樂(lè)望紅水河特大橋拱圈懸臂拼裝順序?qū)Ρ妊芯?/h1>
2024-12-31 00:00:00陳科霖
西部交通科技 2024年7期
摘"要：樂(lè)望紅水河特大橋主橋?yàn)橛?jì)算跨徑達(dá)508 m的中承式鋼管混凝土拱橋，拱圈采用纜索吊運(yùn)斜拉扣掛懸臂拼裝施工技術(shù)，全橋拱圈吊裝節(jié)段數(shù)達(dá)56節(jié)，傳統(tǒng)吊裝工藝為每完成一節(jié)拱肋安裝便橫移一次，施工工作量大、工期長(zhǎng)，且反復(fù)橫移也增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，文章提出單片拱肋每連續(xù)安裝兩節(jié)橫移一次的施工方案，并從索力、施工線形和拱圈應(yīng)力三個(gè)方面對(duì)比分析該方案和傳統(tǒng)方案的差異性。結(jié)果表明該方案具有經(jīng)濟(jì)性好、節(jié)約工期、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：拱橋；樂(lè)望紅水河特大橋；線形；索力；應(yīng)力參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：U448.22
0 引言
鋼管混凝土拱橋具有結(jié)構(gòu)優(yōu)美、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，成為工程中應(yīng)用較多的橋型之一［1］。大跨徑鋼管混凝土拱橋絕大多數(shù)采用懸臂拼裝施工工藝，目前已經(jīng)合龍貫通的最大跨徑拱橋?yàn)橹骺?00 m的鋼管混凝土勁性骨架拱橋——天峨龍灘特大橋。隨著后續(xù)工程發(fā)展的需要，鋼管混凝土拱橋?qū)⒕哂懈訌V闊的應(yīng)用前景。然而，隨著拱圈跨徑一次次刷新紀(jì)錄，拱肋懸臂拼裝節(jié)段數(shù)也越來(lái)越多，為了節(jié)約主索用量，大多采用主索橫移方式［2］進(jìn)行施工，節(jié)段安裝順序決定了主索橫移次數(shù)，也影響扣索索力與施工線形。在建工程主跨528 m中承式鋼管混凝土拱橋——樂(lè)望紅水河特大橋單片拱肋懸臂拼裝節(jié)段數(shù)達(dá)18段，全橋拱圈（包括中間橫撐）懸臂拼裝節(jié)段數(shù)量達(dá)56段，采用傳統(tǒng)拱圈懸臂拼裝施工順序［3-4］，索鞍橫移施工工作量大、施工成本高、安全性差。傳統(tǒng)鋼管混凝土拱橋懸臂拼裝施工是左右幅拱肋各安裝一節(jié)段便安裝中間橫聯(lián)，導(dǎo)致橫移工作量很多。橫移過(guò)程中存在一定施工風(fēng)險(xiǎn)、易磨損材料，影響設(shè)備使用壽命；索鞍橫移一次耗時(shí)＞0.5 d，影響施工工期。因此，有必要對(duì)拱圈懸臂拼裝施工順序進(jìn)行改進(jìn)，提出更合適的拱圈懸臂拼裝順序，減少索鞍橫移次數(shù)，以達(dá)到節(jié)約施工工期、提高設(shè)備耐久性的目的。
基于此，本文以特大跨徑鋼管混凝土拱橋——樂(lè)望紅水河特大橋?yàn)楣こ桃劳?，提出單片各連續(xù)安裝兩節(jié)拱肋便橫移一次的施工順序，該施工方式較傳統(tǒng)施工方式可節(jié)約一半的索鞍橫移次數(shù)，大幅節(jié)約了施工工期，也提高了設(shè)備安全性。為確保該施工方式的合理性，從拱圈配索數(shù)量、索力均勻性、拱圈應(yīng)力和施工過(guò)程中線形情況等幾個(gè)方面對(duì)比分析傳統(tǒng)拱圈拼裝順序和本施工順序的差異性，確保本施工順序安全、可行。
1 依托工程
1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
樂(lè)望紅水河特大橋是樂(lè)業(yè)至望謨（樂(lè)業(yè)段）高速公路的控制性工程，位于百色市樂(lè)業(yè)縣雅長(zhǎng)鄉(xiāng)內(nèi)，跨越紅水河，是黔桂兩?。▍^(qū)）的“紐帶”橋梁。該橋?yàn)橹谐惺戒摴芑炷凉皹?，主?28 m，計(jì)算跨徑508 m，拱軸線采用高次拋物線。單片拱肋采用四肢桁架式格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，兩片拱肋通過(guò)中間橫聯(lián)形成整體結(jié)構(gòu)。主拱弦管均為1 300 mm鋼管混凝土管，管內(nèi)采用C60自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土灌注。該橋采用懸臂拼裝（纜索吊運(yùn)斜拉扣掛）施工工藝，根據(jù)各節(jié)段長(zhǎng)度和重量情況，將每片拱肋劃分成18個(gè)節(jié)段安裝，每節(jié)段拱肋最大吊裝重量為212.8 t，最大節(jié)段長(zhǎng)度為39.16 m，單片拱肋在安裝完第6個(gè)節(jié)段后封拱腳（見(jiàn)圖1）。
