钢管混凝土系杆拱桥拱肋施工控制

　　摘要：本文通过对杭州市钱江四桥上部钢管拱桥拱肋安装特点的分析，结合施工实际，提出了施工控制的措施，对拱肋安装的实施具有指导意义
　　
　　关键词：钢管拱肋，无支架，悬拼安装，控制
　　1、前言
　　钢管混凝土是将混凝土填充到钢管内形成的一种组合结构，它使两种材料充分发挥了各自的特长，具有强度高、塑性和韧性好、耐疲劳、搞冲击等优点。同时，由于在施工中钢管既可作为劲性骨架，又可作为混凝土模板，因而施工非常方便、快捷，降低了工程造价，缩短了工期。由于其独特的优点，钢管混凝土拱桥被广泛应用于公路、铁路桥梁的建设中。
　　钱江四桥位于杭州市钱塘江上，是连接杭州市市区与滨江新区的一条重要的城市通道。其设计为双层桥面，主桥上部采用了两种拱桥的结构形式,即计算跨径为85m的下承式系杆拱桥和上承式拱桥相结合的组合形式，以及计算跨径为190m的下承式系杆拱桥和中承式拱桥相结合的组合形式。
　　由于本桥跨度大，钢管加工分段多，钢管长途运输，易变形，加之采用缆索吊悬拼吊装方案，因此在施工中，如何保证拱肋（拱轴线）的施工精度是本桥受力及稳定的重要环节。
　　2、影响拱肋线形的主要因素
　　拱肋的施工精度控制贯穿于本桥上部施工的全过程，分析其施工的整个过程，拱肋线主要受加工精度、安装方法、温度、风荷载等因素的影响，因此，拱肋的施工控制过程是一个复杂和系统的过程，也是钢管混凝土拱桥上部施工的重点和难点。
　　3、 拱肋线形控制
　　拱肋加工前，设计、施工和加工厂三方应首先确定拱肋施工的预拱度值，并确定拱轴线设置预拱度值后的空间坐标及线形计算公式，以便控制成桥后的拱轴线满足设计要求。
　　3.1拱肋的加工控制
　　在拱肋的的加工过程中，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，本桥钢管拱肋加工选择在工厂进行，并且在开工前做好充分的技术准备工作，如设计工装、编制工艺等，对拱筒的筒体成型，运输单元的组装、焊接、涂装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应进行重点控制。
　　（1）公差控制拱肋加工过程中误差以及测量误差均将导致最终加工误差。因此应参阅相关规范制定各工序的交验公差。为确保竣工交验公差，在每工序完工时，设计、施工、工厂三方根据竣工交验公差及阶段实际情况共同拟定过程公差控制数据及方法以控制拱肋的外型尺寸。
　　（2）焊接控制拱肋由于其结构特点，一般采用自动、手工电弧焊接相结合，焊缝等级高，焊接工作量大。因此，应成立专职的焊接工艺组，制定严格的焊接工艺，焊接完成后，应按要求进行探伤检测。
　　3.2拱肋的预拼装控制
　　为检验拱段加工尺寸是否符合成桥拱轴精度要求，保证在现场的顺利拼装，在厂内或现场对所有拱肋加工单元应进行1：1的预拼，如果场地不容许，也可进行1/2拱肋的分段预拼，通过预拼对不合适的部位进行修整，然后安装定位销、临时连接座和卡具，并对符合要求的拱段进行编号。
　　（1）设置预拼平台
　　根据拱肋的预拼长度设置混凝土预拼平台，平台浇筑时安装预埋件，用以安装支承胎架，每个运输单元用两个胎架，并在平台上设置控制坐标点。
　　（2）拱肋预拼装
　　在平台的胎架上，对拱肋进行预拼装，接口调整好后安装卡具固定，同时在拱肋管内组焊临时连接座和定位插销。对预拼好后的拱肋进行各项指标的检验，特别是各接口处上、下缘线的坐标值符合工艺设计值，对不符合者，应进行校正。
　　（3）确定拱肋吊杆孔位
　　根据预拼拱肋的实测值，并考虑焊接收缩、温度变形修正等因素，在拱肋上开设吊杆孔。
　　3.3拱肋的安装控制
　　3.3.1拱脚的安装控制
　　拱脚是拱肋线形控制的基础，拱脚的施工应注意其几何尺寸位置及拱肋钢管的轴线尺寸、纵向仰角、横向垂直度，以确保拱肋安肋安装的精度。另外，由于拱脚是与系杆梁、端横梁部分的混凝土一起施工，因此，在浇筑混凝土前，应将拱脚处拱肋钢管进行临时固接，以防在混凝土施工中移位。在浇筑混凝土时，由于该处劲性骨架、钢筋以及预应力束密集，因此应制定详细的浇筑工艺，确保该处的混凝土质量。
