沙河大街单肋拱桥吊杆张拉施工控制

蒋 少 寒

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116023)



沙河大街单肋拱桥吊杆张拉施工控制

蒋 少 寒

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116023)

以沙河大街单肋拱桥施工为工程背景，介绍了该桥吊杆张拉施工中的吊杆张拉方案，对拱肋位移、主梁位移、吊杆索力等施工控制过程进行了研究，并分析了施工控制结果，为同类型桥梁的建设和吊杆张拉提供了参考。

单肋系杆拱桥，吊杆张拉，施工控制

0 引言

随着社会与经济的发展以及人们对建筑与环境和谐共存要求的提高，拱桥以其优美的造型越来越受到人们的欢迎和喜爱。简支式单肋系杆拱桥作为下承式拱桥的一种特殊结构形式，因其桥面以上拱肋结构简单轻盈、结构外部静定、跨越能力大、基础要求低等优点，必将会越来越多被选用和建设。近些年，国内外建成了不少简支式系杆拱桥，但多采用双肋式和体外系杆，采用单肋式并利用主梁预应力钢束作为系杆的相对较少。其计算模式和结构分析理论与双肋式、多肋式系杆拱桥类似，已经非常成熟和完善，但建成的单肋式系杆拱桥则较少，可利用的工程经验不足。该类型桥梁的建设和吊杆张拉控制需结合双肋式、多肋式拱桥的工程经验，根据桥梁实际情况进行专门的研究和分析。本文以临港工业区滨湖路上沙河大街单肋拱桥为工程背景，根据理论分析和现场情况对其吊杆张拉施工方案、施工方法、施工控制进行研究，为以后同类桥梁的建设提供参考。

1 工程概况

沙河大街单肋拱桥位于营口经济技术开发区临港工业区管委会办公楼东侧的小望海村沙河上，是一座下承式单肋系杆拱桥。主桥跨度布置为8m+100m+8m=116m，桥宽29m。拱肋采用两侧椭圆形钢箱截面，拱肋净跨100m，矢高为25m，矢跨比为1/4，设计拱轴线采用二次抛物线，拱肋与主梁连接处设置长5.14m钢混结合段；加劲梁为单箱五室双向预应力混凝土箱形结构，普通段梁高2.5m，拱脚位置主梁及边跨主梁为实心截面主梁，梁高3m；全桥吊杆共18对36根，采用标准强度为1 670MPa的91φ7mm高强度镀锌钢丝成品索，吊杆顺桥向间距5m，横桥向间距1.6m；主要构件结构形式如图1所示，全桥主要技术参数见表1。

表1 沙河大街单肋拱桥主要参数表

2 计算模型

本桥的结构受力具有平面杆系结构受力特性，因此，吊杆张拉控制计算分析采用平面杆系结构进行。计算模型中主梁和拱肋采用梁单元模拟，吊杆采用只受拉桁架单元模拟，支架采用只受压间隙元单元进行模拟，钢混结合段拱肋采用混凝土截面进行模拟，计算模型如图2所示。图中数字为部分单元编号，模型图中并未表示出支架等临时性单元。

3 吊杆张拉方案

3.1 方案制定

沙河大街单肋拱桥主要施工顺序为：基础及桥台等下部结构施工→主梁满堂支架施工→主梁桥面上搭设支架进行钢拱肋的分段吊装焊接施工→拱肋合龙段焊接施工→拆除桥面拱肋支架→张拉主梁系杆→吊杆安装→吊杆张拉→拆除主梁支架→桥面铺装、栏杆等附属设施施工→成桥。

吊杆张拉方案的制定和实施必须确保和考虑以下因素：

1)确保施工过程主梁及拱肋结构安全；

2)确保成桥吊杆力和桥梁受力满足设计要求；

3)考虑实际施工顺序；

4)考虑张拉设备及张拉条件；

5)考虑方便施工、缩短工期。

综合考虑，该桥吊杆张拉采用两轮张拉到位，两轮张拉完成后拆除所有支架，完成体系转换，二期及附属设施施工完成后，根据实测全桥吊杆力、拱肋位移和主梁位移情况，确定是否进行吊杆的补张拉。吊杆编号及位置如图3所示。

3.2 吊杆第一轮张拉

吊杆张拉采用4台200t千斤顶同时均匀对称张拉，第一轮张拉主要考虑拱肋和主梁张拉过程中的结构安全，钢混结合段混凝土截面及主梁截面控制拉应力小于0.5MPa，钢拱肋截面控制拉压应力小于150MPa。吊杆张拉按张拉力和锚杯拔出量双控，吊杆第一轮张拉顺序及张拉力控制如表2所示。