1.2 懸臂拼裝方案
為減少拱肋懸臂時(shí)長(zhǎng)，拱圈采用對(duì)稱吊裝法施工。如圖2所示，傳統(tǒng)懸臂拼裝順序?yàn)樽笥曳袄吒靼惭b完一節(jié)拱肋，接著安裝對(duì)應(yīng)的中間橫聯(lián)，反復(fù)循環(huán)以上工序直至拱圈合龍。由于拱圈纜索吊施工是通過(guò)橫移纜索吊機(jī)至拱肋指定位置實(shí)現(xiàn)拼裝作業(yè)，因此傳統(tǒng)工藝橫移工作量大、過(guò)程較慢，導(dǎo)致施工工期長(zhǎng)?；诖?，本文提出左右幅拱肋各連續(xù)安裝完兩節(jié)拱肋，再安裝對(duì)應(yīng)的中間橫聯(lián)的方法，具體施工順序如圖3所示。
2 結(jié)構(gòu)建模與計(jì)算方法
2.1 有限元建模
采用Midas Civil軟件建立有限元模型（見(jiàn)圖4），扣索采用桁架單元，拱座三角形鋼板采用板單元，其余各桿件均采用梁?jiǎn)卧?。按照拱圈?shí)際施工順序?qū)⑹┕み^(guò)程劃分為56個(gè)拼裝節(jié)段，并根據(jù)處于不同施工階段時(shí)的荷載、邊界情況，以此建立相應(yīng)的邊界組、荷載組和結(jié)構(gòu)組，形成58個(gè)施工階段（包括封拱腳及合龍松索）。
2.2 計(jì)算方法
隨著大跨拱橋技術(shù)的不斷發(fā)展，拱圈斜拉扣掛懸臂拼裝施工計(jì)算方法主要有零彎矩法、零位移法、正裝法、未知荷載系數(shù)法、優(yōu)化法等［5-8］。各方法各有優(yōu)點(diǎn)和局限性，需根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選取。其中，零彎矩法無(wú)法考慮封拱腳，且視各拱肋節(jié)段間為鉸接，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出大跨徑拱橋的施工索力。零位移法視各扣點(diǎn)位置為鉸接，再根據(jù)鉸接處合力反算扣索力，但支座合力方向常常與索力方向不一致，導(dǎo)致計(jì)算易失真。正裝法則要求計(jì)算人員有相關(guān)調(diào)索經(jīng)驗(yàn)，且對(duì)于多節(jié)段的大跨徑拱橋施工計(jì)算調(diào)索比較耗時(shí)，有時(shí)候甚至調(diào)不出適合的索力。優(yōu)化法通常結(jié)合影響矩陣建立位移與索力的關(guān)系，再根據(jù)最優(yōu)化理論計(jì)算出最優(yōu)索力。文獻(xiàn)［8］采用優(yōu)化法建立拱橋一次張拉計(jì)算方法，該方法已應(yīng)用于多座特大跨拱橋斜拉扣掛施工計(jì)算中，并取得了良好的應(yīng)用效果。基于此，本文采用文獻(xiàn)［8］方法對(duì)樂(lè)望紅水河特大橋拱圈懸臂拼裝施工過(guò)程進(jìn)行計(jì)算分析。該方法的計(jì)算流程詳見(jiàn)圖5。
3 結(jié)果分析
3.1 經(jīng)濟(jì)性分析
由表1可知，采用傳統(tǒng)懸臂拼裝施工順序和本方案施工順序配索總數(shù)量相同，但采用傳統(tǒng)施工拼裝順序整個(gè)施工過(guò)程需要橫移54次，本方案施工順序僅需要28次，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，塔頂纜索吊橫移系統(tǒng)橫移一次需要0.5 d，因此本方案施工順序較傳統(tǒng)方案可節(jié)約施工工期0.5×（54-28）=13 d。綜上對(duì)比可知，本懸臂拼裝施工順序較傳統(tǒng)施工順序更具有經(jīng)濟(jì)性。
3.2 安全性分析參考文獻(xiàn)：
3.2.1 扣索均勻性
