无支架吊装技术（精选4篇）
无支架吊装技术 第1篇
关键词：钢管混凝土,缆索吊装,监测
1 工程概况
细沙河特大桥位于重庆市黔江区两河镇, 该桥主桥采用净跨190米钢管混凝土桁架式中承拱桥, 矢跨比1/4.5, 主拱轴采用悬链线, 拱轴系数1.347, 拱肋为钢管混凝土桁架结构。拱肋上、下弦杆为φ850mm钢管混凝土, 高4.0米, 宽2.1米, 水平向由φ40210mm无缝钢管连接两根主钢管。腹杆采用φ40010mm钢管。主拱肋钢管采用φ85014mm钢管, 通常使用缓凝、早强、微膨胀C50混凝土。拱脚附近4根钢管用砼填实, 形成实体结构。
上部主体结构安装采用“先拱后梁”即先成拱后架设桥面T梁的施工方案, 详见图1所示, 主拱采用“无支架缆吊装、斜拉扣挂”工艺进行施工。
2 缆索吊机的设计、安装
2.1 缆索吊机的设计
2.1.1 吊装系统
通过设计计算, 整个桥有两套提升系统, 四个主要起重系统机根据40t的轴承设计, 主塔将两边的较低的铰链。起重系统的主缆与八个Φ56钢丝绳, 吊装重量70吨。每个部分的拱肋两个升降, 使用钢丝缆联结, 确保两组牵引系统同步进行。K撑、拱顶横撑等构件采用两套系统抬吊或各自单独吊装。
主扣塔架:两岸主塔采用单个6组贝雷桁架片所组成主塔顶设横移横梁 (4组贝雷桁架片所组成) , 并设横移设施。详见如图2所示。
承重主索:塔架主跨为280m。全桥共设两套主索吊装系统连接2套8Φ56mm钢丝绳组成, 单根长度830m, 重载垂度L/14, 空载垂度L/22。钢丝绳抗拉强度1700Mpa。
升力系统:每套主索上布置2个吊点, 全桥共4个, 每个提升钢丝绳使用Φ19.5。每个拱肋部分与两套主缆系统上的起重机连接, 分四个吊点。每个吊点使用18t双滚筒绞车做动力。吊装横撑节段时, 将2套主索分置于拱肋左右两侧 (中心间距26.6m) 进行抬吊。
牵引系统:全桥共四个跑车, 每个跑车采用Φ26的钢丝绳走2线作为牵引。每个跑车采用1台10t慢速双筒卷扬机作动力。
主索地锚:两岸主索地锚均采用桩基与锚杆组合式地拢, 地拢横向间距26.6米。全桥共设4个桩基与锚杆组合式地拢。
2.1.2 扣挂系统
由拱肋扣塔、扣索、塔顶张拉扣点、锚固点、锚索和锚索地锚六部份构成。扣索、锚索一端固定在主拱肋端、地锚端的锚固点上, 另一端在塔顶张拉扣点上张拉、调整。
锚固体系:扣索的前端在拱肋的扣点上锚固, 采用欧威姆P型锚具;后端在扣塔塔顶扣点上锚固, 采用欧威姆15型锚具。锚索后端在地锚的扣点锚固, 采用欧威姆固定端P型锚具;前端在扣塔塔顶扣点上锚固, 采用欧威姆15型锚具。扣索在主拱肋一侧前索在前扁担梁上锚固。
张拉体系:扣索、锚索张拉台座设于扣塔塔顶上。用穿心式24千斤顶对扣索进行逐根分级对称张拉、放张。
2.1.3 稳定系统
索塔稳定系统:吊装索塔设置在两岸扣塔上, 塔底设置铰接, 方便转动。横向缆风索控制索塔横向稳定性, 抗风索在吊塔前后左右分别设置两组 (每组2Φ28mm) 。
