钢管混凝土系杆拱施工过程的控制

项影明

(沈阳地铁有限公司，沈阳 110141)

1 工程概况

钢管混凝土系杆拱分两榀拱肋，拱肋横截面为哑铃形，截面高2.9 m。拱肋钢管由厚12 mm钢板卷制拼焊而成，钢管外径900 mm。拱肋上、下钢管通过腹板联结，腹板采用厚度12 mm钢板制作。钢管及腹板内填充C50微膨胀混凝土。两榀拱肋间横向中心距8.5 m。拱肋钢管按以直代曲制造，直线长度控制在3 m以内，吊装拱段共分5段。

系梁全长100 m、计算跨度为96.0 m，采用分段浇筑，设计要求沿纵向分段，不宜上、下水平分层。系梁设计为二向预应力体系箱梁。

全桥共设吊杆2×13=26组，吊杆间顺桥向间距6 m。每根吊杆索体由55根 φ7平行钢丝构成，钢丝强度为1 670 MPa。每组吊杆设两根，在更换吊杆时可以直接拆除其中一根，不需要设临时吊杆。

本桥特点:①拱、梁施工采用满堂支架法，先系梁、后拱;②系梁采用满堂支架现浇;③拱设置有制造预拱度;④吊杆内力需要调整;⑤系梁未设计预拱度;⑥拱肋钢管直接埋入拱脚混凝土中，其定位精度要求高;⑦拱脚内钢束布置较多，且和拱肋钢管交叉，施工难度较大。

2 施工控制内容

1)系梁线形控制 系梁跨度96 m，为二向预应力体系(拱脚段为三向)，且设计要求一次浇筑完成，混凝土施工难度较大。在系梁施工过程中，支架变形、吊杆张拉都会影响系梁线形。如果系梁线形误差过大，必将引起吊杆安装困难或引起吊杆在拱肋、系梁吊杆孔内不顺畅。不仅影响后期减震装置的安装，还将直接影响吊杆的耐久性。为此，在施工过程中，应特别注意控制系梁高程、平面位置的精度。

2)系梁应力测试 主要对系梁控制截面顶部应力进行测试，得到拆架、张拉吊杆、铺设铺装层时系梁应力，并与理论计算值进行对比。

3)拱脚内预埋拱段定位控制 拱脚段钢管拱肋直接埋入拱脚段混凝土内，且和纵、横向预应力钢束交叉，其定位精度将直接影响后期拱肋的线形。因此在浇筑系梁混凝土前，应严格控制预埋钢管空间坐标、倾角，以防在浇筑混凝土后发现偏位而返工的后果。

4)拱肋线形控制 拱肋空间位置决定拱轴受力状态。本桥拱肋制造设预拱度，在安装时应按带预拱度的设计坐标定位，且应考虑支架本身的竖向变形。即在安装各拱段时，拱段间接头处应设置考虑支架本身竖向变形、制造预拱度引起的预拱度。

5)拱肋内力监测 在拱脚、拱顶等控制截面设置应力测点，得到拆除拱肋支架、浇筑拱内混凝土、张拉吊杆、铺装附属设施等主要工序时拱肋的内力变化，并与理论计算值进行对比，验证拱肋受力情况。

6)吊杆内力测试 在张拉过程中，除由张拉千斤顶控制张拉力外，应采用索力测试仪监控吊杆锚固后的内力，以确保吊杆内力在锚固后达到设计要求。

7)吊杆内力调整顺序确定 按设计要求，在完成桥面附属设施、道砟后，需测量各吊杆内力，并根据情况进行调整。由于系梁、拱肋变形和各吊杆内力相互耦合，因此，在张拉吊杆前，需提前对各吊杆张拉顺序、张拉力大小进行理论分析，确定张拉顺序，以指导吊杆内力调整施工。

8)支架结构受力复核及变形监测 支架结构作为本桥主要临时受力结构，在搭设前应对其进行内力、结构形式复核;同时对施工过程中支架的变形进行检测，以确保全桥施工过程安全。

3 施工控制测量

3.1 拱肋线形控制

本桥设计明确给定在拱肋施工过程中所设预拱度，拱肋线形的控制应包括安装拱肋时拱肋竖向高程、横向偏位的观测、控制，每个施工工况下拱肋竖向变形的计算值、观测值及它们的对比。

拱肋制造共分5段，拱肋横向偏位、竖向变形的观测测点设置在每个吊装分段附近及拱顶，每个拱肋共设5个变形观测点，全桥共设10个拱肋变形观测点。测点布置见图1。利用全站仪测试各测点的空间坐标，从而得到各点的横向偏位、竖向变形。由于钢结构变形受外界环境温度变化影响较大，拱肋变形观测时间应选择在每天早8点太阳出来以前完成，以克服温度、日照等对拱肋变形的影响。

图1 拱肋变形测点布置示意

3.2 拱肋应力测量

拱肋应力测量仪器采用弦式传感器，以适应室外长期监测。钢弦传感器是一种间接测量仪器，其测试原理是通过测试两端固定钢弦的频率，通过事先标定的钢弦频率与其应变的关系值得到混凝土的应变，再根据混凝土弹性模量换算出混凝土应力。

拱肋测点布设JMZX-212智能表面钢弦传感器，采用JMZX-200X综合测试仪进行数据采集。为使得测试数据的长期稳定、准确，在拱肋吊装前，将所有的钢弦传感器直接焊接在拱肋哑铃形截面的上下缘，见图2。

图2 拱肋应变测点布置示意

拱脚应力、系梁应力测试采用手持式应变仪(YB-25型)测量。手持应变仪使用简单、方便，适合于反复观测的情况。在钢管吊装前，应先将测试角标焊接在拱肋上。

3.3 吊杆内力监测

吊杆是中、下承式拱桥结构中主要受力构件之一，其受力状态将直接影响桥梁结构的使用安全，本桥吊杆采用冷铸锚，在张拉过程中可以通过千斤顶油表测得其内力。在锚固后，吊杆内力监测准备采用索力仪进行监测，索力仪采用JMM—268动测仪。该动测仪是通过吊杆的频率测得其内力。

3.4 系梁线形观测

为保证成桥时系梁顶面高程符合设计要求，在系梁跨中、1/4等截面设置高程、横向偏位测点，在后续施工过程中对其进行观测。系梁高程观测采用水准仪，横向偏位采用全站仪。

4 结语

烧汤溪特大桥主孔为96 m系杆拱，钢管混凝土拱桥的施工比较复杂，对结构变形要求较高，施工影响因素较多。为保证该桥在施工完成后达到设计要求，确保结构在施工过程中的安全以及吊杆安装的顺利进行，对该桥施工过程进行全过程监控是十分必要的，也为以后钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供了参考。

［1］薛新枝.钢管混凝土拱桥的施工控制［J］.铁道建筑，2006(12):12-14.

［2］黄鹏，李自林，袁驾，等.寿阳淮河大桥施工控制仿真分析［J］.铁道建筑，2009(8):5-7.

［3］中华人民共和国铁道部.TB10203－2002铁路桥涵施工规范［S］.北京:中国铁道出版社，2002.