大跨度钢桁架拱桥结构特点及施工控制要点分析

发布时间：2014-07-28 10:08

　　1拱桥的受力特点及类型
　　拱桥在竖向荷载作用下，两端支撑处产生的水平推力使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩，其主截面材料强度得以充分发挥，跨越能力越大。拱桥的型式多种多样，构造各有差异，可以按照不同的方式来进行分类。
　　按照主拱圈所使用的材料可分为钢筋混凝土拱桥和钢拱桥等；按照拱上建筑的形式，可以分为实腹式拱桥及空腹式拱桥；按照拱轴线的形式，可分为圆弧拱桥、抛物线拱桥以及悬链线拱桥等；按照桥面的位置可分为上承式拱桥、下承式拱桥和中承式拱桥；按照有无水平推力，笔耕论文新浪博客，可分为有推力拱桥和无推力拱桥等。
　　2钢管混凝土拱桥的施工方法与控制
　　钢管混凝土拱桥的典型施工程序为；钢管的加工——钢管拱肋段的制作、拼装——钢管拱肋段安装——钢管混凝土灌筑——后期桥面系及桥面施工。
　　2.1拱肋的加工及线型控制
　　2.1.1钢管的加工。通常，钢板用焰割在工厂进行切割，考虑收缩量。并去掉受温度影响的3—5mm宽钢板；对合格料进行整平；外露表面进行除锈；将除锈后的钢板边刨坡口；送入卷板机卷成壳体，待校圆后焊接成简体，焊接形式有分段错口焊和整板螺旋焊接两种，焊接后再校圆，运往工地等待拼装。
　　2.1.2钢管拱肋段的制作拼装。钢管拱肋段的拼装—般在工地特制的拼装台上进行，该台为1|2跨长，用混凝土制作。拼装时，先在平台上按设计轴线放样，设置限位基线平台，而后，放出吊杆或立柱及段间接头位置，并定出吊装时所需观测点的位置；拼装应先拱肋段，再次边段，最后拱顶段。同时，在吊杆或立柱位置按预先放好的大体位置画线开孔。每段拱肋在拼装台完成组拼后，再次检查验收，合格后移出拼装平台。在拱肋的加工过程中，杆件的温度变形、焊接的收缩、划线的粗细等均将导致加工的误差，因此，应在开工前做充分的技术准备工作，如设计工况、编制工艺等，对拱筒的简体成型，运输单元的组装，焊接等制定详细的工艺要求和制作标准。对于拱肋的加工质量，在工艺保证的同时，对拱肋的外型尺寸及焊接质量进行重点控制。
　　2.2钢管拱肋段的安装及控制
　　钢管自身的刚度大，重量轻，—般每段重量在20t左右，作为骨架安装，其安装设备较安装箱肋拱段要小巧得多，常用的安装方法如下：
　　2.2.1悬臂扣挂法。该法是国内外应用最广泛的方法。这种方法的施工要点是：在拱桥墩台处设立临时的钢臂或钢筋混凝土塔架，用扣索一端拉住拱圈节段，另一端绕向台后锚在岩盘上。这样节点向跨中悬臂施工合拢拱圈。总臂扣挂法通常要与缆索吊或吊篮配合使用。由于钢管自重小，所以安装定位均较容易，也就避免了箱拱桥施工中肋的横向稳定性的风险。为了增加钢管施工中的稳定性和改善成桥后的动力性能，使其两肋内倾，设计成提篮拱桥。湖北省九畹溪大桥主跨160m的上承式钢管砼拱桥施工实践表明，其技术、经济优势是明显的。