扣塔稳定系统:为保证扣塔的稳定性, 扣塔塔顶的位移需要通过经纬仪控制精度, 确保索鞍位移在5mm之内, 如超过限值, 调整复位。为保证扣塔正常、安全的工作, 在扣塔索鞍两侧加设扣塔钢丝绳 (两组2Φ28mm) 作为稳定措施。
横向稳定系统:如果在吊装过程中, 尚未形成双肋节段单元, 须布置抗风索, 保证单肋节段的横向稳定。
2.2 缆索起重机的安装及试吊[2]
缆索吊装系统布置完成后, 需验证其提升能力和系统不同工作条件下的工作状态。缆索吊装系统试吊运行试验主要包括起重及重物选择, 缆索系统的观测、试验数据的收集、整理、分析等工作内容。在调试和试吊的每一个程序中, 都必须进行主索垂度、张力、塔身位移、地锚位移以及吊装设备、设施、机电等的观测。
3 钢管拱肋安装
3.1 钢管拱肋安装程序
3.2 测量与控制
在安装过程中应当做好监测。利用全站仪, 运用交绘放样的方法, 在该大桥两端堤岸上, 定出主桥拱轴线向外侧偏移1.2m的四个平面控制点的桩位, 对预埋拱座的定位、拱肋拼装焊接中的控制、拱肋吊装就位、拱肋吊装过程中的测量、拱肋节段预抬高量、拱肋轴线偏位、吊装锚碇的位移、焊接、合拢等进行监测。
3.3 钢管拱肋的安装
3.3.1 拱肋和横撑安装顺序
根据设计图, 将拱肋和横撑吊装顺序和吊装过程如下图3所示。
3.3.2 首段拱肋的安装工艺
拱肋第一段移置拱座上, 通过倒链装置逐步调整第一段拱脚端铰轴位置, 与预埋的拱座铰铰接上, 扣上扣索并张拉。扣索由22束Φ15.24低松弛高强度钢铰线组成, 并根据规范要求作好防护。按同样方法吊同岸另一侧的第一段, 同岸两个同一吊装段肋间风撑安装时, 其横向距离的有效控制通过调位设施实现。
3.3.3 一般拱段的安装工艺
一般拱段按照拟定的施工方法进行施工。扣索挂好后, 对之前的扣索进行调索作业。根据调索作业参数 (索力、拱肋标高、调索顺序) , 对每一根索采用张拉设备逐根、分级、对称张拉。同时用频谱分析仪、水准仪对索力、标高进行监测, 以确保调索顺利进行。
3.3.4 合拢段施工
拱肋前三段安装完成后, 须尽快进行合拢段的安装。合拢温度通常选择在5℃以上, 不超过10℃, 合拢作业须两岸对称同步完成。合拢后需要对拱肋线形、位置、标高实施精确测量已保证合拢顺利进行。确定扣索精度调整到位以后, 方可拧紧连接螺栓, 进行合拢段接头的焊接。施焊前需保证节段间有可靠的临时连接措施, 焊缝间隙用定位板控制, 节段间环向焊缝需要对称焊接。
4 结语
西沙河大桥主拱肋采用无支架缆索吊装施工技术, 在地质条件复杂且高差比较大的情况下, 顺利完成了吊装工作, 取得较好的效果。通过本大跨度拱桥的吊装施工, 使缆索吊装施工技术得到了进一步完善, 积累了施工经验, 对今后类似的工程施工具有较好的借鉴作用。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000.
[2]吕建根, 张辉.大跨度钢管混凝土拱桥肋缆索吊装施工技术.科学技术与工程;2009.4 (9) ;1064-1067.
[3]《钢结构设计规范》GBJ17-88.
[4]《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86.
