钢箱系杆拱桥拱肋吊装施工预抬高值计算研究

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1、钢箱系杆拱桥拱肋吊装施工预抬高值计算研究狄生奎，欧阳启，焦国华，项长生，王立宪，宋瑞华45钢箱系杆拱桥拱肋吊装施工预抬高值计算研究狄生奎。欧阳启，焦国华。，项长生，王立宪，宋瑞华(1．西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃兰州730050；2．兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州730050；3．中铁十局集团有限公司，安徽合肥230000)摘要：为指导钢箱系杆拱桥拱肋节段吊装，确保拱肋线形满足要求，以某黄河钢箱系杆拱桥为例，提出考虑拱肋节段自重作用下弹性变形引起的预抬高值理论计算方法，并借助有限元软件进行拱肋控制点预抬高值精确计

2、算，即以每段拱肋的焊接处和拱顶处截面形心为拱轴线高程控制点，通过累加每个施工阶段由拱肋节段自重(等效荷载形式)引起的竖向位移，得到控制点预抬高值，在拱肋节段吊装过程中，考虑现场施工环境对其进行微调。实践结果表明：预抬高计算值与实测值差别较小，拱肋线形得到了很好的控制，满足了施工精度要求，说明采用该拱肋控制点预抬高计算值指导拱肋吊装施工的方法是可行的。关键词：系杆拱桥；拱肋；控制点；预抬高值；理论计算；有限元法；施工监控中图分类号：U448．22；U445．1文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)01—0045—051

3、引言46)m。主桥断面布置为：4m(人、非机动车混行随着桥梁建设技术的15益发展，钢箱系杆拱桥道)+16m(机动车道)+4m(人、非机动车混行也得到越来越多的应用与研究]。钢箱系杆拱桥道)。包含主桥两侧钢拱肋，上部结构横向全宽27．8是一种梁拱组合体系桥，拱与系杆均由钢箱截面组m。主桥布置示意如图1所示。成，是近年来较常见的桥型之一，如法国高速地中海线的阿维尼翁桥(主跨124m下承式钢箱系杆拱46．138．46桥)、上海卢浦大桥(主跨550m中承式系杆拱桥)、广东佛山东平桥(主跨300m中承式系杆拱桥)等[3“]。但是，大跨钢箱系杆

4、拱桥预抬高值计算方法的研究并不成熟，现有的一些可以得到拱肋控制点预抬高值的方法也大都是针对钢管混凝土拱桥，如孙晓红等提到的关于控制点预抬高值计算要分刚体位移和拱肋弹性变形两部分考虑，谢肖礼等提出的预抬高量二阶分析法L5]。如何有效、准确地计⋯一⋯凰⋯画算出大跨钢箱系杆拱桥预抬高值依然是目前的难卜{_-_机动车道一一{卜一6l因题l_8]。因此，本文以某黄河钢箱系杆拱桥为例，提出拱肋控制点预抬高值理论计算方法，将该计算方单位：In法与有限元分析相结合，进行预抬高值模拟计算，并以此计算值为依据指导拱肋吊装施工。图1主桥布置示意该桥拱肋形

5、式为三跨钢箱飞鸟拱，单片拱平面2工程概况位于竖直平面内；中拱跨度138m，矢跨比为1／4，拱某黄河钢箱系杆拱桥全长655．418m，包含主轴线为平面二次抛物线，拱肋宽度为1．8m，高度由桥及两侧的引桥和引道工程。主桥里程范围为K0+拱顶2．0m渐变至拱脚4．0m；拱肋顶、底板厚度有261．000K0+491．000，全长230In。主桥桥型设2O，40，50mm三种；腹板除拱脚附近采用40mm计为中承式钢箱系杆拱桥，跨径布置为(46+138+外，其余保持20mm厚度不变。主跨单片拱肋分7收稿日期：2013—09—26基金项目：甘肃省

6、科技支撑项目(0708GKCA002)；甘肃省自然科学基金暨中青年科技基金项目(3ZS062-B25—031)作者简介：狄生奎(1971一)，男，教授，1993年毕业于甘肃工业大学建筑工程专业，工学学士，1996年毕业于甘肃工业大学结构工程专业，工学硕士，2011年毕业于兰州理工大学结构工程专业，工学博士(E—mail：disk@lut．cn)。46世界桥梁2014，42(1)个节段(左右对称)，拱肋节段重量、长度及数量如表(2)竖向位移与预抬高值关系假定。满足小变1所示。形理论，假定自重作用下拱肋控制点的竖向位移值表1拱肋节段重量

7、、长度及数量等于施工过程中相应控制点的预抬高值。(3)荷载假定。拱肋截面高度自拱顶向拱脚逐渐变高，故其每段拱肋的重量也随之改变。在不影响焊接处控制点竖向位移监控效果的前提下，计算时将每一段拱肋的白重等效为均布荷载。(4)参数影响因素假定。钢箱系杆拱桥施工过该桥箱形拱肋吊装采用“两岸对称悬拼、上下游程中影响因素较多，如：结构刚度、拱段的重量、施工对称至跨中合龙的分段吊装+斜拉悬臂扣挂法”施荷载、温度变化等，计算时假定这些参数均取理想工。由于箱形拱较重，为此采用单索道单片吊装的值。～。施工方法。拱肋分段运至吊装场地调整方位，在相3．2拱

8、肋高程控制点布置应的位置焊接吊耳(距离节段端头1m处焊接在拱根据该箱形拱肋吊装施工特点及主跨单片拱肋肋侧板上)、扣耳(在距离吊装段上接口沿侧板中心分段形式，拱肋监控布置点将以每一拱肋节段的焊线1．5m处焊接)，在对口端上口焊接2块锁板