拱圈斜拉扣掛施工過(guò)程中，后一個(gè)拼裝節(jié)段對(duì)前一個(gè)節(jié)段的扣索索力將產(chǎn)生影響，因而扣索索力也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)?？鬯魉髁︻l繁大幅度波動(dòng)將使得扣索易疲勞斷裂，造成施工風(fēng)險(xiǎn)較大。基于此，對(duì)整個(gè)懸臂拼裝施工過(guò)程中各扣索索力變化進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算結(jié)果如圖6所示。
由圖6可知，整個(gè)懸臂拼裝施工過(guò)程中，各扣索索力變化均較小，傳統(tǒng)拱圈拼裝順序各扣索最大索力變化值為136.5 kN， 本方案施工順序最大索力變化為166.2 kN， 二者整體差異不顯著。就變化率而言，傳統(tǒng)施工順序和本方案施工順序索力變化最大值分別為12.8%和19.4%， 二者差異不顯著。
3.2.2 施工線形
以裸拱自重下各控制點(diǎn)線形為目標(biāo)線形，對(duì)施工過(guò)程中各控制點(diǎn)于目標(biāo)線形的最大偏差和最小偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果如圖7所示。
由圖7可知，整個(gè)施工過(guò)程中傳統(tǒng)施工順序和本方案施工順序各控制點(diǎn)的最大線形偏差差別很小，其中傳統(tǒng)施工順序線形變化最大值和最小值分別為123.2 mm和-212 mm，本方案施工順序最大值和最小值分別為108.1 mm和-202.7 mm。相比而言，本方案施工順序在施工線形上的波動(dòng)更小，安全性更好。
3.2.3 拱圈應(yīng)力對(duì)比分析
由圖8可知，傳統(tǒng)懸臂拼裝施工順序最大應(yīng)力和最小應(yīng)力分別為77.8 MPa和-109.9 MPa，本方案施工順序最大應(yīng)力和最小應(yīng)力分別為72.7 MPa和-97.9 MPa，二者應(yīng)力計(jì)算結(jié)果相差很小，較Q420主拱肋鋼材和Q345其余桿件相比，均具有較大安全富余。
4 結(jié)語(yǔ)
本文以樂(lè)望紅水河特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，采用斜拉扣掛一次張拉施工?yōu)化方法與傳統(tǒng)方案施工順序進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，從拱圈經(jīng)濟(jì)性和安全性兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，得出結(jié)論如下：
（1）兩種方案各扣索索力略有差異，但全橋配索總數(shù)量相同，本方案較傳統(tǒng)方案可節(jié)省索鞍橫移次數(shù)，由此節(jié)約施工工期13 d，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。
（2）就扣索索力波動(dòng)而言，本方案和傳統(tǒng)方案索力波動(dòng)均較小，各扣索索力波動(dòng)均控制在＜20%，本方案索力波動(dòng)幅度略高于傳統(tǒng)方案，但均不影響施工安全。
（3）就施工線形和拱圈應(yīng)力而言，兩種方案均安全性較好，整體差異不大，本方案較傳統(tǒng)方案更顯安全性。
因此，從經(jīng)濟(jì)性和安全性的角度考慮，可采用本文提出的懸臂拼裝施工順序，不僅可大幅度地節(jié)約施工工期，也可以有效避免傳統(tǒng)拼裝索鞍頻繁橫移引起的材料設(shè)備損壞以及疲勞損傷等一系列問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
［1］Wang Q， Nakamura S， Chen K， et al.Fatigue analysis of K-Joint in a half-through concrete-filled steel tubular truss arch bridges in china［C］.8thInternational conference on arch bridges，2016.
［2］秦大燕，韓 玉.500 m級(jí)鋼管混凝土拱橋安裝技術(shù)研究［J］.西部交通科技， 2014 （7）： 26-30.
