第４１卷第１期 ２ ０ Ｉ ５年１月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１５ ・１５５・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１５）０１—０１５５・０３ 沙河大街单肋拱桥吊杆张拉施工控制 蒋少寰 （大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，辽宁大连１ １６０２３） 摘要：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。 关键词：单肋系杆拱桥，吊杆张拉，施工控制 中图分类号：Ｕ４４５ 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８ ｍ＋１００ ｍ＋８ ｍ＝１１６ ｍ，桥宽２９ ｍ。拱肋 采用两侧椭圆形钢箱截面，拱肋净跨１００ ｍ，矢高为２５ ｍ，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 ５．１４ ｍ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２．５ ｍ，拱脚位置主梁及边跨主梁为实心截面主 梁，梁高３ ｍ；全桥吊杆共１８对３６根，采用标准强度为１ ６７０ ＭＰａ 的９１ ｍｍ高强度镀锌钢丝成品索，吊杆顺桥向间距５ ｍ，横桥 向间距１．６ ｍ；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 名称 要点 名称 要点 桥梁跨径布置 ８ ｍ＋ｌｏ０ｍ＋８ｍ 拱肋理论跨径 １０ｏ ｍ 拱肋矢跨比 ｌ：４ 拱肋矢高 ２５ ｍ 吊杆材料 ９１×由７．１ ｉｎｔｏ平行钢丝 拱肋尺寸 ３．５×２．１ 主梁材料 Ｃ５０混凝土 桥面以上拱肋高 ２４．４ 主梁梁宽 ２９ ｉｎ 吊杆理论长度 ７．６５ ｎｌ一２５．５ ｍ 主梁粱高 ２．５ ｍ～３ ｍ 钢混结合段长度 ５．１４ ｍ 拱肋材料 ａＱ３４５Ｄ钢材 结合段混凝土 Ｃ５０微膨胀混凝土 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 收稿日期：２０１４—１１－０１ 作者简介：蒋少寒（１９８０一），男，硕士，工程师 文献标识码：Ａ 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。 ！！ １７ｘ５００，７５０ ａ）桥梁立面布置图 ｃ）主梁标准断面图 ｂ）桥梁断面布置图ｄ）拱肋标准断面图 图ｌ沙河大街单肋拱桥主要构件示意图（单位：ｃｍ） ５Ｏ ／ ，一 —～ 、／ ＿ 、 ５０６ ５０７ ５Ｏ８ ５０９ ５ｌ０ ５ｌ１ ５Ｏ５ ５ｌ２ ５１３ ３１７ 图２施工控制计算模型图 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 施工一主梁满堂支架施２１２－－＊主梁桥面上搭设支架进行钢拱肋的 分段吊装焊接施工一拱肋合龙段焊接施工一拆除桥面拱肋支 架一张拉主梁系杆一吊杆安装一吊杆张拉一拆除主梁支架一桥 面铺装、栏杆等附属设施施工一成桥。 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。 ・１５６・ 第４１卷第１期 ２ ０ １ ５年１月 山 西 建 筑 综合考虑，该桥吊杆张拉采用两轮张拉到位，两轮张拉完成 ４ 吊杆张拉施工控制 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 ４．１拱肋位移控制 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。 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。 西 邢一图３吊杆编号示意图 拱肋测点编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ｌｌ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ ３．２吊杆第一轮张拉 吊杆张拉采用４台２００ ｔ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０．５ ＭＰａ，钢拱肋截面控制 拉压应力小于１５０ ＭＰａ。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 张拉 顺序 １ ２ ３ ４ ５ 图４成桥拱肋实测标高与设计标高误差 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１０ ｅｍ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 张拉力 拔出量 ｔ ｌ００ ｌ００ １０ｏ １００ ２８．６ ２０．９ ５３．４ １２．２ 吊杆 编号 ６号、ｌ３号 ５号、ｌ４号 ７号、ｌ２号 ４号、Ｉ５号 ８号、１１号 张拉力 拔出量 张拉 ｔ 顺序 １５Ｏ １５ｏ １５ｏ １５ｏ １００ ５９．２ ５５．５ ６６．８ ５１．９ ５１．