日前,湖南省长沙黄柏浏阳河大桥“钢筋混凝土异型系杆拱桥施工技术成果”通过专家评审。此项技术填补了我国中南地区施工的空白,为今后同类型桥梁的施工,提供了宝贵的经验。
长沙黄柏浏阳河大桥南岸始于柏加集镇,北岸止于黄兴镇,横跨浏阳河。该桥全长198.16米,宽17米,桥跨布置为32米(预应力混凝土空心板)+2×60米(钢筋混凝土异型拱)+32米(预应力混凝土空心板),双向四车道,中南地区仅此一座,截至目前,该桥跨度属国内最大。大桥于2003年1月12日开工,同年11月28日竣工。大桥上部采用造型新颖又动感十足的异型系杆拱结构,下部采用双柱式椭圆墩,钢筋混凝土扩大基础,U形桥台,系杆(主梁)为全预应力结构。
由于系杆跨度大、截面小,浏阳河水流湍急,若采用先梁后拱的施工方法,支架施工难度大;系杆拱性受支架沉降、自身预应力、斜吊杆拉力、桥面系荷载等因素影响,线性控制难。拱肋混凝土浇筑时会给拱肋支架一个水平推力,由于异型拱为偏态的曲线,对支架的水平推力在不同曲线段大小不同。拱肋支架采用何种形式、拱肋混凝土如何浇筑才能克服水平推力对支架和拱肋产生的影响,是一个技术难题。另外,由于裸拱自重所产生的压力线与设计计算中的拱压力线偏差较远,拱圈支架卸落的方法影响拱肋的结构变形和受力,是施工的难点。
同时,系杆及异型拱肋的线型对桥梁外观和结构受力影响明显。斜中杆的安装精度及施工阶段斜吊杆的张拉力和张拉顺序对结构整体受力有重要影响,甚至危及结构安全。实际施工中结构尺寸、材料的弹性模量、支架和模板变形与理论值不尽相符,因此成桥应力控制需以实际为依据,理论工序必须与实际施工顺序相结合,结构内力控制是本桥施工的一大难题。
大桥施工时,一是采用数值分析、有限元方法模拟分析混凝土浇筑、卸落施工等工况,确定拱肋混凝土浇筑的分段长度及浇筑顺序;确定拱架卸落的分块大小、卸落顺序及吊杆预应力大小。二是借助先进的仪器对施工过程实时监控,随时掌握结构的应力应变状况,提高斜吊杆的安装精度,指导施工。
经过专家鉴定,这一大桥取得了如下技术成果:针对跨河拱桥上部主要结构采用支架现浇的特点,设计了简单易行、经济合理的梁柱式支架,并制定了相关施工工艺,使线性符合设计要求,应力受控,解决了支架受水流冲击和漂流物撞击的问题;针对异型拱拱肋圈合理轴线为偏态曲线和受力的特点,制定了混凝土分段分次浇筑的施工工艺,并在支架设计施工中加强了斜杆配置,使异型拱拱圈结构按设计要求浇筑成型;针对异型拱在裸拱状态时的变形特点,制定了初张拉分区卸落与分段张拉调索的施工工艺,采取拱架卸落与索力施工交替进行的方法,按照斜吊杆索力量级,多轮次张拉的原则,以理论分析为依据,通过实测系杆、拱圈典型断面的应力应变和斜吊杆索力来校核,有效地实现了从拱架受力到拱圈受力的体系转换,使拱肋在卸架过程中拉应力变形符合设计要求,保证了结构安全。
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