拱橋在溫度下合理設(shè)計(jì)吊裝研究

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

引言

鋼箱拱橋不僅具有良好的外觀造型，同時(shí)以其強(qiáng)度高、抗扭剛度大、良好的穩(wěn)定性而備受橋梁設(shè)計(jì)師的青睞，因鋼材質(zhì)輕、高強(qiáng)，近年來(lái)鋼拱橋的跨域能力在不斷的提高，因此也對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。鋼材由于導(dǎo)熱性能好，對(duì)溫度變化較為敏感，溫度作用已成為影響吊裝過(guò)程中拱肋安裝精度的重要因素，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中必須引起足夠的重視。

一、溫度作用對(duì)吊裝過(guò)程的影響

溫度改變會(huì)大大影響橋梁結(jié)構(gòu)的受力與和變形,并且影響也會(huì)隨著溫度不同而發(fā)生改變。不同時(shí)間段量測(cè)結(jié)構(gòu)的狀態(tài),結(jié)果肯定也不一樣，時(shí)間性很明顯。溫度是隨機(jī)變量,變化很復(fù)雜，其中包括季節(jié)溫差、日照溫差、驟變溫差、殘余溫度、不同溫度場(chǎng)等,和橋梁的地址、自然條件、方位、構(gòu)件材料等因素息息相關(guān)，確定結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及變形時(shí)，計(jì)算的準(zhǔn)確性很重要，且結(jié)構(gòu)溫度的分布以及溫度應(yīng)力均是瞬時(shí)變化的。溫度對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、線形具有重要的影響，特別是對(duì)于鋼箱拱橋，溫度對(duì)位移的影響很顯著。由于溫度的變化直接改變索力大小,從而在松索的環(huán)節(jié)影響線形。

(一)標(biāo)準(zhǔn)溫度下的影響

常年在標(biāo)準(zhǔn)溫度變化的年氣溫，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響主要導(dǎo)致橋梁各截面的均勻溫升或溫降、節(jié)段長(zhǎng)度伸長(zhǎng)或縮短，當(dāng)結(jié)構(gòu)的上述位移受到約束時(shí)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。由于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)溫度與施工時(shí)的環(huán)境溫度不一致會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在該體系溫差作用下產(chǎn)生溫度內(nèi)力及位移，影響吊裝精度。

(二)非標(biāo)準(zhǔn)溫度下的影響

非標(biāo)準(zhǔn)溫度是由日照輻射或驟然溫降所引起的，它的傳熱方式在結(jié)構(gòu)各截面上分布是不均勻的，而且分布也是非線性的，由于截面非線性溫度脹縮與平截面變形間的差異，導(dǎo)致任何類(lèi)型的橋梁截面上都將產(chǎn)生自應(yīng)力。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)除了截面自應(yīng)力效應(yīng)外，還將引起結(jié)構(gòu)的超靜定次內(nèi)力。

二、解決方法

對(duì)于采用斜拉扣掛—纜索吊裝法施工的鋼箱拱橋在吊裝的過(guò)程中，局部溫差可以不用考慮，采取回避的方式。因?yàn)樵谌展獾恼丈湎拢撓涔皟?nèi)的溫度場(chǎng)是很難測(cè)出的，局部溫差的變化也是相當(dāng)復(fù)雜的，在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中很難加以準(zhǔn)確的考慮。為了避開(kāi)局部溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，那些對(duì)結(jié)構(gòu)受力有顯著影響的重要施工工序應(yīng)盡量在結(jié)構(gòu)處于均勻溫度狀態(tài)下進(jìn)行，每次的吊裝工作可以選在溫度場(chǎng)比較穩(wěn)定的清晨、傍晚或陰天進(jìn)行，同時(shí)測(cè)量工作也是在這種相對(duì)較為穩(wěn)定的溫度場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。但是隨著吊裝節(jié)段的延續(xù)，每一天的溫度會(huì)有所改變，對(duì)吊裝精度有很大的影響，也是施工控制中必須考慮的影響因素。

(一)對(duì)拱肋吊裝的解決方法

1.設(shè)置足夠的浪風(fēng)索來(lái)減小拱箱之間接頭的橫向偏移量、從而減小拱肋在橫向風(fēng)荷載下的位移。

2.設(shè)置足夠的下拉索來(lái)控制拱軸線的變形，這樣就能維持拱肋的縱向穩(wěn)定。

(二)對(duì)交通標(biāo)線施工要點(diǎn)

標(biāo)線施工時(shí)，會(huì)因?yàn)榈孛鏈囟取穸纫约暗孛婧穸犬a(chǎn)生不同影響，施工人員在對(duì)交通安全設(shè)施施工時(shí)應(yīng)掌握各方面知識(shí)以免出現(xiàn)失誤影響施工進(jìn)度，因標(biāo)線的特殊性，選擇施工設(shè)備時(shí)應(yīng)注意選擇溫度和速度符合實(shí)際的設(shè)備，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，方能確保在施工中不出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

三、結(jié)語(yǔ)

溫度效應(yīng)一直是橋梁施工過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)之一，其復(fù)雜程度也挺高。鋼箱拱橋在吊裝的過(guò)程中的安裝過(guò)程受溫度作用影響較大，其中體系溫差對(duì)里程影響較大，故在鋼箱拱橋的吊裝過(guò)程中，很有必要對(duì)溫度效應(yīng)影響進(jìn)行分析。對(duì)結(jié)構(gòu)受力有顯著影響的重要施工工序應(yīng)盡量在結(jié)構(gòu)處于均勻溫度狀態(tài)下進(jìn)行，每次的吊裝盡量選在溫度比較均勻穩(wěn)定的時(shí)刻，例如清晨、傍晚或者陰天進(jìn)行。吊裝時(shí)也應(yīng)當(dāng)時(shí)刻有人對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，起到防微杜漸的作用。

本文對(duì)鋼箱拱橋的吊裝過(guò)程起到參考作用，以及注意事項(xiàng)。為以后的工作過(guò)程中起到參考。