论文部分内容阅读
【摘 要】作为一种新型的桥梁形式，钢管混凝土拱桥施工涉及复杂的工艺技术，对工人的施工水平具有较高的要求。在整个施工过程中，对拱肋进行线性控制是重点环节，该环节不仅直接影响桥梁工程的线性与内力情况，还关乎桥梁结构的稳定性。文章以钢管混凝土拱桥拱肋施工的线性控制技术为探讨主题，针对此种桥梁类型的拱桥特点，分析拱肋施工的控制流程，从钢管拱加工与拼接等方面阐述拱肋施工工艺，以及拱肋安装的线形控制方法。
【关键词】钢管混凝土拱桥;拱肋施工;线形控制
【中图分类号】TU311.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）07-0110-03
0 引言
钢管拱桥在我国的发展起步较晚，一直到20世纪90年代初，四川的旺苍大桥建成后成为我国第一座钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥在各地桥梁工程的施工建设中得到广泛应用，大跨度、轻质佳、简单的工艺技术与美观的外观形态是其在实际应用中的突出优势。随着桥梁工程的不断发展，逐渐增加的跨度不仅使钢管混凝土拱桥的施工难度不断增大，也出现了更为复杂的造型结构，要想实现对整体作业安全风险的有效把控，施工单位必须对拱桥拱肋施工的线形控制予以重点关注。
1 钢管混凝土拱桥特点
钢管混凝土拱桥属于一种复合型结构，它是由拱肋、吊索、主梁及系杆组成的多次超静定结构体系。在实际施工过程中，需要向钢管内部压入混凝土材料，进而借助钢管的约束力套箍混凝土，达到整体受力的效果，整个桥梁结构上的静荷载、动荷载均由钢管混凝土共同承担，有效地提高主体结构的抵抗力与强度，也在一定程度上使桥梁塑性形变能力大大增强。在钢管混凝土拱桥的施工建造阶段，需要着重关注对拱轴线的合理选择，确保在实际应用钢管混凝土结构时，能充分发挥其良好抗压强度的优势，一方面适当减小承受弯矩，另一方面有效提高其承载能力，确保拱桥在应用阶段内的跨越能力符合设计要求，适应差异化的环境条件，保持外部形态的美观性[1]。
2 钢管混凝土拱桥拱肋施工控制流程
在实际的施工控制过程中，施工人员应关注结构安全，在开展桥梁内力和变形控制工作时一定要确保结构的稳定性和可靠性。近年来，我国的结构检测体系越来越完善，检测技术越来越成熟，内力检测的精度和准度都有了较好的保证，所以利用拱肋、吊杆、横梁等内力控制为原则，采用内力和变形双控措施开展工作较为稳妥。在钢管混凝土拱桥工程的施工阶段，需要针对各个作业阶段的具体要求与特点，借助不同的计算方法，计算拱肋结构的多项控制指标，例如挠度值、预抛高值及位移值等。通过分析与观察当前大部分此类桥梁工程的实际施工情况可以发现，施工过程虽然能够获得精细、准确的理论性数值，但是工程施工过程的不确定性较高，因此难以有效指导一系列施工或难以达到预期的设计效果。深入研究导致出现这一现象的主要原因在于，只有采取分段吊装钢管拱肋并成拱后，才能进行混凝土灌注施工。除此之外，在桥面系的吊装作业期间，很可能会不同程度地改变结构体系，复杂的外界影响因素也会给施工带来干扰，因此也会制约并阻碍钢管混凝土桥的架设施工。总而言之，要确保钢管混凝土拱桥的整体施工质量，合理规划具体的作业流程，对各个专业部分的完成质量开展实时监测，结合实际情况，科学调整拱肋结构的外观形态，并严格分析其受力情况，为拱肋施工的安全性、稳定性提供必要保障，顺利完成钢管混凝土拱桥的建设，营造安全、良好的交通环境，切实提高桥梁工程的质量水平[2]。
3 钢管混凝土拱桥拱肋施工工艺
3.1 工程概况
本文以某市钢管混凝土桥梁工程為例，其主体跨径为60 m，拱桥类型为下承式有推力的钢管混凝土桥，主拱圈部分设计为哑铃形的结构形式，并采用钢混组合式结构建造横梁，在桥面部分采用先简支后连续的结构形式，铺设适宜长度的普通钢筋砼空心板。利用焊接“工”字钢梁完成纵梁部分的铺设工作。综合考虑安装施工的具体要求，选择利用高强螺栓完成各个衔接部分的连接工作。该桥梁处于某地区的重要通道位置，综合考虑施工现场环境条件与技术应用等多方面的因素后，选择缆索吊装的施工方法，对主要构件进行吊装，包括横梁、主拱肋及桥面板等。划分全桥为几个大小相等的节段，按照桥跨中心线这一基准，对各项部件进行对称布置，合理裁定拱肋的中距，在每个节段内纵桥向水平投影的最大长度必须控制在规定范围内，规范地标定最大荷载。钢管拱桥整体吊装示意图如图1所示。
3.2 钢管拱加工
在制作钢管拱圈期间，需要严格开展质量监测工作，一方面确保制作工艺符合规范要求，另一方面严格参照设计要求施工。温度因素不仅会影响钢结构的制作加工质量，还有可能干扰结构的安装施工过程。因此，在加工钢构件的作业期间，应重点把控钢材料温度的具体变化情况，观察它是否存在焊接收缩等，包括画线的粗细程度，如若缺少对此类因素的有效把控，会使拱圈的制作质量与预期效果之间存在较大偏差。在正式制作钢管拱圈前，需结合实际需求分析各项参数，做好一系列准备工作，按照基础部分的施工要求，构建完善、可行的作业计划。在钢管拱加工作业阶段，需实时观测温度的实际变化，以设计方案中标定的合拢温度为基准，科学矫正实际温度，保证钢管拱加工的精度与质量水平[3]。