２ ６ ７ ８ ９ 吊杆 编号 ３号、１６号 ２号、ｌ７号 ９号、１０号 １号、１８号 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。 ｌ５ 暮 １０ ５ ：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 ｛｝ｌ｝１ ０ －．．．＿．＿．＿．Ｉ．＿ ●．Ｉ．＿．．． ．．．．．一 ＿＿Ｉ＿ 南侧主梁标高测点 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １ｌ ｌ２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ ：＿Ｉ 鞠 一ｌ５ ２０ 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 张拉 顺序 ｌ ２ ＿．．．Ｉ，Ｉ．－．－．＿．＿．＿．＿，．．．．．． 爱囊 ； ： ＿＿ ・＿＿＿・。。 一目１５ ５ 鼎－１０ 一ｌ５ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ ｌ２ ｌ３ １４ １５ １６ ｌ７ １８ 吊杆 编号 ９号一１ ９号－２ ８号．１ ８号＿２ 张拉力 拔出量 张拉 ｔ 顺序 １８８ １９５ 吊杆 编号 ｌ０号．１ １０号－２ １１号－１ １１号＿２ 张拉力 拔出量 ｔ １８５ １９ｏ 北侧主梁标高测点 图５主梁成桥实测标高与设计标高误差 ４６．ｏ ４６．７ ５２．１ ５０．９ １ ２ ４６．ｏ ４６．４ ４８．９ ４９．２ ４．３ 吊杆索力控制 １ ９６０ １ ９２０ ３ ４ ５ ６ ７ ７号－１ ７号．２ ６号－１ ６号－２ １９８ １９８ １９５ １９９ １８９ １８．５ ２１．３ ３６．０ ３５．９ ３ ４ ５ ６ ７ １２号－１ ｌ２号－２ ｌ３号－１ ｌ３号－２ １９ｏ ｌ９０ １８５ ｌ９０ １９ｏ ２２．４ ２０．０ ２８．２ ２９．７ 谁箍１ ８８０ １ ８４０ 咋１ ８００ 口 口 口 口 口 ｎ 口 口 口 ０ 口 Ⅱ 口 ｎ 口 Ⅱ 口 Ⅱ ｎ寸ｌｎ 卜。。 ２＝￡！ ５号－１ ５号＿２ ４号一１ ４号＿２ ３号－１ ２９．８ ２８．１ １５．７ １６．０ ２４．４ １４号一１ ｌ４号＿２ ｌ５号．１ １５号．２ １６号－１ ｌ９．３ ２１．９ １４．２ １１．９ ２３．７ 南侧吊杆编号 曩： 谁箍１ ８８０ 址１ ８４０ 畦１ ８００ 山山 北侧吊杆编号 口设计索力 ■实测索力 ３号＿２ ８ ９ ２号－１ ２号－２ １号－１ １号＿２ ２６．１ １８４ １８４ ｌ２．５ １１．Ｏ ｌＯ．８ １０．３ ｌ６导＿２ ８ ９ １７号 １ １７号．２ １８号 １ Ｉ８号＿２ ２３．１ １８ｏ １８５ １４．ｏ ｌ１．０ ９．３ ９．２ Ⅱ 口 口 口 咿口 Ⅱ 口 ｎ 口 口 口 口 口 口 口 Ⅱ Ⅱ ＿一 ｎ寸ｌｎ 卜。。 ２＝ ２ 图６成桥实测吊杆索力与设计索力对比 第４１卷第１期 ２ ０ １ ５年１月 山 西 建 筑 Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．１ ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｊａｎ．２０１５ ・１５７・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１５）０１－０１５７—０３ 哑铃型承台群桩基础在船撞作用下受力分析 郝翠曹新垒 （安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥２３００８８） 摘要：以某斜拉桥哑铃型群桩基础为研究对象，运用Ｍｉｄａｓ．ｃｉｖｉｌ及Ａｎｓｙｓ有限元计算软件，分析了哑铃型群桩基础在船撞荷载工 况作用下的水平向受力规律，计算结果表明数值模拟分析结果与传统“ｍ”法计算存在较大差别，有限元分析结果更符合实际情况。 关键词：群桩基础，水平荷载，船撞力，有限元分析 中图分类号：Ｕ４４３．２５ 文献标识码：Ａ １ 概述 大，航运繁忙；可通航水域广，主塔基础布置不能回避深水区及船 桥梁基础承受竖向荷载和横向荷载。竖向荷载主要是恒载 舶撞击；该水域通航船舶的吨位大、密度高、撞击力大，位于航道 自重，横向荷载主要有活载的偏心产生的弯矩、汽车制动力产生 中的桥墩与船舶的碰撞问题突出。根据相关船舶撞击专题研究 的水平力和弯矩、支座摩阻力、风荷载、地震作用下产生的水平力 资料，大桥南塔基础横桥向船舶撞击力达３９．６１ ＭＮ，顺桥向船舶 和弯矩及通航河流中船舶的碰撞力等。对于中小跨径的常规桥 撞击力达１９．８１ ＭＮ。 梁基础计算分析时，其横向荷载通常仅考虑活载偏心产生的弯 矩、汽车制动力产生的水平力和弯矩及支座摩阻力等的作用。这 其中汽车制动力、支座摩阻力等荷载在水平荷载验算中多数能满 足要求，而对于由地震作用和船舶撞击产生的水平荷载，则多数 情况下成为大型群桩基础的控制性荷载。本文针对某斜拉桥桥 塔群桩基础，应用有限元分析软件，计算了在船撞作用下群桩基 础的水平承载力分配规律，研究了群桩基础水平承载特性，对于 图１群桩基础平面布置图 群桩基础桥梁设计具有一定的参考价值，并且对大型桥梁基础的 该桥桥塔基础采用哑铃型承台接群桩基础，桩基础按端承桩 防撞研究具有一定指导意义。 