［3］魏 華.沙尾左江大橋鋼管拱肋安裝關(guān)鍵技術(shù)［J］.公路， 2023， 68 （8）： 195-200.
［4］郭金亮，栗 超，曹忠良.大跨度上承式鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝施工控制［J］.公路， 2017， 62（9）： 179-185.
［5］周水興，江禮忠，曾 忠，等.拱橋節(jié)段施工斜拉扣掛索力仿真計(jì)算研究［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2000（3）：8-12.
［6］余玉潔，羅永琪，周 文，等.基于零位移與無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制的斜拉扣掛施工扣索力確定方法［J］.工程科學(xué)與技術(shù)，2024，56（3）：83-89.
［7］王燦輝，周先雁，金文成，等.某鋼管混凝土拱橋拱肋懸索吊裝施工中的扣索計(jì)算［J］.湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2004（1）： 7-9.
［8］秦大燕，鄭皆連，杜海龍，等.斜拉扣掛1次張拉扣索索力優(yōu)化計(jì)算方法及應(yīng)用［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2020，41（6）：52-60.20240402
猜你喜歡
江蘇索力得新材料集團(tuán)有限公司能源研究與利用(2022年1期)2022-03-03 07:43:08 短線法預(yù)制節(jié)段梁線形綜合控制技術(shù)研究鐵道建筑技術(shù)(2021年3期)2021-07-21 08:30:02 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制分析西部交通科技(2021年9期)2021-01-11 18:28:15 水里的“小拱橋”創(chuàng)新作文(1-2年級(jí))(2017年8期)2018-04-16 03:46:12 水里的“小拱橋”創(chuàng)新作文(小學(xué)版)(2017年22期)2017-04-04 02:17:10 加成固化型烯丙基線形酚醛樹(shù)脂研究中國(guó)塑料(2015年1期)2015-10-14 00:58:43 預(yù)應(yīng)力鋼絞線網(wǎng)加固混凝土橋梁的索力分布試驗(yàn)研究西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(2014年1期)2014-11-12 13:03:36 蛋殼與拱橋學(xué)苑創(chuàng)造·A版(2014年11期)2014-10-23 20:55:17 Reclassification of Oligodon ningshaanensis Yuan, 1983 (Ophidia: colubridae) into a New Genus, Stichophanes gen. nov. with Description on Its Malacophagous BehaviorAsian Herpetological Research(2014年3期)2014-03-25 01:51:10 基于拉索振動(dòng)特征的索力檢測(cè)與評(píng)估方法振動(dòng)、測(cè)試與診斷(2014年5期)2014-03-01 01:14:42
摘"要：樂(lè)望紅水河特大橋主橋?yàn)橛?jì)算跨徑達(dá)508 m的中承式鋼管混凝土拱橋，拱圈采用纜索吊運(yùn)斜拉扣掛懸臂拼裝施工技術(shù)，全橋拱圈吊裝節(jié)段數(shù)達(dá)56節(jié)，傳統(tǒng)吊裝工藝為每完成一節(jié)拱肋安裝便橫移一次，施工工作量大、工期長(zhǎng)，且反復(fù)橫移也增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，文章提出單片拱肋每連續(xù)安裝兩節(jié)橫移一次的施工方案，并從索力、施工線形和拱圈應(yīng)力三個(gè)方面對(duì)比分析該方案和傳統(tǒng)方案的差異性。結(jié)果表明該方案具有經(jīng)濟(jì)性好、節(jié)約工期、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：拱橋；樂(lè)望紅水河特大橋；線形；索力；應(yīng)力參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：U448.22
0 引言