　　2.2.2转体法。转体法是本世纪40年代后发展起来的一种架桥方法，它是在桥台两端利用地形或简易支架先将半桥预制或劲性骨架拼装完成，之后以桥梁结构本身或劲性骨架为转体，分别将两个半桥体转到桥轴线位置合龙成桥。转体法分为平面转体、竖向转体、平竖结合转体。目前该法已经应用到各种类型的拱桥施工中，例如2000年建成主跨360m的广州丫髻沙大桥（自锚中承式钢管混凝土拱桥），2009年建成主跨122m的贵州小兴浪大桥（钢筋混凝土薄壁箱型拱桥）。转体施工的主要施工工序如下：制作底盘---制作上转盘---试转上转盘到预定位置---在上转盘上建塔架---拼装钢管拱肋---张拉扣索，使拱肋段脱离支架，并和上转盘、塔架形成—个转动体系，通过配重或尾索将重心调到磨心处---牵引转动体系，使拱肋段转到桥轴线位置合拢成拱---封上下转盘，封拱顶，松扣索，实现体系转换。转体法建造大跨度混凝土拱桥，虽技术性强，但施工费用低，不干扰交通，不间断通航具有很好的经济效益和社会效益。
　　2.2.3拱架法。当受到环境影响（潮汐，地质），悬臂（扣挂、桁架）拼装设缆索、扣索困难时，由于钢管重量较轻，亦可架设简易拱架，用缆索吊或汽车吊等起吊设备，将钢管拱吊装至拱架上焊接成拱，然后灌注混凝土。这种施工方法，钢管成拱精度很高。据资料介绍，天津彩虹大桥全长1216m下承式系杆钢管混凝土拱，就是用这种方法安装的，获得了较好的经济效益。
　　2.2.4钢管混凝土—型钢刚性骨架法。设计使钢管截面位于拱箱混凝土截面内，施工时，先架设钢管，然后灌注混凝土形成刚性骨架，最后分段分环浇注拱箱混凝土。跨度位居世界混凝土拱桥第一的净跨420m的万县长江大桥就是用这种方法施工的。
　　3大跨度钢桁架拱桥施工方法及控制要点
　　3.1大跨度钢桁架拱桥施工方法
　　大跨度钢桁架拱桥最常用的方法是悬臂拼装法。根据安装拼装作业方式不同又分为以下两种：
　　（1）使用起重机由双方分别向主跨跨中单向悬臂梁合拢方法，仅适用于主跨大跨度拱结构，而边跨跨度比较小的梁结构桥用安装方法更适当。该方法的边跨在安装临时支架受力明确，设计和施工简单，施工措施费用的增加相对还很有限。（2）用吊车从枢轴到对称悬臂跨度关闭的方法是利用一个支点部分具有很强的抗弯曲和剪切大悬臂长度，以减少安装临时支持和一些局部加固部件数量。对于多跨连续刚架拱桥，安装方法应该是最好的。主跨大跨度拱结构，和两侧的跨度比较小梁结构分析3跨或多个连续的桥梁，需要大幅提高安装设备能力，吊机以及主墩两侧架设临时支撑是确定是否使用对称悬挂的关键控制因素。
　　3.2大跨度钢桁架拱桥施工控制要点
　　应用悬臂拼装施工方法，桥梁的构件都按设计无应力尺寸在工厂进行加工制作。构件被运输到施工现场后将杆件和前端节点预拼成吊装单元，然后用高强度螺栓摩擦连接，悬臂法安装，施工控制的重难点主要有以下几个方面：（1）杆件的加工制作精度、悬臂安装变形控制措施、现场安装时栓孔定位精度、主墩球型支座安装及定位精度控制措施。（2）此类桥梁主结构用钢梁量巨大，杆件单元众多，构件的预拼场布置、出运方式和安装设备作业效率是影响施工进度的关键。（3）由于链接构件多为高强螺栓，容易受季节温差影响，节点摩擦面处理质量、高强度螺栓连接质量、施拧工艺及质量保证措施是影响构件连接质量和耐久性的关键。（4）在合拢前的单悬臂状态，施工期间防倾覆稳定控制措施、主结构内力控制措施、析拱及钢系杆跨中无应力合拢位移调整措施、结构受力体系转换控制措施、架梁专用设备的技术安全性能等是确保工程施工安全的关键。

 

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