拱桥节段缆索斜拉扣挂施工技术分析

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  摘要:在钢管混凝土拱桥的施工中合理的应用缆索斜拉扣挂施工技术,不仅可以减小施工应力,提高施工精度,而且能够提高各个施工阶段的稳定性。在此根据实际工程介绍了斜拉扣挂施工技术的分析控制要点。
  关键词:拱桥;缆索吊装;施工技术
  一、工程概况
  本桥主桥采用上承式悬链线钢管混凝土无铰拱,主拱圈计算跨径L=168m,矢高f=28m,矢跨比1:6,拱轴系数m=1.320。主拱圈上设矩形拱上立柱支撑桥面系,主桥桥面系与两侧引桥上部均采用连续钢箱梁。主体结构施工完成后,通过后期装修使桥梁呈现月牙拱外形。
  (一)主拱肋构造
  主拱圈各由4片高2.5m的哑铃形钢管拱肋组成,每根拱肋横向中距4.5m。哑铃型主拱肋上下钢管为φ1000mm×16mm,两管中间采用16mm厚双缀板连接(拱脚6m范围采用4缀板),双缀板外缘间距50cm(四缀板最外缘间距80cm)。拱肋间采用空钢管横撑连接,横撑为桁架式,上下弦主管为φ500mm×16mm,中间斜副管为φ300mm×12mm。每水平间距4m设置一道横撑,横撑设置方向与拱肋中心线垂直。
  (二)拱上立柱构造
  拱上立柱采用0.8m×0.8m箱型截面,钢板厚度16mm,内设16mm厚的纵向加劲肋及横隔板。拱脚附近第一道立柱(3、19号立柱)设有“X”撑2道,较高立柱(4、5、17、18号立柱)设“X”撑1道,其余立柱不设置“X”撑。除拱顶11号立柱外,其余所有立柱横向四个立柱顶采用0.5m×0.5m钢系梁连接,系梁距柱顶10cm,横向成1.5%横坡。系梁顶底板、侧板、加劲肋钢板厚度均为16mm。
  二、拱桥主体结构吊装阶段划分
  缆索吊塔纵桥向间距为265m,塔顶高程566.287m, 为考虑塔架自身变形,为了更真实的模拟混凝土灌注过程、强度形成过程以及混凝土的收缩徐变,钢管混凝土采用施工阶段联合截面模拟,由于拱座下采用直径为150cm的钻孔灌注桩,长60m左右,为简化计算,分析时突出拱肋结构的主要矛盾,忽略了桩基础对上部结构的影响.
  三、拱肋扣索控制索力及预抬高量
  施工中全桥共分为5段进行吊装,施工时拟采用定长扣索法进行控制。在仿真施工计算过程中,将所计算的某节段上扣索索力增量与该节段索力值相加,即为承担下一节段的扣索索力值。直到安装拱肋合拢段时,求得的各号扣索的最大索力值,即为各号扣索的控制索力值。因各段间采用内法兰进行连接,模拟时假定各节段间固结。
  四、施工阶段拱肋静力分析结果
  (一)安装拱肋第1、5节段
  按照上述控制索力进行控制,本阶段一侧拱肋上缘、下缘应力如图3.1、3.2所示,由图可知,拱肋上缘最大拉应力发生在扣索位置处,最值为1.62MPa,最大压应力为-14.6MPa,拱肋下缘最大压应力发生在扣索位置处,最值为-3.47MPa,最大拉应力为10.7MPa。
  (二)安装拱肋第2、4节段
  按照上述控制索力进行控制,本阶段一侧拱肋上缘、下缘应力如图3.3、3.4所示,由图可知,拱肋上缘最大拉应力发生在扣索位置处,最值为5.86MPa,最大压应力为-15.89MPa,拱肋下缘最大压应力发生在扣索位置处,最值为-15.97MPa,最大拉应力为9.72MPa。
  图3.1拱肋上缘应力图
  图3.2拱肋下缘应力图
  图3.3 拱肋上缘应力图
  图3.4 拱肋下缘应力图
  (三)安装拱肋第3节段
  按照上述控制索力进行控制,本阶段拱肋上缘、下缘应力如图3.5、3.6所示,由图可知,拱肋上缘最大拉应力发生在扣索位置处,最值为16.69MPa,最大压应力为-10.35MPa,拱肋下缘最大拉应力发生在扣索位置处,最值为12.35MPa,最大压应力为-19.91MPa。
  图3.5 拱肋上缘应力图
  图3.6 拱肋下缘应力图
  (四)安装拱肋剩余横撑、钢管固结
  按照上述控制索力进行控制,本阶段拱肋上缘、下缘应力如图3.7、3.8所示,由图可知,拱肋上缘最大拉应力发生在扣索位置处,最值为16.15MPa,最大压应力为-11.62MPa,拱肋下缘最大压应力发生在扣索位置处为-20.30MPa,最大拉应力为11.25MPa。
  图3.7 拱肋上缘应力图
  图3.8 拱肋下缘应力图
  五、结论
  1在地面上进行拼装、焊接施工,提高了施工精度和人员施工时的安全性。
  2便于进行扣索的挂扣,不仅不需要考虑扣索与单个拱肋的角度设置,而且将两片内倾拱肋节段的水平力转为横撑内力,保证了结构的稳定性。
  参考文献
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