大跨度钢桁拱桥斜拉扣挂法施工线型控制技术周林

周林

摘要：斜拉扣挂法就是用万能杆件组拼成扣塔，再利用扣索固定拱肋节段，该方法一般应用于大跨径钢桁拱桥施工中。由于在大跨度钢桁拱桥施工中，经常会出现轴线变形的情况，因此线型控制成了保证桥拱轴线与设计要求相符合的前提。在此背景下，本文结合湖北香溪长江大桥钢桁拱施工实际，对大跨度钢桁拱桥斜拉扣挂法施工线型控制技术和线型控制技术线路进行了分析，并提出了线型控制的要点。

关键词：大跨度钢桁拱桥；斜拉扣挂法；线型控制技术

前言

湖北香溪长江公路大桥地处三峡大坝上游兵书宝剑峡峡口，为横跨长江的主跨531m中承式钢箱桁架推力拱桥。目前，钢桁拱桥的骨架一经合拢，此后的施工过程中就无法再对其进行大的调整。而在实际操作中，即使在安装阶段，由于受到张拉扣挂体系设计能力的限制，标高的调整也是非常有限的，特别是在大跨度拱桥中采用逐段扣挂安装的施工工艺的情况下，想要对钢桁混凝土拱桥的骨架进行调整是十分困难的。因此，对钢桁拱桥斜拉扣挂法施工线型的控制就显得尤为重要。

1钢桁拱桥施工进程中的线型控制技术

1.1吊装钢桁拱时期的线型控制

在吊装钢桁拱的过程中，要确保支架上各支撑点的位置分布均匀，并且在制作钢拱的分支时，要按照拱桥骨架合拢时的拱轴线对其进行放样和监控，各监控点横坐标之间的距离不应超过1.5米，而监控点的竖坐标要根据合拢拱轴线的公式以及支撑点位置的横坐标进行相应的计算得出。施工人员还应对钢拱监控点的横坐标和竖坐标进行控制。首先，施工人员应根据相应的理论标准对竖向高度进行上下均分，以避免在钢拱的竖向断面制作过程中产生误差；其次，为避免在钢拱线横向制作过程中出现误差，可以以拱轴线的标准来对左右均分横向长度。此外，在吊装过程中，对支撑点位置的线型进行调整和固定，包括横向和纵向两个方面的内容。要对标准高度进行统一调整，一次到位以后，要保证支撑点的位置比控制标准高度低20厘米，之后再使用马鞍下的千斤顶进行标准高度的调整。在钢拱自身刚度超出空载要求时，各个支点间的拱部不应该出现变形的情况。

1.2钢桁拱合拢阶段对线型的控制

钢桁拱合拢时期的工作内容主要包括吊装、到位、固定以及焊接等。在钢桁拱合拢阶段的线型控制内容主要包括温度以及合拢过程中产生的内应力。其中要注意的是钢桁拱合拢阶段的温度要控制在20℃左右。

1.3钢横撑安装阶段主拱线型的控制

钢横撑安装阶段主拱线型的控制主要就是为了有效减少钢横撑的使用量，从而减少因钢横撑过度收缩而发生的主拱内收问题，使得拱轴线与原来的设计位置相一致。此外，焊缝的大小也会对钢横撑的作用产生一定的影响，如果焊缝较小，那么钢横撑就没有办法安装到指定的位置；而焊缝过大，钢横撑将会产生过度收缩的现象，导致主拱向桥的中心轴线部位收缩。鉴于以上这些情况，施工人员可以使用钢横撑的瞬间合拢施工技术对其进行安装。

1.4施工过程中线性测量的具体方法及要求

1.4.1线形监测

线形监测包括拱肋放样测量，节段竣工测量，塔架变形测量，基础沉降测量。

放样测量包括拱肋平面位置测量，轴线测量，高程测量。采用全局与局部相结合的测量方法。扣缆塔变形采用全站仪进行测量。基础沉降采用精密水准仪进行测量。

A、线形测量

主跨拱肋采用缆索吊机无支架斜拉扣挂悬臂拼装法施工，线形测试含顶板测点和底板测点，每个测试位置设三个测点观测其三位坐标。

B、具体测量方法

扣缆塔偏位测量，在两侧塔架、扣缆塔的上游和下游各布置一个观测点，观测点用棱镜布置在扣缆塔顶部；根据安装工况采用全站仪紧盯监测；测量索采用的方法为全站仪三角坐标法；测量数据及时反馈，及时进行分析和处理。

