三跨下承式連續(xù)鋼桁架拱橋監(jiān)控方案

王 豪

長安大學(xué)（71006 4）

1 工程背景

浙江省湖州市長興縣中央大道杭寧高速跨線橋?yàn)?0.7+100+40.7 m三跨連續(xù)鋼桁拱橋，鋼梁全長181.4 m，兩側(cè)邊跨為平弦桁梁，中跨為剛性拱柔性梁的鋼桁拱橋，邊跨主桁桁式采用有豎桿的三角形桁式，主桁桁高9.5 m，桁寬36.3 m，節(jié)間長度5 m。以改善結(jié)構(gòu)受力條件，同時與鋼桁拱拱肋下弦勻順過渡連為一體，中跨鋼桁拱橋拱肋采用變高度N形桁架,中間支點(diǎn)處桁高17.2 m（包括加勁腿高度）,跨中拱肋桁高3 m,拱頂至橋面高度20 m,矢高27.5 m（拱肋桁架中心距），矢跨比3.64，拱肋桁架上下弦拱軸線分別采用不同的圓曲線，上弦拱軸線與邊跨平弦軸線采用圓曲線勻順過渡，兩拱腳之間設(shè)鋼系桿，以承受拱肋產(chǎn)生的巨大水平力。拱肋與系桿之間采用吊桿連接，吊桿最大長度20 m。

2 施工監(jiān)控的目的、原則、方法及內(nèi)容

2.1 施工監(jiān)控目的

大跨度鋼桁架橋設(shè)計與施工高度耦合，所采用的施工方法、材料性能、安裝程序、安裝標(biāo)高等都直接影響成橋的線形與受力。而施工中的實(shí)際參數(shù)值與理論值總會存在差異，現(xiàn)場施工荷載也是不斷變化的，這將使施工過程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移偏離理論計算值，如這種偏離累計到一定程度而不及時加以調(diào)整修正，則難以完成下一步的安裝及合理的成橋狀態(tài)。因此必須在施工中采集所需的數(shù)據(jù)，對臨時支墩墩頂標(biāo)高、主桁內(nèi)力、中橫梁屈曲穩(wěn)定給予監(jiān)控，以確保主橋在施工過程中變形、受力、穩(wěn)定性始終處于安全范圍內(nèi)，且成橋線形和受力狀態(tài)接近設(shè)計期望。

2.2 施工控制原則

鋼桁架連續(xù)梁橋的施工控制包括三個方面，即應(yīng)力控制、線形控制、穩(wěn)定性控制。

2.2.1 線形控制要求

線形主要是指鋼桁架線形和橋面線形。成橋后鋼桁架線形（控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和標(biāo)高）和橋面標(biāo)高要滿足設(shè)計要求。為此，需要精確計算主桁安裝時臨時支墩墩頂標(biāo)高并對已安裝部分的標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)整。

2.2.2 應(yīng)力控制要求

應(yīng)力控制要求施工過程結(jié)構(gòu)安全、成橋后應(yīng)力達(dá)到設(shè)計要求。主桁落架前，全橋鋼桁架桿件都置于臨時支墩上，未承受較大的自重荷載，主桁架桿件的應(yīng)力均能控制在容許應(yīng)力范圍之內(nèi)。落架時應(yīng)力發(fā)生劇烈變化，此階段是應(yīng)力監(jiān)測的重點(diǎn)。

2.2.3 穩(wěn)定性控制要求

有些構(gòu)件穩(wěn)定性最差的時候是在施工過程中，比如中橫梁在施工拼裝過程中，未與橋面板焊接成一體，截面為倒T形，在臨時荷載作用下，構(gòu)件受壓區(qū)域極易發(fā)生屈曲失穩(wěn)。施工過程中需對這些構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，防止發(fā)生局部失穩(wěn)。

2.3 施工過程結(jié)構(gòu)變位、應(yīng)力、應(yīng)變及溫度監(jiān)測

本橋施工采用支架安裝施工法。施工階段監(jiān)測項(xiàng)目:

①臨時支墩高程監(jiān)測。已安裝桁架下方臨時支墩產(chǎn)生變位，可導(dǎo)致桁架內(nèi)力變化和后續(xù)桁架安裝產(chǎn)生誤差。若發(fā)現(xiàn)臨時支墩變位，應(yīng)計算其對桁架內(nèi)力產(chǎn)生的影響及對后續(xù)桁架安裝的影響，必要時應(yīng)及時調(diào)整臨時支墩墩頂標(biāo)高。

②中橫梁屈曲變形監(jiān)測。中橫梁在施工拼裝過程中，未與橋面板焊接成一體，截面為倒T形，在臨時荷載作用下,構(gòu)件受壓區(qū)域極易發(fā)生屈曲失穩(wěn)。施工過程中需對這些構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，防止發(fā)生局部失穩(wěn)。

③桿件應(yīng)力應(yīng)變測試。主桁落架前，鋼桁架桿件的應(yīng)力都較小，主桁架桿件的應(yīng)力均能控制在容許應(yīng)力范圍之內(nèi)。全橋的落架過程是一個體系轉(zhuǎn)換的過程，由多支點(diǎn)的連續(xù)梁體系轉(zhuǎn)換到三跨連續(xù)梁體系，使全橋的重量全部落在支座上。落架過程中主桁應(yīng)力變化劇烈，一定要控制好落梁過程中應(yīng)力變化。

由于實(shí)際施工中受結(jié)構(gòu)自重，施工荷載等復(fù)雜因素的影響,可能還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況，對某些截面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.4 預(yù)告主桁下一階段安裝標(biāo)高

在對設(shè)計參數(shù)誤差分析和識別的基礎(chǔ)上，通過仿真計算，預(yù)告主桁下一階段安裝標(biāo)高。這是監(jiān)控工作的直接體現(xiàn)。

3 結(jié)語

介紹了三跨連續(xù)鋼桁拱橋監(jiān)控方法及監(jiān)控內(nèi)容，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)線形控制、應(yīng)力控制和穩(wěn)定性控制的重要性。監(jiān)控工作在此類橋型的施工過程中占據(jù)重要地位，直接關(guān)系橋梁的施工質(zhì)量。在此希望介紹的監(jiān)控方法及監(jiān)控內(nèi)容對同類型橋梁的監(jiān)控工作具有參考和借鑒的意義。

[1]向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]顧安邦,張永水.橋梁施工檢測與控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3]劉來君.橋梁加固設(shè)計與施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4]項(xiàng)海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M].北京:人民交通出版社,2001.