设计。承台尺寸８０．３ ｍ×２９．８ ｍ，承台厚８．０ ｍ，封底混凝土厚 ２工程背景 ３．０ ｍ。承台下设３６根钻孔灌注桩。基础平面布置见图１。承台 某斜拉桥为跨江大桥，桥位处水利情况比较复杂，水流流速较 采用Ｃ３５混凝土，桩基采用Ｃ３０水下｝昆凝土，桩基钢护筒采用Ｑ２３５ｃ 吊杆张拉过程中，每根吊杆的张拉均需严格控制张拉力，及 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 时测量调整，单根吊杆张拉力与理论张拉力误差控制在４－５％以 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 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 合理。 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 参考文献： 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 ［１］ 向中富．桥梁施工控制技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 适当修正。成桥实测索力与设计索力最大误差为一３．５％。成桥 ２０ｏ１． 吊杆索力实测值与设计吊杆索力对比如图６所示。 ［２］徐君兰．大跨度桥梁施工控制（土木工程专业用）［Ｍ］．北 ５结论及建议 京：人民交通出版社。２ｏ０２． 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 ［３］ 易云妮．梁拱组合体系设计理论关键问题研究［Ｄ］．上海： 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 同济大学，２００７． 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 ［４］ 于淑兰．梁拱组合桥梁结构体系性能分析［Ｄ］．大连：大连 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， 理工大学，２００３． 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。 ［５］金成棣．预应力混凝土梁拱组合桥梁——设计研究与实践 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 ［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０００． Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｄｅｒ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａｈｅｄａｊｉｅ ｓｉｎｇｌｅ ｒｉｂ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ Ｊｉａｎｇ Ｓｈａｏｈａｎ （Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ ｏｆＣｉｖｉｌ＆Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕ．ｒｅ ｆｏＤＵＴ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａｈｅ ｓｔｒｅｅｔ ｓｉｎｇｌｅ ｒｉｂ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｅｔ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｄｅｒ ｔｅｎｓｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｓｕｓｐｅｎｄｅｒ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅ ａｒｃｈ ｒｉｂ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｍａｉｎ ｇｉｒｄｅｒ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｓｕｓｐｅｎｄｅｒ ｃａｂｌｅ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｙｐｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｓｐｅｎｄｅｒ ｔｅｎｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ ｒｉｂ ｔｉｅｄ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ，ｓｕｓｐｅｎｄｅｒ ｔｅｎｓｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ 收稿日期：２０１４－１０－２６ 作者简介：郝翠（１９８５一），女，硕士，工程师； 曹新垒（１９８６一），男，硕士，助理工程师