电缆沟支架无焊接安装技术创新 第2篇
摘要：传统电缆沟支架安装控制环节多，难度大；安装速度慢，很难满足业主对工期和文明施工的要求，须进行安装工艺改进，加快安装速度，实现电缆沟
支架无焊接安装，降低施工难度，成为电力确保工期和质量的关注焦点。
关键词：降低施工难度加快安装速度无焊接安装
前言
茅山500kV变电站位于金坛市经济开发区三村东柘荡，所址总用地面积约7.9万m2，本期升压部分用地面积4.1万m2。主变压器：新安装2台1000MVA/500kV主变压器；500kV出线：500kV出线2回，远景出线8回。
工程管理目标：达标投产并达到国家电网公司优质工程标准（2009版）国家电网公司优质工程，实现零缺陷移交运行;确保扬子杯、争创鲁班奖，确保江苏省文明工地争创国家电网公司流动红旗，实现精品工程。但是工期从开工到投运只有八个月，其中电缆沟支架安装就有7932副。安装要求高，工期非常紧。
按照业主要求电缆沟浇筑完成后必须在20天内安装完成7932副电缆沟支架，由江苏省送变电安装公司进行穿电缆工序，而根据现场工程量及传统经验，如果采用传统电缆支架安装方法，难以完成此项任务。
一、问题的提出
传统电缆沟支架安装存在问题：
1.支架为现场焊接，对焊工要求高。不仅要求焊接工艺好，而且对焊缝周边处理必须细致到位，方可满足创优要求。
2.投入人力多；本工程至少需要投入30个焊工。
3.工序繁琐,安装周期长。需要处理后续的焊渣，焊缝周边还需要彻底处理干净后涂两遍环氧富硒锌漆、一遍银粉漆进行防腐处理。根据现场施工量及传统经验，安装周期需要30天才能完成。
4.外观不美观，由于对支架焊缝进行了防腐处理，支架焊缝周边与其它区域产生色差。成本大。需投入较多多人力、物力。
5.成本大。需投入较多多人力、物力。
二、分析问题
电缆沟支架安装工作量大，质量和安全文明施工要求高，传统施工方法，控制环节多，难度大；安装速度慢，无法满足业主对工期和文明施工的要求。如何加快施工速度，确保工程质量，按期完工及优化文明施工成为我们必须解决的课题。解决上述问题，须进行安装工艺改进，甚至创新，实现电缆沟支架无焊接安装，降低施工难度，加快安装速度，成为我们确保工期和质量的关注焦点。
三、提出方案、确定方案
经过建设单位?p设计单位和施工单位的共同研究和讨论,并根据所选的课题，认真思考,进行反复研究和构思,确定思路：改变以往传统电缆沟支架焊接安装方法。（电缆沟支架焊接在扁铁上，然后对焊接后被破坏的镀锌层进行二次镀锌）。
充分利用好预埋件及其连接的接地扁铁，安装电缆沟支架时实现无焊接安装，节约现场焊接时间和费用。现将总结得出如下几种方案：
方案提出表
方案 方案详细说明 建议人
方案1 预埋螺栓，校核固定，电缆沟支架固定在螺栓上。李强
方案2 在电缆沟的侧壁钻孔安装螺栓，校核后化学浆固定支架。吴鹏
方案3 安装带螺帽的扁铁，然后采用螺栓连接电缆沟支架，支架设置长圆可调节孔。乔永洁
“电缆沟支架无焊接安装”最佳方案分析评价表
类型 技术特点 评估方案 结论
安装工期
操作
难易 安装费用 效果
确定 对其他影响
方案一 校核固定周期长，施工操作繁琐，现场安装精度不易调节 53副/(d*人)*8人=424副/d
7932副/424=19天 螺栓需要精确预埋，操作较难 9元/副 预埋偏差难以调整 影响砌筑工效 不选
方案二 支架安装可调空间小，安装就位时间长，速度慢。50副/(d*人)*8人=400副/d
7932副/400=20天 采用化学浆，操作较难 13元/副 安装准确 灌浆后需要等到一定强度后才可进行下道工序，时间较长 不选
方案三 操作简单，能调节预埋件安装的误差，起到纠偏矫正的实施性成效，有效满足了电缆沟支架安装精度.55副/(d*人)*8人=440副/d