　　3.3.2拱肋的轴线控制
　　拱肋的安装采用无支架方法施工。在施工中应制定具体的控制措施。特别是对测量定位、焊接等方面进行控制。
　　（1）根据桥位地形情况设置贯通的轴线控制点或布置一导线控制网，在拱肋安装的全过程进行轴线测量、监控。
　　（2）拼装前，应根据拱肋悬时各工况扣索的受力及变形，进行拱肋控制点的预拱度设置。。
　　（3）测量时，应重视温差而引起的杆件长度变形和侧向变形，应尽量选择日出前或日落后温差最小时，或对拱肋进行洒水降温后，对其测量。
　　（4）拱肋安装时宜设置竖向及横向微调装置进行精确对位，对位后应及时通过定位销和临时连接装置进行连接，然后施焊。
　　（5）焊接时，应选择合理的焊接工艺，严格控制焊接产生的侧向变形。
　　（6）在拱肋拼装过程中，应考虑风荷载的影响，已安装的拱肋宜及时拉设缆风绳，防止拱肋的失稳，也防止风载对其轴线精度的影响。
　　3.3.3拱肋的合龙控制
　　合龙段的施工是拱肋拼装的最后一个环节。也是拱肋线形控制的重点，因此应根据本桥施工特点制定相应的合龙方案，在施工中应注意以下几点：
　　（1）主拱合龙段的加工长度，应留有适当预留切割量，以防在拼装过程中，由于焊接收缩而引起的长度变化。
　　（2）合龙时，应按照设计要的合龙温度进行合龙，以防产生温度应力。
　　（3）应采用抱箍或套管对合龙段拱肋进行临时锁定。
　　3.3.4系梁（系杆）张拉控制
　　系梁（系杆）施工完成后，在每次张拉前（按加载过程共分六次张拉），均应对拱轴线进行复测，以保证成桥后的拱轴线精度。
　　4、拱肋的施工监控
　　4.1施工监测
　　在无支架拼装拱肋过程中，拱肋和施工设施（如扣索）等共同受力并且施工中难以控制，因此在进行轴线及标高跟踪检测的同时，宜对拱肋及临时设施进行应力监控，为施工控制及时提供可靠的数据，并确保施工安全。
　　另外，拱肋合龙后，在体系转换以及逐步加载过程中，对拱肋受力及变形须进行全面控制。
　　对拱肋的施工监测主要内容为：温度监测、应力监测、位移（挠度、轴线）监测等。
　　（1）对各主拱肋拱脚进行变位监测，以确定拱座基础是否有位移。
　　（2）以各主拱肋控制截面（L/8，L/4，L/2）及劲性骨架接头进行线形和位移监测，以便掌握拱肋的真实位移情况
　　（3）对主拱肋拱脚，L/8，L/4，3L/8、拱顶截面的钢管以及施工受力设施（如扣索）的应力进行监测。
　　（4）对主拱肋钢管、管内混凝土进行温度监测，以获得与线形及位移相对应的大气温度，以及主控肋箱体温，为控制的理论分析提供可靠的温度值。
　　4.2施工控制
　　控制的实施通常是根据实测控制变量的值与理论分析得出的各施工阶段理想目标值的差异，采用一定的方式对结构进行调整。与桥梁的施工监控相比，钢管拱桥施工监控中的预报次要得多，因为它不存在控制立模标高的问题，所起的作用主要是校核实测值与预测值的吻合程度，通过对造成实测值与理想目标的差异的原因分析，采用合理的调整方案，使最终目标得以实现。
　　5拱肋的施工精度要求
　　目前，由于还无钢管拱桥的施工规范，拱肋的施工精度一般都按设计文件的要求或参照公路桥涵设计和施工规范、钢结构工程施工及验收规范、《铁路钢桥制造规则》及《钢管混凝土结构设计与施工规程》等之规定进行精度控制。
　　6 结语
　　钢管混凝土拱桥是一种受力合理的桥梁，但也是一种施工精度要求很高的结构。如何对拱肋施工过程的每一步进行控制，确保拱肋的线形，是本桥上部结构施工的关键和难点，也是保证钢管拱桥受力安全的先决条件，因此，需要我们在施工过程中给予高度重视。
　　
　　参考文献
　　《钢结构设计手册》人民建设出版社
　　《公路施工手册（桥涵）上册》人民交通出版社
　　《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000