C、线形控制精度要求

（1）合龙前

拱肋对称点高差：±20mm；

各测点标高：符合设计要求；

轴线横向偏差：≤L/6000。

（2）合龙后

拱肋对称点高差：＜±L/3000；

各测点标高：＜±L/3000；

轴线横向偏差：≤L/6000；

观测精度：≤2mm。

D、测量精度控制

拱肋线形测量精度的影响因素主要有三个方面：

（1）构件的制造误差；

（2）测量误差；

（3）外界的环境影响，如温度、日照、风力等。

为了将这些影响因素减到最小，对每一因素采取一定的措施进行消除或减弱。

对于构件的加工误差应严格控制在设计要求范围内，不符合要求的构件不能用于桥梁安装，对于拼装误差应在拼装过程中进行消除。

在进行构件的安装过程中，发现问题及时改进；可采取短杆对中杆，小棱镜等措施减少测量误差；对测量误差的减小，应采取同一个人使用同一精度的仪器在相同的控制点上进行测量。

1.5支架拆除阶段的线型控制

在对支架进行拆除工作时，线型控制要放置在支撑部位的马鞍上，其他支架在拆除过程中可以随意进行放置。由于支架在拆除过程中非常容易导致钢拱出现二次承载的情况，因此，在施工过程中要按照一定的加载原则，保证加载过程均匀、对称的进行。

2钢桁拱桥线型控制技术线路

2.1预拱度的确定

对于单跨中承形式的钢桁拱桥结构形式，由于建筑设计对拱轴线的要求比较高，因此，在桥体的钢桁拱的制作过程中，要保证钢桁拱在投入使用后可以达到很好的使用效果。钢拱在制作时通常都是分段制作，然后进行吊装施工，制作期间的钢桁拱段可以作为空载的自由段，不受气温等环境因素的限制。在吊装期间，一般都是使用支架来进行钢桁拱的安装工作，这样就可以对钢桁拱自身的重量问题进行很好的考虑。通常在进行钢桁拱吊装的过程中，拱轴线与制作期间的拱轴线是一样的。但是，设计拱轴线是在气温环境、吊装顺序、施工技术等综合条件的影响之下完成的，这就会使安装的拱轴线与设计的拱轴线出现一定的偏差。所以，为了保证成拱桥的安装符合设计的要求，要在制作期间和吊装期间设计好预拱度。

2.2线型控制线路

首先，在钢拱桥合拢阶段，施工人员主要从合拢过程中的施工工艺以及施工温度两个方面进行线型的控制。其中，施工温度会对钢拱合拢质量产生较大的影响，在合拢阶段一旦出现温差过大的情况，就会使支撑和支架失去作用，使钢拱合拢时内部的应力发生较大的变化，从而导致桥梁的拱轴线与设计的拱轴线不相符。另外，施工工艺的质量也会对桥梁的拱轴线产生一定的影响，合拢施工工艺的质量差就会导致钢桁的内应力发生变化，进而导致拱轴线的位置出现偏差。

其次，钢拱桥加载过程中的线型控制线路主要分为三部分，第一部分就是对压注混凝土的控制。施工人员在压注混凝土时要避免出现不均匀或者不对称的情况，以此来保证钢拱的形状不会发生改变；第二个部分就是对支架拆除过程中的因钢拱自身重量而产生的变形进行综合分析；第三部分就是要对钢拱加载完毕后的施工过程进行控制。在钢拱桥加载完毕后要进行桥面板的安装，因此，施工人员要对桥面板的浇筑和安装过程进行严格的控制，避免因钢拱发生变形而导致拱轴线的位置出现偏差。

3钢桁拱桥施工过程中线型控制要点

第一，在钢拱合拢过程中，要特别注意每个钢拱的拱角以及其他的线型控制位置，确保每个钢拱的榀拱有5个，整个桥的榀拱共有10个；第二，钢桁拱桥施工线型检测使用的工具一般情况下是高度精密的全站仪，检测的主要内容是监控点的标高和坐标值等，实施检测的次数主要包括：合拢之后检测1次；进行混凝土填芯压注之后检测1次；每当拆除4个马鞍时检测1次；吊杆的横梁进行吊装时，2个阶段要分别检测；桥的面板吊装结束后检测1次；桥面系统安装完成后检测1次。此外，每次进行检测的时候，要对当时的气温进行适时的监测，按照检测的数据来进行钢拱线型的动态控制网的绘制。

结束语

综上所述，施工企业在大跨度钢桁拱桥施工过程中，要掌握各个阶段的线型变化，对施工设计的拱度和实际监测的拱度进行对比，对于施工中出现的一些异常情况和问题要及时查明原因，在必要时应对施工技术进行调整，将拱轴线的变化控制在允许的范围内。此外，施工管理人员还要对施工各个环节采取一定的线型控制措施，保证施工的最终成果与设计相符。

参考文献：

[1]程利婷.大跨度钢-混组合拱桥施工技术研究[D].重庆交通大学，2016.

[2]吴怀莲.大跨度钢管拱桥斜拉扣挂法施工线型控制技术[J].山西建筑，2008，20：308-309.