7932副/440=18天 操作
简单 8元/副 安装精确 对后序工艺不影响 选择
通过对比和分析，方案三不仅操作简单，而且能调节预埋件引起的误差，起到纠偏矫正的实施性成效，有效满足了电缆沟支架安装精度，而且解决了传统支架焊接后二次镀锌的问题，因此一致认定第三种方案为最佳的使用方案。
四、具体方案
1.采用60*8扁铁与螺帽焊接
1.1在加工厂内完成60*8扁铁每隔800mm打Φ14孔，焊接M12螺帽工序
图1螺帽焊接在扁铁上 图2：接地扁铁与粉刷面相平
1.2通过设计人员的验算，满足设计要求。
阶段效果检查：从现场安装情况看，满足预定要求，实施可行。
2.确定安装顺序：扁铁先与预埋件连接，然后与电缆沟支架连接
2.1在具体实施方案中明确施工顺序、步骤：
1）在电缆沟侧壁砌筑时放置-6*80*80＠800预埋件。
2）把带螺帽的接地扁铁连接在电缆沟侧壁的预埋件上。
3）校正扁铁确保保扁铁顺直，在同一立面上，镶贴美纹纸对扁铁和螺栓孔进行保护，防止电缆沟侧壁粉刷污染。
4）电缆沟侧壁粉刷，扁铁与粉刷面相平。
5）安装电缆支架在扁铁上，出现偏差利用电缆支架的可调孔进行调整；就位完成后，拧紧扁铁与电缆支架之间的连接螺栓
2.2对操作人员做专项交底
1）预埋件埋置水平间距及标高控制在10mm以内，预埋件立面超出砖砌体表面12mm。以确保电缆沟侧壁粉刷后扁铁与粉刷面相平。
2）带螺帽的接地扁铁先与预埋件连接，然后与电缆沟支架连接
阶段效果检查：通过实施，支架安装在满足质量要求的同时，施工速度大大加快。
3.接地扁铁与预埋件焊接连接
3.1项目部成员经分析后，编制焊接可行的焊接方案和节点详图。
上下两道扁铁焊接在电缆沟预埋件上，应保证扁钢水平，电缆沟孔洞应在同一水平线上，上下两道扁铁孔眼应在同一垂直线上。上下两道扁铁高差L2=600mm。
3.2根据施工方案和节点详图，技术员在加工车间与进行扁铁与预埋件实验焊接，其强度可靠，实验未发现有问题出现。
3.3对具体操作人员进行专项交底，通过交底，操作人员明确施工顺序和质量要求。
3.4在现场实施过程中，我们提高了预埋件的预埋精度并注重预埋过程控制，对电缆沟侧壁预埋件安装检查，由抽查改为全数检查，从而满足安装要求，预埋件安装允许偏差合格率达95%，为加快电缆沟支架安装提供条件。
阶段效果检查：通过实验和现场安装，焊接强度满足固定要求，可进行下道工序的实施。
4.电缆沟支架上开设可调节孔用螺栓连接在扁铁上
电缆支架加工：为防止电缆滑脱，在电缆支架横档末端做齿状开口，用以绑扎电缆，防止滑脱。由电缆支架横档末端60mm处，每隔20mm，切割3mm齿口。在电缆支架竖档上下各开长圆可调节孔，上下孔距600mm，设置防震垫片，所有电缆支架开口位置一样。
支架制作设置长圆孔
支架安装装并利用可调孔调整位置与标高后，将电缆支架用M12螺栓设置防震垫片后拧紧固定在电缆沟通长扁钢上。
支架安装时的效果支架采用螺栓拧紧安装后效果
五、效果检查
采取对策措施后，新的电缆沟支架安装改变了传统电缆沟支架安装方法。
施工项目部会同监理单位、建设单位一起对支架节点安装进行了抽样调查，得出外观质量良好，电缆支架安装装偏差在5mm以内，合格率达95%以上（见活动前后对比图），原本支架安装时间需30天，通过以上措施和方法后，实际安装时间18天，提前了12天（见活动前后对比图），加快该分项工程安装速度，完成既定目标，为后续电缆安装提供了条件。经项目部成本测算和分析，通过此项研究，为项目部节约大量的电焊人工及材料等费用，加快了进度，经济效益达3万元。节约了成本，为企业获得了良好的经济效益。