表2 吊杆第一轮张拉控制表

3.3 吊杆第二轮张拉

吊杆第一轮张拉完成后，通测全桥吊杆力，代入计算模型，作为基准状态进行第二轮吊杆张拉分析，并结合第一轮张拉过程中拱肋及主梁位移变化情况，对模型参数进行调整。由于吊杆力作用，第二轮张拉中拱肋及主梁不会出现拉应力，张拉顺序主要考虑方便施工，第二轮张拉采取从跨中至两侧进行。吊杆张拉按张拉力和锚杯拔出量双控，吊杆第二轮张拉顺序及张拉力控制如表3所示。

表3 吊杆第二轮张拉控制表

4 吊杆张拉施工控制

4.1 拱肋位移控制

拱肋顺桥向在吊杆位置均设置拱肋标高测点，全桥拱肋共设置18个标高测点。吊杆张拉过程中应及时对拱肋标高进行测量，并在吊杆张拉前、第一轮张拉结束、第二轮张拉结束、支架拆除后、成桥等关键施工阶段完成后，对全桥拱肋标高进行测量。根据拱肋位移变化情况，判定结构受力状况，适时调整张拉顺序、张拉力和计算模型。成桥后拱肋实测标高与设计标高误差值如图4所示。

4.2 主梁位移控制

主梁顺桥向在吊杆位置，横桥向距离人行道路缘10cm位置，设置主梁标高测点，全桥主梁共设置36个标高测点。吊杆张拉过程中应及时对主梁标高进行测量，并在吊杆张拉前、第一轮张拉结束、第二轮张拉结束、支架拆除后、成桥等关键施工阶段完成后，对全桥主梁标高进行测量。根据主梁位移变化情况，判定结构受力状况、主梁混凝土浇筑尺寸误差、胀模等情况，适时调整吊杆张拉力和计算模型。成桥后主梁实测标高与设计标高主梁误差如图5所示。

4.3 吊杆索力控制

吊杆张拉过程中，每根吊杆的张拉均需严格控制张拉力，及时测量调整，单根吊杆张拉力与理论张拉力误差控制在±5%以内，并对比实测锚杯拔出量与理论值的误差，使其在可控范围之内。全桥吊杆力的通测需在早晨日出之前完成，减小温度对索力的影响；张拉过程中，实际张拉力应考虑温度、日照的影响，进行适当修正。成桥实测索力与设计索力最大误差为-3.5%。成桥吊杆索力实测值与设计吊杆索力对比如图6所示。

5 结论及建议

1)单肋系杆拱桥吊杆张拉控制计算可以采用平面有限元模型，满足工程要求。2)吊杆张拉方案在确保桥梁结构施工过程安全的情况下，同时考虑张拉设备、施工方便程度、施工工期等因素。3)计算模型需考虑混凝土实际容重、主梁胀模、缩模等情况，并根据张拉过程实测的索力、位移及时调整张拉方案和张拉力。4)吊杆张拉时，应根据温度和日照情况，对吊杆张拉力进行温度修正。5)成桥设计索力应根据桥梁结构施工中实测的吊杆力、主梁位移、拱肋位移等情况进行修正，确保成桥的线形和内力安全合理。

[1]向中富.桥梁施工控制技术.北京:人民交通出版社,2001.

[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制(土木工程专业用).北京:人民交通出版社,2002.

[3]易云焜.梁拱组合体系设计理论关键问题研究.上海：同济大学，2007.

[4]于淑兰.梁拱组合桥梁结构体系性能分析.大连：大连理工大学，2003.

[5]金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁——设计研究与实践.北京：人民交通出版社，2000.

ConstructioncontrolofsuspendertensionofShahedajiesingleribarchbridge

JiangShaohan

(Design Institute Co., Ltd of Civil & Architecture of DUT, Dalian 116023, China)

TakingtheconstructionofShahestreetsingleribarchbridgeastheprojectbackground,thispaperintroducedthesuspendertensionschemeofthisbridgeinsuspendertensionconstruction,researchedthearchribdisplacement,maingirderdisplacement,suspendercableforceandsoon,andanalyzedtheconstructioncontrolresults,providedreferenceforthesametypebridgeconstructionandsuspendertension.

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1009-6825(2015)01-0155-03

2014-11-01

蒋少寒(1980- )，男，硕士，工程师

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