鋼管混凝土拱橋具有結(jié)構(gòu)優(yōu)美、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，成為工程中應(yīng)用較多的橋型之一［1］。大跨徑鋼管混凝土拱橋絕大多數(shù)采用懸臂拼裝施工工藝，目前已經(jīng)合龍貫通的最大跨徑拱橋?yàn)橹骺?00 m的鋼管混凝土勁性骨架拱橋——天峨龍灘特大橋。隨著后續(xù)工程發(fā)展的需要，鋼管混凝土拱橋?qū)⒕哂懈訌V闊的應(yīng)用前景。然而，隨著拱圈跨徑一次次刷新紀(jì)錄，拱肋懸臂拼裝節(jié)段數(shù)也越來(lái)越多，為了節(jié)約主索用量，大多采用主索橫移方式［2］進(jìn)行施工，節(jié)段安裝順序決定了主索橫移次數(shù)，也影響扣索索力與施工線形。在建工程主跨528 m中承式鋼管混凝土拱橋——樂(lè)望紅水河特大橋單片拱肋懸臂拼裝節(jié)段數(shù)達(dá)18段，全橋拱圈（包括中間橫撐）懸臂拼裝節(jié)段數(shù)量達(dá)56段，采用傳統(tǒng)拱圈懸臂拼裝施工順序［3-4］，索鞍橫移施工工作量大、施工成本高、安全性差。傳統(tǒng)鋼管混凝土拱橋懸臂拼裝施工是左右幅拱肋各安裝一節(jié)段便安裝中間橫聯(lián)，導(dǎo)致橫移工作量很多。橫移過(guò)程中存在一定施工風(fēng)險(xiǎn)、易磨損材料，影響設(shè)備使用壽命；索鞍橫移一次耗時(shí)＞0.5 d，影響施工工期。因此，有必要對(duì)拱圈懸臂拼裝施工順序進(jìn)行改進(jìn)，提出更合適的拱圈懸臂拼裝順序，減少索鞍橫移次數(shù)，以達(dá)到節(jié)約施工工期、提高設(shè)備耐久性的目的。
基于此，本文以特大跨徑鋼管混凝土拱橋——樂(lè)望紅水河特大橋?yàn)楣こ桃劳?，提出單片各連續(xù)安裝兩節(jié)拱肋便橫移一次的施工順序，該施工方式較傳統(tǒng)施工方式可節(jié)約一半的索鞍橫移次數(shù)，大幅節(jié)約了施工工期，也提高了設(shè)備安全性。為確保該施工方式的合理性，從拱圈配索數(shù)量、索力均勻性、拱圈應(yīng)力和施工過(guò)程中線形情況等幾個(gè)方面對(duì)比分析傳統(tǒng)拱圈拼裝順序和本施工順序的差異性，確保本施工順序安全、可行。
1 依托工程
1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
樂(lè)望紅水河特大橋是樂(lè)業(yè)至望謨（樂(lè)業(yè)段）高速公路的控制性工程，位于百色市樂(lè)業(yè)縣雅長(zhǎng)鄉(xiāng)內(nèi)，跨越紅水河，是黔桂兩?。▍^(qū)）的“紐帶”橋梁。該橋?yàn)橹谐惺戒摴芑炷凉皹?，主?28 m，計(jì)算跨徑508 m，拱軸線采用高次拋物線。單片拱肋采用四肢桁架式格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，兩片拱肋通過(guò)中間橫聯(lián)形成整體結(jié)構(gòu)。主拱弦管均為1 300 mm鋼管混凝土管，管內(nèi)采用C60自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土灌注。該橋采用懸臂拼裝（纜索吊運(yùn)斜拉扣掛）施工工藝，根據(jù)各節(jié)段長(zhǎng)度和重量情況，將每片拱肋劃分成18個(gè)節(jié)段安裝，每節(jié)段拱肋最大吊裝重量為212.8 t，最大節(jié)段長(zhǎng)度為39.16 m，單片拱肋在安裝完第6個(gè)節(jié)段后封拱腳（見(jiàn)圖1）。
1.2 懸臂拼裝方案
為減少拱肋懸臂時(shí)長(zhǎng)，拱圈采用對(duì)稱吊裝法施工。如圖2所示，傳統(tǒng)懸臂拼裝順序?yàn)樽笥曳袄吒靼惭b完一節(jié)拱肋，接著安裝對(duì)應(yīng)的中間橫聯(lián)，反復(fù)循環(huán)以上工序直至拱圈合龍。由于拱圈纜索吊施工是通過(guò)橫移纜索吊機(jī)至拱肋指定位置實(shí)現(xiàn)拼裝作業(yè)，因此傳統(tǒng)工藝橫移工作量大、過(guò)程較慢，導(dǎo)致施工工期長(zhǎng)?；诖?，本文提出左右幅拱肋各連續(xù)安裝完兩節(jié)拱肋，再安裝對(duì)應(yīng)的中間橫聯(lián)的方法，具體施工順序如圖3所示。
2 結(jié)構(gòu)建模與計(jì)算方法
2.1 有限元建模
采用Midas Civil軟件建立有限元模型（見(jiàn)圖4），扣索采用桁架單元，拱座三角形鋼板采用板單元，其余各桿件均采用梁?jiǎn)卧?。按照拱圈?shí)際施工順序?qū)⑹┕み^(guò)程劃分為56個(gè)拼裝節(jié)段，并根據(jù)處于不同施工階段時(shí)的荷載、邊界情況，以此建立相應(yīng)的邊界組、荷載組和結(jié)構(gòu)組，形成58個(gè)施工階段（包括封拱腳及合龍松索）。
