造型美观的拱桥应运而生，其中大跨度外倾式非对称系杆拱桥，结构新颖，造型独特。然而对施工工艺和受力情况复杂的空间拱桥，理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的

3、施工方法和程序。如何对施工过程进行有效地控制，在成桥时得到符合设计的线形和正确的受力状态是非常关键的问题。本文结合南宁大桥工程实例，对大跨度外倾式非对图1南宁大桥结构组成示意称系杆拱桥“先拱后梁、无支架缆索吊装”施工过程拱肋全拱计算矢高82．92m，折算矢跨比为1／3．62，中不对称钢箱拱和曲线钢箱梁吊装等进行监控监拱平面与水平面的夹角为69．71559。；西侧拱肋全测，确保大桥施工过程的安全性。拱计算矢高86．74m，折算矢跨比为1／3．46，拱平面与水平面的夹角为66．54158。。钢箱拱肋箱高5．6～2工程概况

4、10．008m、箱宽7．4m或7．408m(钢一混结合段)，南宁大桥为主跨300m的大跨度曲线梁非对最长吊装节段长约21．15m，最大吊重约218t；混称外倾拱桥，位于半径1500m的平曲线内，由混凝凝土拱肋宽7．5m，拱肋高度由1O．1m渐变至14．6土拱肋、2条向外倾斜的钢箱拱肋、桥面曲线式钢箱m，标准壁厚80cm。梁、外倾斜的吊杆、曲线式系杆及肋间平台共同构成全桥共设置吊杆52组，吊距约9m(吊杆编号1个三维的空间结构体系(见图1)，承担结构的全部从肋间平台向跨中为1～13)，每组由2束镀锌平行荷载；因减少了横

5、撑，整个结构所有平衡关系中，拱钢丝束组成双吊杆体系；两侧吊杆分别沿横桥向倾平面外的平衡、主梁横向分力的平衡与常规拱桥有斜，并位于同一平面内。所不同口]。主梁为弯曲封闭式钢箱梁，梁宽35m，梁高3．5钢箱拱肋与混凝土拱肋均为单箱单室等宽变高m。梁段长9m，最大吊重140t。矩形截面；东(下游)、西(上游)侧钢箱拱肋各分为全桥共设置直系杆16束，弯系杆16束，每束均15个节段，南、北对称安装各7个节段，编号分别为由24根声15．2mm钢绞线组成。系杆的作用除了E1～E7、W1～W7，中间段E8、W8为合龙段。东侧平衡拱肋

6、产生的水平推力之外，还必须平衡吊杆产收稿日期：2013—03—20作者简介：赵建(1966一)，男，高级工程师，1989年毕业于西南交通大学桥梁工程专业，工学学士(E—mail：xcdqjlb@126．corn)。大跨度外倾式非对称系杆拱桥施工监控研究赵建39生的主梁横向分力，在平面内弯曲布置，钢箱梁内相空间杆系模型，其中混凝土拱肋、钢箱拱、主梁均采应设置系杆转向装置。用考虑剪切变形的梁单元模拟，扣锚索、横拉索、风缆、临时系杆、临时吊杆均采用只受拉桁架单元模3施工方案拟，永久系杆和永久吊杆采用普通桁架单元模拟，肋拱肋

7、架设采用“缆索吊机吊装，斜拉扣挂”方案。问横墙采用板单元模拟。扣塔和横梁按实际结构布除合龙段外，每段拱肋前端都通过1束钢绞线(扣置，采用梁单元模拟。全桥共17497个单元，5965索)扣在塔架上，塔架背面用另一束钢绞线(锚索)锚个节点。单元离散图如图2所示。固到扣索地垄上。扣索和锚索在塔架上通过钢箱锚模型考虑了钢箱拱的吊装过程：上、下游拱肋分梁连接。全桥扣索、锚索各28根。为了维持拱肋的别按跨中起吊、就位起吊、单侧安装，再同步张拉扣空问形态，从2号～7号节段，用钢绞线在上、下游锚索，共划分为110个施工控制计算工况。

8、拱肋之间设置了临时横向对拉索，南、北共12根，每4．1施工监测拼装完1对节段即安装并张拉1根。另外，在3号、施工监测就是通过在施工现场设立的测量体5号、7号节段上用钢丝绳设置了侧向缆风索，锚固系，对施工过程中结构的内力、位移和温度进行现场在地面或水中，共12根。跟踪测量，为施工监控工作提供实测数据。通过对主梁架设采用“缆索吊机吊装，拱肋支承”方