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50210-2001；
[2]《电力建设施工质量验收及评定规程》第 1 部分：土建工程
DL/T5210.1-2005；
[3]《输变电工程建设标准强制性条文实施管理规程》（2009版）
[4]《国家电网公司输变电工程质量通病防治工作要求及技术措施》基建质量〔2010〕19号
[5]《江苏省建筑安装工程施工技术操作规程―混凝土结构工程》DB32/296-1999（混凝土工程）
无支架吊装技术 第3篇
【关键词】无支架；翻模；施工
近年来我国高速公路发展迅猛，公路建设开始向山区延伸，而有些地区山势陡峭，高差很大，而且场地狭窄，使得在桥梁建设中大量采用高桥墩结构。常用的支架施工需搭设大量的脚手架，不仅耗费大量的人力、物力，而且工序复杂、进度缓慢、安全系数低。
1.薄壁墩无支架翻模施工特点
（1）墩身分段依次成型，可有效控制墩身偏心、扭转，能够随时纠正墩身施工误差，便于模板及时清理、修整、刷油，混凝土表面平整光洁。
（2）通过采用50～60m塔吊垂直作业，可同时进行2～4个墩同时作业，既可大大节约成本，缩短作业时间，又能有效提高安全系数。
（3）翻模上设置悬吊平台，能够更好的进行周转件的拆卸，处理砼表面。模板采用整体大块钢模板，模板接缝不多，表面也不会出现凹凸不平的现象，浇筑成型的砼表面光洁，错台不多，结构尺寸没有错误的。模板加固采用横向拉杆，模板轻便，操作简单，安全系数高。
（4）经济环保。无须搭设脚手架，节约人力与财力，而且占用场地少，对原地貌的破坏少。
2.适用范围
无支架翻模法主要是在公路、铁路桥梁薄壁墩、高塔柱等混凝土构筑物的施工中使用。
3.工艺原理
无支架翻模法就是利用前一级已浇筑的桥墩作为承载主体固定模板，再通过模板载体来建设施工工作平台，随着桥墩不断向上施工，工作平台及模板整体向上升移的一种施工方法。
翻模是由2-3节段大面组合模板及支架、内外工作平台、塔式起重机、手动葫芦组合而成的成套模具。在进行施工时，在墩身基顶上支立第一节模板，第一节模板上再支立第二节模板。如果第二节混凝土的强度有3Mpa，第一节混凝士的强度有10Mpa，此时拆掉第一节模板。每一节段翻模主要由内外模板、围带、拉杆、作业平台组成。外模板分为主板、侧板和调整板3种，内模板分为主板、侧板、角模板和调整板4种，每节高度大约是2.0～4.5m，宽度根据墩身截面尺寸和施工要素来定：模板之间用M16x30螺栓连接。用槽钢做围带，根据相关规定，内外围带用Φ18圆钢拉杆连成整体。拉杆在内外模板之间套Ф22PVC管，有利于拉杆周转利用。
每层模板内外设施工平台。外侧施工平台按每层、每块模板分别施作，平台与外模应连结为一个整体，平台及其扶手采用Φ28圆钢焊接固定在外模板上作为支架，在平台四周沿周边设立防护栏杆，在栏杆外侧及固定架底部需要有全封闭安全网。施工平台上有一个5cm厚木板或竹架板，这样可以方便操作人员工作，还能放一些小型机具。内施工平台的搭设需要借助内外模板及横穿拉杆。在内模板上首先搭设钢管支架，然后上铺木板或竹架板，最后上铺2mm钢板，便于临时存放混凝土以及操作人员行走。
4.施工工艺流程及操作要点
4.1高墩无支架翻模施工工艺
施工准备→基顶放线→试拼模板钢筋绑扎→镦粗直螺纹连接→钢筋绑扎、镦粗直螺纹连接→安装外作业平台至外模板→模板刨光、刷脱模剂→组拼模板→模板调试、检查、校正→紧固拉杆→安装内作业平台→浇筑混凝土→第一层模板及栏杆、平台整体拆除→混凝土养生至第二阶段完工→安装第一层安全爬梯→第一层安全爬梯挂安全网→进入下一层施工。
4.2操作要点
4.2.1模板施工
