鋼管混凝土系桿拱施工過程的控制

項影明

(沈陽地鐵有限公司，沈陽 110141)

1 工程概況

鋼管混凝土系桿拱分兩榀拱肋，拱肋橫截面為啞鈴形，截面高2.9 m。拱肋鋼管由厚12 mm鋼板卷制拼焊而成，鋼管外徑900 mm。拱肋上、下鋼管通過腹板聯結，腹板采用厚度12 mm鋼板制作。鋼管及腹板內填充C50微膨脹混凝土。兩榀拱肋間橫向中心距8.5 m。拱肋鋼管按以直代曲制造，直線長度控制在3 m以內，吊裝拱段共分5段。

系梁全長100 m、計算跨度為96.0 m，采用分段澆筑，設計要求沿縱向分段，不宜上、下水平分層。系梁設計為二向預應力體系箱梁。

全橋共設吊桿2×13=26組，吊桿間順橋向間距6 m。每根吊桿索體由55根 φ7平行鋼絲構成，鋼絲強度為1 670 MPa。每組吊桿設兩根，在更換吊桿時可以直接拆除其中一根，不需要設臨時吊桿。

本橋特點:①拱、梁施工采用滿堂支架法，先系梁、后拱;②系梁采用滿堂支架現澆;③拱設置有制造預拱度;④吊桿內力需要調整;⑤系梁未設計預拱度;⑥拱肋鋼管直接埋入拱腳混凝土中，其定位精度要求高;⑦拱腳內鋼束布置較多，且和拱肋鋼管交叉，施工難度較大。

2 施工控制內容

1)系梁線形控制 系梁跨度96 m，為二向預應力體系(拱腳段為三向)，且設計要求一次澆筑完成，混凝土施工難度較大。在系梁施工過程中，支架變形、吊桿張拉都會影響系梁線形。如果系梁線形誤差過大，必將引起吊桿安裝困難或引起吊桿在拱肋、系梁吊桿孔內不順暢。不僅影響后期減震裝置的安裝，還將直接影響吊桿的耐久性。為此，在施工過程中，應特別注意控制系梁高程、平面位置的精度。

2)系梁應力測試 主要對系梁控制截面頂部應力進行測試，得到拆架、張拉吊桿、鋪設鋪裝層時系梁應力，并與理論計算值進行對比。

3)拱腳內預埋拱段定位控制 拱腳段鋼管拱肋直接埋入拱腳段混凝土內，且和縱、橫向預應力鋼束交叉，其定位精度將直接影響后期拱肋的線形。因此在澆筑系梁混凝土前，應嚴格控制預埋鋼管空間坐標、傾角，以防在澆筑混凝土后發現偏位而返工的后果。

4)拱肋線形控制 拱肋空間位置決定拱軸受力狀態。本橋拱肋制造設預拱度，在安裝時應按帶預拱度的設計坐標定位，且應考慮支架本身的豎向變形。即在安裝各拱段時，拱段間接頭處應設置考慮支架本身豎向變形、制造預拱度引起的預拱度。

5)拱肋內力監測 在拱腳、拱頂等控制截面設置應力測點，得到拆除拱肋支架、澆筑拱內混凝土、張拉吊桿、鋪裝附屬設施等主要工序時拱肋的內力變化，并與理論計算值進行對比，驗證拱肋受力情況。

6)吊桿內力測試 在張拉過程中，除由張拉千斤頂控制張拉力外，應采用索力測試儀監控吊桿錨固后的內力，以確保吊桿內力在錨固后達到設計要求。

7)吊桿內力調整順序確定 按設計要求，在完成橋面附屬設施、道砟后，需測量各吊桿內力，并根據情況進行調整。由于系梁、拱肋變形和各吊桿內力相互耦合，因此，在張拉吊桿前，需提前對各吊桿張拉順序、張拉力大小進行理論分析，確定張拉順序，以指導吊桿內力調整施工。

8)支架結構受力復核及變形監測 支架結構作為本橋主要臨時受力結構，在搭設前應對其進行內力、結構形式復核;同時對施工過程中支架的變形進行檢測，以確保全橋施工過程安全。

3 施工控制測量

3.1 拱肋線形控制

本橋設計明確給定在拱肋施工過程中所設預拱度，拱肋線形的控制應包括安裝拱肋時拱肋豎向高程、橫向偏位的觀測、控制，每個施工工況下拱肋豎向變形的計算值、觀測值及它們的對比。

拱肋制造共分5段，拱肋橫向偏位、豎向變形的觀測測點設置在每個吊裝分段附近及拱頂，每個拱肋共設5個變形觀測點，全橋共設10個拱肋變形觀測點。測點布置見圖1。利用全站儀測試各測點的空間坐標，從而得到各點的橫向偏位、豎向變形。由于鋼結構變形受外界環境溫度變化影響較大，拱肋變形觀測時間應選擇在每天早8點太陽出來以前完成，以克服溫度、日照等對拱肋變形的影響。

圖1 拱肋變形測點布置示意

3.2 拱肋應力測量

拱肋應力測量儀器采用弦式傳感器，以適應室外長期監測。鋼弦傳感器是一種間接測量儀器，其測試原理是通過測試兩端固定鋼弦的頻率，通過事先標定的鋼弦頻率與其應變的關系值得到混凝土的應變，再根據混凝土彈性模量換算出混凝土應力。

拱肋測點布設JMZX-212智能表面鋼弦傳感器，采用JMZX-200X綜合測試儀進行數據采集。為使得測試數據的長期穩定、準確，在拱肋吊裝前，將所有的鋼弦傳感器直接焊接在拱肋啞鈴形截面的上下緣，見圖2。

圖2 拱肋應變測點布置示意

拱腳應力、系梁應力測試采用手持式應變儀(YB-25型)測量。手持應變儀使用簡單、方便，適合于反復觀測的情況。在鋼管吊裝前，應先將測試角標焊接在拱肋上。

3.3 吊桿內力監測

吊桿是中、下承式拱橋結構中主要受力構件之一，其受力狀態將直接影響橋梁結構的使用安全，本橋吊桿采用冷鑄錨，在張拉過程中可以通過千斤頂油表測得其內力。在錨固后，吊桿內力監測準備采用索力儀進行監測，索力儀采用JMM—268動測儀。該動測儀是通過吊桿的頻率測得其內力。

3.4 系梁線形觀測

為保證成橋時系梁頂面高程符合設計要求，在系梁跨中、1/4等截面設置高程、橫向偏位測點，在后續施工過程中對其進行觀測。系梁高程觀測采用水準儀，橫向偏位采用全站儀。

4 結語

燒湯溪特大橋主孔為96 m系桿拱，鋼管混凝土拱橋的施工比較復雜，對結構變形要求較高，施工影響因素較多。為保證該橋在施工完成后達到設計要求，確保結構在施工過程中的安全以及吊桿安裝的順利進行，對該橋施工過程進行全過程監控是十分必要的，也為以后鋼管混凝土系桿拱橋施工監控提供了參考。

［1］薛新枝.鋼管混凝土拱橋的施工控制［J］.鐵道建筑，2006(12):12-14.

［2］黃鵬，李自林，袁駕，等.壽陽淮河大橋施工控制仿真分析［J］.鐵道建筑，2009(8):5-7.

［3］中華人民共和國鐵道部.TB10203－2002鐵路橋涵施工規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2002.