湖南省省道某线南县某大桥(80m+368m+80m钢管混凝土系杆拱桥)施工控制技术方案.doc

PAGE xx大桥施工控制技术方案 工程概述 xx省xx大桥为主跨368米的中承式钢管混凝土系杆拱桥（跨径组合为80m＋368m＋80m）（图1）。桥面宽度净15m＋2×0.5m防撞护栏，全宽16m；主拱采用四肢钢管混凝土桁式拱肋，其中弦杆钢管外径为1000mm，壁厚由18mm～28mm，腹杆钢管外径为550mm，壁厚由10mm～12mm；主拱肋采用悬链线线型，拱轴系数m＝1.543，矢高f＝71.2m，矢跨比为1/5；边拱由两片预应力钢筋混凝土箱型拱肋组成，截面高由6m～4m，拱轴系数m＝1.543，矢高f＝17.412m，矢跨比1/8.5；系杆采用24束31φj15.24钢绞线；吊杆间距8m，采用61φs7高强平行钢丝。荷载等级汽—20级，挂车—100，地震基本烈度6度，主桥按7度设防。全桥基础采用钻孔灌注桩。主拱肋施工采用无支架缆索吊装，采用扣挂系统主拱肋分22段拼装，扣塔与吊塔合二为一。 图1 xx大桥效果图 二、施工控制目的与意义 为了确保主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后主拱圈的拱轴线和桥面的线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望，在拱桥施工过程中必须进行严格的施工控制。 大跨度桥梁设计与施工高度耦合，所采用的施工方法（扣吊合一)、材料性能、安装程序、拼装节段的定位标高和接头转角、钢管拱肋节段扣索的安装索力、状态温度、钢管内混凝土的灌注方法、系杆的张拉力以及吊杆的安装等因素都直接影响成桥主拱和桥面的线形与受力，而在施工过程中以上这些因素与设计的假定总会存在差异，为此必须在施工中通过检测采集必要的数据，并进行分析比较，对拼装点的钢管拱肋的定位标高、转角和当前吊装钢管拱肋扣索的安装索力给以调整与控制，以满足施工过程的安全要求和成桥状态的设计要求。 三、施工控制的原则与方法 1. 控制原则 施工控制的目的是要对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构内力和线形满足设计要求，因此，xx大桥施工控制的原则为以主拱肋线型控制为主，应力控制为辅，同时兼顾主拱肋内混凝土灌注的密实度以及扣塔的变形控制。 1）状态线形要求 线形主要是指拱肋的拱轴线线形和桥面线形。成桥后（通常是长期变形稳定后）拱肋的拱轴线线形（控制点的平面坐标和标高）和桥面标高要满足设计要求。为了实现好线形要求，需要严格控制各拱段吊装状态下的位移与内力。 2）受力要求 控制钢管混凝土系杆拱桥受力的主要结构是主拱圈—钢管混凝土桁式拱肋。通常起控制作用的是主拱圈钢管混凝土拱肋中钢管和混凝土的上、下缘应力。在恒载已定的情况下，拱轴线形和系杆张拉力是影响拱肋受力的重要因素。而拱肋的应力与拱肋截面轴力和弯矩有关，在成桥恒载状态下，需控制好拱肋截面弯矩，使拱肋截面不仅要满足施工阶段的强度和稳定性的要求，而且成桥后在活载作用下要满足设计要求。及时设置一定的横向缆风索和及时安装永久横联也是确保施工阶段受力安全必不可少的。吊索的恒载索力要满足设计的要求。 3）调控手段 对于钢管混凝土拱肋的线形和内力或应力的调整，主要通过扣索索力调整和拱肋节段拼装接头（拼装点）的转角调整来实现。合龙温度选择、系杆张拉力调整或者压载合龙也是可采用的手段。 吊索的无应力精确下料长度的调整是桥面线形的主要调控手段。 2. 控制方法 钢管混凝土系杆拱桥施工过程复杂，影响参数多。如：扣索的索力、扣塔等结构的刚度、风缆索力与刚度、施工荷载等。求施工控制参数的理论设计值时，都假定这些参数值为桥梁规范的理想值。为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，须在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。 1）设计参数识别 通过在典型施工状态下对状态变量（扣索索力、拱肋的位移和应力应变、扣塔偏位、系杆张拉力等）实测值与理论值的比较，以及设计参数影响分析，用最小二乘法识别出设计参数误差量。 2）设计参数预测 根据已施工节段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色预测法）预测未来节段的设计参数可能误差量。 3）优化调整 通过设计参数误差对桥梁变形和内力的影响分析，以成桥状态主拱线形和内力为目标建立控制目标函数（和约束条件），应用优化方法调整本节段与未来节段扣索的安装索力以及未来节段的定位标高，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中拱肋的稳定等方面的受力安全。必要时还可对已施工节段的扣索索力进行适当的调整。 四、施工控制主要工作内容 1. 理论计算 分别用桥梁平面计算程序和桥梁空间计算程序进行计算分析来复核设计计算所确定的理论成桥状态和施工状态。 按照设计和施工所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数