①立模准备。在确定立模边线时要参照基顶中心，立模边线外侧找平，找平层用水准仪抄平挂线，砂浆硬化之后，立模需从线路中间向两侧展开。②模板安装。安装模板使用的是塔式起重机，同时需要人工辅助。安好外模板后再进行内模板的安装，对其进行连接时采用的是M16螺栓，然后安装围带和对拉螺杆。模板成型后核对各部安装尺寸，如果没有出现与安装标准不一致的情况再安装安全爬梯，接着安装安全网，铺设内外作业平台。③立模检查。第一节段模板安装结束时，用水准仪和全站仪检查模板顶面标高和墩身平面位置，如果没有发现与相关标准不一致的情况再进行下道工序。浇筑砼时一定要有专人看模护模，要对支撑时刻做好检查。④模板的除锈与涂油。模板在灌注砼前务必保护处理好板面，模板表面应彻底除锈，涂刷新机油，在气温较低时，新机油中应掺配柴油涂刷，产配比例为：机油70%：柴油30%。⑤模板爬升作业。用手动葫芦挂住第一节段钢模板，把内外模板之间的拉杆松开，把第一节段模板及操作架卸下来，然后把它吊运到墩下安全的作业场地，这一过程使用的是塔式起重机，吊运完成之后对其进行清理，涂刷脱模剂，按放线尺组装为下一节段首节模板，接下来的安装步骤与第一节段是一样的。⑥在安装每节模板时，可用0.5～1mm薄钢板塞填两节模板间的缝隙这样能够起到纠偏的作用。⑦模板的拆除。施工至墩顶，墩顶还要有1或2个节段模板，如果墩身混凝土强度超过了10Mpa，那么可以将模板拆除了。为了更顺利地进行拆除工作，在墩顶预埋加强吊装环，利用吊装环悬挂手动葫芦进行拆除、吊运作业。
4.2.2钢筋加工与安装
①钢筋按照不同的钢种、等级、排号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，且应设立识别标志。②钢筋表面应洁净，平直无弯曲，Ⅰ级钢筋冷弯率不大于2%，Ⅱ级钢筋冷弯率不大于1%。③受力主筋和末端弯钩形状应符合设计要求。④纵向主筋采用镦粗直螺纹套筒连接技术，其连接质量必须满足《桥涵施工技术规范》的相关要求，对已连接的成品应现场取样检测。⑤受力钢筋焊接应设置在内力较小处，并错开布置。对于焊接接头，在接头长度区段内，同一断面内接头数量在受拉区不能大于50%。⑥钢筋连接处的混凝土保护层应满足设计要求，且不得小于20mm，连接件之间的横向净距不宜小于15mm。
4.2.3混凝土施工
①砼原材料。拌制砼所使用的各项原材料及拌合物的质量经过检验，符合现行《公路工程水泥砼试验规程》（JTJ053）的规定。②砼配合比。砼配合比以质量比计，通过设计和试配选定。施工实际采用的材料，拌制的砼拌合物应满足和易性、凝结速度等施工条件，制成的砼符合强度、耐久性（抗冻性、抗渗、抗侵蚀）等质量要求。③砼的拌合。砼拌合采用强制式搅拌机，拌合好的拌合物应均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。在卸料过程中，从卸料流的1/4至3/4之间部位，采取试样，进行试验，保证砼中砂浆密度两次测值的相对误差不大于0.8%，单位体积砼中粗骨料含量两次测值相对误差不大于5%。砼拌合物从拌和机出料起至入模时间不得超过15min。④砼运输。砼运输能力应适应砼凝结和浇注速度的需要，使浇注工作不间断并使砼运到浇注地点时仍保持均匀性和规定的塌落度。⑤砼浇注。如果砼运输钢筋及模板经检查发现是合格的，则可以在内外模板之间设置混凝土浇注溜槽，混凝土的输送采用的是半自动料斗，通过溜槽或人工铲送入模。混凝土采用水平分层灌注，用插入式震动器振捣，使用插入式振捣棒应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，移动间距不得超过振捣作用半径的1.5倍。浇筑砼时要有相关的人员随时做好观察，是不是一切运转正常，如果出现了任何的问题，要及时做好处理并在已浇筑的混凝土初凝前完成。⑥第一节混凝土强度。第一节混凝土强度超过10Mpa时，凿毛清理混凝土顶面，再进行下一节墩身施工。⑦养护。每节混凝土拆模后，应及时包裹土工布防止新浇注混凝土在太阳下暴晒，并洒水保持混凝土面湿润。养护时间为7-10天。
