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1、南海三山西桥主桥拱肋吊装施工控制5许晓锋3 周汉东33 黄福伟333关键词 南海三山西桥 钢管混凝土拱桥 拱肋 吊装 施工控制分类号 U448.2251 概 述广东南海三山西桥位于南海市东北部,横跨约180m宽的平洲水道,东连三山岛经济开发区,西接平洲镇闹市区。平洲岸施工场地十分窄小,南港码头和平洲精米厂距桥轴线距离尚不足20m,因此,在选择施工方法上受到一定限制。三山西桥主桥跨径为45m+200m+45m,其中主跨为200m中承式钢管混凝土拱,边跨为45m钢筋混凝土曲梁。受拉系杆采用高强钢丝,并通过张拉系杆和利用边跨
2、的重量来平衡大跨径拱桥的水平推力,以便大幅度地降低下部结构工程造价。桥型结构布置见图1。图1 桥型结构布置图 由于施工场地的限制,以及受到施工期间不能中断通航,也不能在水中修建临时墩和拉斜浪风索等条件限制,三山西桥主桥拱肋吊装采用“吊桥式缆索吊装施工法”施工。拱肋共分17段,上下游拱肋用贝雷片临时固结,一起吊装就位,待17段拱肋吊装就位后,拆出拱肋———————————————————————————————————————————————贝雷片,焊接各节段接头。最后焊接拱脚加强钢材和封拱脚。为了使钢管拱肋吊装顺利进
3、行,并使合拢前调节各段标高的时间尽可能缩短,脱离全跨段悬吊的危险期,在拱肋吊装过程中,运用了施工控制技术来控制各节段吊点的标高。通过动态地控制各节段吊点的标高,使整个拱肋吊装工作顺利、准确、迅速地完成,达到了用科学的方法——计算机辅助施工技术来指导施工的目的。2 施工控制的原理和方法3高级工程师,630067,交通部重庆公路科学研究所33工程师,528200,广东省南海市交通局333实习研究员,630067,交通部重庆公路科学研究所2.1 施工控制的原理在三山西桥主桥拱肋吊装施工中,采用了“吊桥式缆索吊装施工法”。除最
4、后吊装的跨中拱肋节段外,其余各拱肋节段均受以后吊段的影响。拱肋吊装施工控制的任务是:提供各拱肋节段吊装时吊点标高的预抬高值;控制的目标是:使拱肋合拢后各控制点的标高满足设计要求。在拱肋吊装过程中采用施工控制,就是使最后一段拱肋吊装就位时,其他各段拱肋的吊点标高均在设计值附近,以便在拱肋合拢时,调整各段拱肋吊点标高的工作量最小,使成桥后的拱轴线与设计拱轴线相吻合。在施工控制中,先用“前进分析”确定主索的受力状态和各段拱肋吊点位置的标高,再用“倒退分析”确定各段拱肋在吊装时刻吊点位置的标高。由“倒退分析”得到的吊点标高与设
5、计标高之差,即为———————————————————————————————————————————————各段拱肋在吊装时刻吊点位置标高的预抬高值。?1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.46桥梁建设 1998年第1期 在“前进分析”与“倒退分析”中,考虑结构的几何非线性性质,采用荷载增量法和改变结构几何性能的切线刚度法进行非线性计算。在建立结构切向刚度方程时,考虑了几何形状变化,初始内力及结构内力变化,以及主索垂度对刚度的影
6、响,并将荷载分级。在同一级荷载计算中,采用修正的N—R法求解,并累计各级收敛的计算结果。2.2 施工控制的方法根据南海三山西桥主桥拱肋吊装的具体情况,相应的控制方法是:①依据施工控制原理,通过“前进分析”、“倒退分析”以及数据处理,提供承重主索各吊点在吊装各段拱肋时的坐标值;②考虑主索各吊点位置处的索夹、卸口、滑轮、千斤头等辅助构件的长度后,确定各段拱肋吊点在吊装该段时刻的坐标,已包含了该段拱肋吊点标高的预抬高值;③按照已经确定的拱肋吊点坐标值,依照拱肋吊装的先后顺序,逐次将各段拱肋吊装到位。每吊装一段拱肋,就对到位的
7、各段拱肋进行吊点标高测试,与相应的控制计算值进行比较,确定吊装本段拱肋时各吊点标高的误差;④根据已知的误差进行反馈控制计算,修正以后各段拱肋吊装时刻的坐标。同时,利用滑轮系统对已吊拱肋段的吊点标高进行微调处理,使吊装过程中已吊拱肋吊点坐标与施工控制计算的———————————————————————————————————————————————坐标值基本吻合。在以上4个步骤中,①和④是关键步骤,①是确定控制依据,④是对吊装过程中出现的偏差进行反馈控制计算,采取纠偏措施,以保证控制目标得以实现。3 施工控制的实施3.1
8、 计算模式吊装系统离散成考虑结构非线性的平面杆系结构,采用非线性结构施工控制软件(上海城建学院肖汝诚副教授编制)进行计算。其中,塔柱单元10个,主索单元38个,浪风索单元2个。3.2 初始条件3.2.1 主索的弹性模量由于主索的弹性模量对主索受载后的挠度有较大的影响,在主索安装之前,在施工现场进行主索超张拉,以便消除非弹性变形和测