2.2 計(jì)算方法
隨著大跨拱橋技術(shù)的不斷發(fā)展，拱圈斜拉扣掛懸臂拼裝施工計(jì)算方法主要有零彎矩法、零位移法、正裝法、未知荷載系數(shù)法、優(yōu)化法等［5-8］。各方法各有優(yōu)點(diǎn)和局限性，需根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選取。其中，零彎矩法無(wú)法考慮封拱腳，且視各拱肋節(jié)段間為鉸接，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出大跨徑拱橋的施工索力。零位移法視各扣點(diǎn)位置為鉸接，再根據(jù)鉸接處合力反算扣索力，但支座合力方向常常與索力方向不一致，導(dǎo)致計(jì)算易失真。正裝法則要求計(jì)算人員有相關(guān)調(diào)索經(jīng)驗(yàn)，且對(duì)于多節(jié)段的大跨徑拱橋施工計(jì)算調(diào)索比較耗時(shí)，有時(shí)候甚至調(diào)不出適合的索力。優(yōu)化法通常結(jié)合影響矩陣建立位移與索力的關(guān)系，再根據(jù)最優(yōu)化理論計(jì)算出最優(yōu)索力。文獻(xiàn)［8］采用優(yōu)化法建立拱橋一次張拉計(jì)算方法，該方法已應(yīng)用于多座特大跨拱橋斜拉扣掛施工計(jì)算中，并取得了良好的應(yīng)用效果。基于此，本文采用文獻(xiàn)［8］方法對(duì)樂(lè)望紅水河特大橋拱圈懸臂拼裝施工過(guò)程進(jìn)行計(jì)算分析。該方法的計(jì)算流程詳見(jiàn)圖5。
3 結(jié)果分析
3.1 經(jīng)濟(jì)性分析
由表1可知，采用傳統(tǒng)懸臂拼裝施工順序和本方案施工順序配索總數(shù)量相同，但采用傳統(tǒng)施工拼裝順序整個(gè)施工過(guò)程需要橫移54次，本方案施工順序僅需要28次，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，塔頂纜索吊橫移系統(tǒng)橫移一次需要0.5 d，因此本方案施工順序較傳統(tǒng)方案可節(jié)約施工工期0.5×（54-28）=13 d。綜上對(duì)比可知，本懸臂拼裝施工順序較傳統(tǒng)施工順序更具有經(jīng)濟(jì)性。
3.2 安全性分析參考文獻(xiàn)：
3.2.1 扣索均勻性
拱圈斜拉扣掛施工過(guò)程中，后一個(gè)拼裝節(jié)段對(duì)前一個(gè)節(jié)段的扣索索力將產(chǎn)生影響，因而扣索索力也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)?？鬯魉髁︻l繁大幅度波動(dòng)將使得扣索易疲勞斷裂，造成施工風(fēng)險(xiǎn)較大。基于此，對(duì)整個(gè)懸臂拼裝施工過(guò)程中各扣索索力變化進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算結(jié)果如圖6所示。
由圖6可知，整個(gè)懸臂拼裝施工過(guò)程中，各扣索索力變化均較小，傳統(tǒng)拱圈拼裝順序各扣索最大索力變化值為136.5 kN， 本方案施工順序最大索力變化為166.2 kN， 二者整體差異不顯著。就變化率而言，傳統(tǒng)施工順序和本方案施工順序索力變化最大值分別為12.8%和19.4%， 二者差異不顯著。
3.2.2 施工線形
以裸拱自重下各控制點(diǎn)線形為目標(biāo)線形，對(duì)施工過(guò)程中各控制點(diǎn)于目標(biāo)線形的最大偏差和最小偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果如圖7所示。
由圖7可知，整個(gè)施工過(guò)程中傳統(tǒng)施工順序和本方案施工順序各控制點(diǎn)的最大線形偏差差別很小，其中傳統(tǒng)施工順序線形變化最大值和最小值分別為123.2 mm和-212 mm，本方案施工順序最大值和最小值分別為108.1 mm和-202.7 mm。相比而言，本方案施工順序在施工線形上的波動(dòng)更小，安全性更好。
3.2.3 拱圈應(yīng)力對(duì)比分析
由圖8可知，傳統(tǒng)懸臂拼裝施工順序最大應(yīng)力和最小應(yīng)力分別為77.8 MPa和-109.9 MPa，本方案施工順序最大應(yīng)力和最小應(yīng)力分別為72.7 MPa和-97.9 MPa，二者應(yīng)力計(jì)算結(jié)果相差很小，較Q420主拱肋鋼材和Q345其余桿件相比，均具有較大安全富余。
4 結(jié)語(yǔ)