5.结束语
无支架吊装技术 第4篇
拱桥施工中常用的缆索吊装法重点就在于使拱桥在成桥后其内力、线形与设计的内力、线形相一致[1]。但是, 在拱桥的实际施工过程中会有很多误差产生, 比如:拱箱预制误差;预制到拱箱吊装时间内温度、混凝土收缩、徐变[2]造成拱箱的伸长和缩短;吊装误差等。这些误差必然使最后实际成桥内力与设计值不符。目前, 对大跨度钢筋混凝土拱桥的研究主要有拱圈拼装过程中扣索索力确定、标高预抬量的计算[3]和拱桥挠度理论[4]等, 但是关于拱箱预制、吊装或其他原因引起的实际拱轴线与设计拱轴线偏离和这种情况对施工阶段、成桥内力影响的研究却较少。文献[5]中拱桥安装质量检测标准规定:两对称接头相对高差在L>60 m时允许偏差为±L/3 000 mm, 防止出现反对称变形。因此, 有必要对大跨径钢筋混凝土拱桥的拱轴线偏离进行研究总结。
1计算模型
本文以白水溪大桥为计算模型。大桥位于贵州省境内, 净跨125 m, 为等截面钢筋混凝土箱形悬链线无铰拱桥, f/L=1/6, f0=20.833, m=1.347。主拱圈纵向分为5段预制吊装, 纵向有4个接头如图1所示, 横向由5个箱体并列组合, 通过纵横连接构造形成闭合箱形拱圈, 总宽为8 m (见图2) 。该桥在夏季开始进行拱箱预制, 10月完成拱桥吊装。由于施工本身预制误差和混凝土受温度影响等因素, 使拱圈实际尺寸与设计值存在偏差, 吊装接头误差达到± (1～4) cm。本文使用桥梁博士建立计算模型, 共有120个单元, 121个节点, 划分11个施工阶段。以此模型计算拱圈吊装过程中实际拱轴线与设计拱轴线偏差在规范允许值±L/3 000 mm=±125/3 000 mm=±40 mm时, 对拱桥成桥内力和挠度的影响。
按4个接头的竖向误差发生情况, 可分为以下10个典型工况 (见表1) 。
以2号接头提高1号接头下降为例, 说明第一施工阶段即拱箱吊装阶段发生接头误差后, 如何建立实际拱轴线坐标的方法。如图3所示:当发生图示误差时, 保证两个拱脚和3号, 4号接头的坐标不变, 只将1号接头在设计拱轴线坐标上竖向降低40 mm, 2号接头在设计拱轴线坐标上竖向提高40 mm, 其间节点坐标以直线变化。令原拱轴线坐标为y0, 因接头坐标提高和降低引起的坐标变化为Δy, 则变形后拱轴线坐标为y0+Δy, 其中, Δy= (tg1-tg2) ·x, ④, ⑤段之间的拱轴线坐标不变。其他工况分析同上。
2计算结果
在确定了新的拱轴线坐标以后, 以变形后的坐标计算其后施工阶段直到成桥的内力 (轴力、剪力、弯矩) 和位移 (竖向挠度) , 再与设计线形下的内力、位移比较, 将九个控制截面的计算结果列出如下。
2.1 对结构轴力的影响
选取成桥设计轴力与在接头误差影响下的轴力比较, 计算公式为:
由数据分析可知:接头坐标误差对结构成桥状态下的轴力影响在-0.2%～+0.11%以内。因此, 吊装过程中接头的提高和下降对拱桥成桥后的轴力影响可忽略不计。
2.2 对结构剪力的影响
选取成桥设计剪力与在接头误差影响下的剪力比较, 公式同式 (1) 。接头误差对结构成桥状态剪力的影响见表2。
