大跨变截面钢筋混凝土箱拱渡槽缆索吊装施工控制研究

卓小丽，李典豪

(1.长沙理工大学土木与建筑学院;2.贵州高速公路集团有限公司)

1 引 言

缆索吊装施工方法因其跨越能力大、起吊能力大、地形限制小等优点在无支架施工拱桥建设中使用广泛。缆索吊装配合斜拉扣挂施工的钢筋混凝土拱桥工艺复杂，吊装定位难度大，结构受力体系转换次数多，索力控制难度大，施工风险较高，对其进行合理有效的施工控制研究十分必要。

2 龙场渡槽施工控制技术

2.1 施工控制计算分析

根据龙场渡槽设计图纸中及现场施工实施方案，对拱圈缆索吊装斜拉扣挂施工过程进行仿真优化计算。建模时主拱圈、交界墩、钢扣塔的钢管立柱、平联、斜撑等均用梁单元模拟，桁架单元在有限元模拟时主要针对扣索、锚索，弹性—刚结模拟扣点与主梁、锚点与钢扣塔之间的连接。

可知，根据龙场渡槽拱圈施工组织设计的施工程序，对拱圈节段缆索吊装斜拉扣挂施工的全过程进行仿真分析研究。主要对拱圈拱脚控制截面应力、控制索力以及在施工过程中拱圈节段施工预拱度控制参数进行了分析，图1 至图2为各节段扣、主拱圈各节段施工预拱度。

图1 节段扣挂钢绞线初张力

图2 拱圈各节段吊装预拱度

各施工阶段，拱脚控制截面顶底板拉、压应力变化稳定。每个拱圈节段安装过程中，湿接缝的浇筑表现为上缘拉应力增大，通过扣索、锚索的张拉使得拱圈在安装过程中的应力水平更为合理。拱脚段截面中性轴最远端的压应力出现在12#节段安装拼装后，最大－6.7 MPa(压应力)，上缘最大拉应力在拱圈7#节段安装完成后，为1.5 MPa。本桥主拱圈混凝土采用C55标号混凝土，施工过程中的各个阶段上下缘压应力控制在力10 MPa、拉应力控制在1.5 MPa 内，可以认为拱圈结构受力处于可控范围。

主拱圈缆索吊装斜拉扣挂施工过程中索力控制是关键，依据图3 所示的扣挂钢绞线理论初张索力，对龙场渡槽拱圈节段吊装索力进行控制。

2.2 拱圈施工控制方法

(1)拱圈吊装线形控制

一方面，拱圈节段预制长度的误差需要通过吊装定位时及时调整标高;另一方面，分析已施工完成梁段参数误差引起的理论与实测标高变化值，指导并预测下一节段的立模标高。

(2)拱座基础变位控制

大跨度拱桥建设中，对于活载相对公路桥梁更大的渡槽而言，基础沉降的影响更加不容忽视。在实际工程中，大都采用设置沉降观测点的方式进行拱座基础的变位监测，但此方法受温度及其他因素影响较大。本桥采用的多点位移，可以准确考虑竖直、水平位移的变化，通过实测值与理论值对比分析确保工程的稳定性和安全性。

(3)扣塔、交界墩垂直度控制

一方面，施工控制中需要根据实际扣塔、交界墩偏位进行拱圈标高修正，通过几何关系可以推导出Δz=lΔФcosθ，其中Δz 为拱肋节段高程变化量，l 为拱圈节段弦长，ΔФ 为拱圈节段弦长与水平线的夹角变化值，θ 为拱圈节段弦长与水平线的夹角。另一方面，施工过程中作为主要受压构件的扣塔、交界墩，顺桥向的实际变形状态对于结构的安全至关重要，当前吊装节段对扣塔、交界墩偏位的理论影响量与实际垂直度进行合理的评判与修正是本桥施工控制的核心内容。

(4)稳定性控制

结构稳定性一般概括为分支点以及极值点失稳。分析时以拱圈最大悬臂状态为最不利工况进行稳定性分析，按照第一类稳定问题进行特征值稳定分析。结果表明，最不利工况结构的一阶稳定性系数为38.46 远大于规范要求的4～5，拱圈在安装过程中拱圈结构的稳定性是有保证的，增设抗风缆索对稳定系数的提高作用不大。

3 结 论

(1)主拱圈缆索吊装斜拉扣挂施工过程中，为了逼近设计拱轴线，使主拱圈受力更加合理，拱圈节段预制长度的误差需要通过吊装定位时及时调整标高。

(2)主拱圈缆索吊装斜拉扣挂施工过程中，通过拱座位移测试仪器、钢筋应力测试仪器，获得了更加准确的监测数据，为施工提供了安全保证。

(3)主拱圈缆索吊装斜拉扣挂施工过程中，扣塔、交界墩垂直度的几何修正，减小了拱肋标高实测值的误差。

(4)主拱圈缆索吊装斜拉扣挂施工过程中，拱圈的最大悬臂状态稳定性满足要求，不需要设置抗风缆索，提高了经济效益。

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