本文以樂(lè)望紅水河特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，采用斜拉扣掛一次張拉施工?yōu)化方法與傳統(tǒng)方案施工順序進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，從拱圈經(jīng)濟(jì)性和安全性兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，得出結(jié)論如下：
（1）兩種方案各扣索索力略有差異，但全橋配索總數(shù)量相同，本方案較傳統(tǒng)方案可節(jié)省索鞍橫移次數(shù)，由此節(jié)約施工工期13 d，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。
（2）就扣索索力波動(dòng)而言，本方案和傳統(tǒng)方案索力波動(dòng)均較小，各扣索索力波動(dòng)均控制在＜20%，本方案索力波動(dòng)幅度略高于傳統(tǒng)方案，但均不影響施工安全。
（3）就施工線形和拱圈應(yīng)力而言，兩種方案均安全性較好，整體差異不大，本方案較傳統(tǒng)方案更顯安全性。
因此，從經(jīng)濟(jì)性和安全性的角度考慮，可采用本文提出的懸臂拼裝施工順序，不僅可大幅度地節(jié)約施工工期，也可以有效避免傳統(tǒng)拼裝索鞍頻繁橫移引起的材料設(shè)備損壞以及疲勞損傷等一系列問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
［1］Wang Q， Nakamura S， Chen K， et al.Fatigue analysis of K-Joint in a half-through concrete-filled steel tubular truss arch bridges in china［C］.8thInternational conference on arch bridges，2016.
［2］秦大燕，韓 玉.500 m級(jí)鋼管混凝土拱橋安裝技術(shù)研究［J］.西部交通科技， 2014 （7）： 26-30.
［3］魏 華.沙尾左江大橋鋼管拱肋安裝關(guān)鍵技術(shù)［J］.公路， 2023， 68 （8）： 195-200.
［4］郭金亮，栗 超，曹忠良.大跨度上承式鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝施工控制［J］.公路， 2017， 62（9）： 179-185.
［5］周水興，江禮忠，曾 忠，等.拱橋節(jié)段施工斜拉扣掛索力仿真計(jì)算研究［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2000（3）：8-12.
［6］余玉潔，羅永琪，周 文，等.基于零位移與無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制的斜拉扣掛施工扣索力確定方法［J］.工程科學(xué)與技術(shù)，2024，56（3）：83-89.
［7］王燦輝，周先雁，金文成，等.某鋼管混凝土拱橋拱肋懸索吊裝施工中的扣索計(jì)算［J］.湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2004（1）： 7-9.
［8］秦大燕，鄭皆連，杜海龍，等.斜拉扣掛1次張拉扣索索力優(yōu)化計(jì)算方法及應(yīng)用［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2020，41（6）：52-60.20240402
猜你喜歡
能源研究與利用(2022年1期)2022-03-03 07:43:08
鐵道建筑技術(shù)(2021年3期)2021-07-21 08:30:02
西部交通科技(2021年9期)2021-01-11 18:28:15
創(chuàng)新作文(1-2年級(jí))(2017年8期)2018-04-16 03:46:12
創(chuàng)新作文(小學(xué)版)(2017年22期)2017-04-04 02:17:10
中國(guó)塑料(2015年1期)2015-10-14 00:58:43
西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(2014年1期)2014-11-12 13:03:36
學(xué)苑創(chuàng)造·A版(2014年11期)2014-10-23 20:55:17
Asian Herpetological Research(2014年3期)2014-03-25 01:51:10
振動(dòng)、測(cè)試與診斷(2014年5期)2014-03-01 01:14:42