由表2数据分析可知:误差对剪力影响最突出的工况是2号接头提高3号接头下降, 使拱顶截面的剪力明显增大了37.77%, 而对远离该接头截面的剪力影响较小, 在±10%以内。同时2号接头提高1号接头下降、2号接头提高和1号2号接头提高对跨中剪力的影响也达到了近20%。以上四种工况都使得跨中的剪力有明显的提高。工况1号接头提高2号接头下降使跨中剪力降低21.27%。其他的工况对全桥的影响较小, 都在±10%以内。影响最小的工况是1号～4号接头同时提高, 对成桥剪力的影响在±4%以内。因此得出结论:1) 在结构拱顶两接头位置发生反对称的竖向位移误差时, 对跨中的剪力不利, 如果发生对称误差如1号～4号接头同时提高对全桥的影响很小。2) 接头误差对剪力的影响主要发生在该接头附近, 对远离该接头的截面影响很小, 可以忽略。3) 1号接头提高会引起L/4截面剪力提高3%～9%左右, L/8截面剪力降低3%～10%左右;同理, 1号接头下降使L/4截面剪力降低, L/8截面剪力提高。
2.3 对结构弯矩的影响
选取成桥设计弯矩与在接头误差影响下的弯矩比较, 公式同式 (1) 。接头误差对结构成桥状态弯矩的影响见表3。
由表3数据分析得:接头误差对全桥弯矩的影响主要体现在两个拱脚截面处, 最大值达到近±140%, 而在L/8～7L/8范围内的影响仅有±13%左右。其中工况1号接头提高4号接头下降对弯矩的影响最大, 为-138%, 2号3号接头提高、2号接头提高1号接头下降等工况所造成的影响也在±100%左右。1号～4号接头同时提高对全桥影响较小。比较后得出以下结论:
1) 接头吊装误差对结构弯矩的影响主要集中在两个拱脚截面, 对其余截面影响较小。2) 1号接头不论是上升或下降都会引起同侧拱脚较大的弯矩变化。3) 对称吊装误差例如1号～4号接头同时提高对全桥影响小, 但是非对称和反对称吊装误差对结构弯矩影响较大。
2.4 对结构挠度的影响
选取成桥设计挠度与在接头误差影响下的挠度比较, 公式同式 (1) 。接头误差对结构成桥状态挠度的影响见表4。
从表4数据分析得:接头误差对结构L/8和7L/8截面挠度的影响最大, 对其他截面的影响相对较小。影响最大的是1号接头和4号接头发生一上一下的反对称变形, 影响百分比达到±30%。当1号～4号接头同时提高时的影响最小, 在±5%之内。由此可知:1) 对结构挠度变化的影响程度以反对称的施工误差最大, 正对称的施工误差最小。2) 1号接头提高使同侧L/8截面的挠度值小于设计拱轴线下发生的挠度, 使异侧的7L/8截面的挠度值大于设计拱轴线下发生的挠度;反之1号接头下降引起同侧L/8截面的挠度值大于设计拱轴线下发生的挠度, 使异侧的7L/8截面的挠度值小于设计拱轴线下发生的挠度。3) 从工况1号4号接头提高、2号3号接头提高和1号～4号接头同时提高可以看出, 1号4号接头提高对结构挠度的影响大于2号3号接头提高对结构挠度的影响。
3结语
通过以上分析表明:1) 接头高程误差对全桥截面轴力的影响可以忽略不计。2) 接头高程误差引起该接头附近截面的内力变化较大, 而对较远截面影响较小, 可以忽略。3) 接头误差对结构内力和位移的影响规律为:反对称的施工误差大于非对称的施工误差大于正对称的施工误差。4) 接头误差对弯矩的影响主要集中在两个拱脚截面, 对挠度的影响主要集中在L/8和7L/8截面。
参考文献
[1]裘伯永.桥梁工程[M].北京:中国铁道出版社, 2004:273-295.
[2]李国平.连续拱梁组合桥的性能与特点[J].桥梁建设, 1999 (125) :10-14.
[3]田仲初.大跨度拱桥拱圈拼装过程中扣索索力和标高预抬量的确定[J].铁道学报, 2004, 26 (3) :81-87.
[4]贺栓海.拱桥挠度理论[M].北京:人民交通出版社, 1996:50-64.