3.3 拼接钢
钢管混凝土拱桥施工的钢管拼接作业主要涉及两个部分：一是平拼钢管拱单肋，二是整体立拼钢管拱相邻段。在实际拼接作业阶段，需综合考虑桥梁工程的建设规模，系统分析周边环境等可能存在的影响因素，精准测量接头坐标，准确划定相连位置，在此基础上紧密连接钢管混凝土拱桥的主体结构，使其形成一个完整、牢固的整体，保障桥梁工程的完成质量与使用成效。 4 钢管拱肋安装线形控制
4.1 安装拱肋
在钢管拱肋的吊装安装施工中，需要对多项参数指标进行精准把控，例如标高、拱肋轴线等，其中最重要的控制任务当属对拱肋整体线形的实时控制。在拼装拱肋作业阶段，主要借助侧风缆、抠索等技术手段调整轴线偏位和拱肋线形，对测量技术人员来说，需要对整个吊装过程进行动态测控，在桥梁工程两边的陆地上固定风缆锚。
（1）对拱肋线形测量的控制。这一部分的施工需要结合桥梁拱肋线形的主要特点，通过测点三维坐标的控制方法，严格参照拱肋线形的设计要求，规范拼装拱肋的整个作业过程，保障其呈现效果。与此同时，在实际施工阶段需按照设计拱肋线形放样标准，将预抬量适当增加，使调整抠索的次数适量减少，为了给技术人员的测量工作提供方便，可以在施工中引入对全站仪等专业设备的使用，在轴线放置全站仪可以精准定位测点轴线。在适当的侧向位置放置设备便于观察测评点面和高程定位等 [4]。在安装拱肋方面，要确定每段拱肋的具体位置，在测点的选择方面，应优先考虑正在安装的拱肋端头，以及两拱对接处等，准确测量高程、拱轴线及平面位置，记录和分析主要的参数数据。若钢管混凝土桥梁工程施工中增加了拱肋轴线，则可以借助改变抠索长度，科学、合理地调整拱肋高程。此外，可以改变侧风缆的實际长度，有效调整拱肋轴线可能出现的横向偏离情况。
（2）预抬量的设置。调节扣索不仅可以优化桥梁结构的外观形态，还可以提高拱肋轴线的设置质量，确保其满足设计要求中的参数标准。但通过观察大部分桥梁工程扣索的安装情况发现，普遍存在频繁调索的作业问题，不仅会影响钢管混凝土桥梁结构的内力变化，也会不同程度地延长施工周期，影响作业进度。要想整体工程的质量得到保障，应结合实际情况有效把控调索次数，防止出现多次调索的现象[5]。在此过程中，对预抬量的合理设置显得尤为重要。以拱肋安全为基础，要实时掌握扣索索力的具体状况，然后应用专业的计算机软件，精准模拟计算结果，加载工程施工中涉及吊装顺序和扣挂体系统。在此基础上，需借助现有的张拉设备复核计算张拉力。在完成一系列的计算与复核作业后，同时完成张拉、收紧扣索的操作，确保预抬高程达到前期的计算标准。利用这样的技术手段吊装其他作业段的扣索，能够较好地优化拱肋安装质量，使调索次数大大减少。在进行模拟计算的过程中，应当采用MIDAS软件平台进行操作，并合理加载对应的扣挂体系统，确保整体顺序符合标准。完成前期计算后，便可以按照该方法进行后续的整体吊装，确保流程能够处于最优状态，实现良好的管理目标。此外，需要进行对应的复合计算，防止出现错漏问题，提高预抬量的数据可靠性，降低出现不良情况的概率。
（3）对安装次数的控制。安装钢管混凝土拱桥的拱肋，需要重点关注温度变化，这是影响整个安装作业的关键因素。在温度变化的过程中，拱肋形态也可能产生相应改变，进而影响扣索的钢丝绳。通过实践观察发现，拱肋高程会受到昼夜温差的影响，主要原因在于由钢管拱结构形成的拱肋具有较强的密封性，当热量存储于结构内部后，无法在短时间内释放出来，因此在拱肋安装施工方面，需确保环境温度适宜，获得真实有效的数据结果，保证安装拱肋线形的准确性。采取一系列措施后，能够有效解决安装次数的控制问题，实现良好的处理目标。通常，安装钢管混凝土拱桥的最佳适宜温度为25 ℃，在这一环境条件下进行拱肋安装能够有效保证安装次数符合对应标准。为了确保后续流程的正常进行，应当在日出前进行相关数据的收集，确保测量结果符合基础标准，提高拱肋安装线形的精准度，实现设计的预期目标。
4.2 控制合拢
天气环境会对钢管拱肋安装的合拢控制产生一定影响，因此在合拢安装施工前，需紧密观测相邻3～5天的天气情况，并选择适宜的时间观测温度变化趋势，一般情况下，应优先考虑温度较低的时期，有规律地记录气温的观测结果，综合以往的施工经验，确定适宜拱肋瞬间合拢的最佳温度，然后在规定时间内完成合拢施工。在合拢控制方面，应对活动法予以灵活运用，有效把控合拢两端，一方面满足拱肋的安装施工要求，另一方面应留有富余量。此外，可以借助测量平安位置、测量拱顶测点高程等方法，精准化定位合拢段，确保拱桥成桥后，钢管拱圈处于最佳受力状态下。科学合理的技术把控有助于优化合拢的安装质量，使得桥梁的实际使用年限显著延长。
5 结语
加强对钢管混凝土拱桥拱肋施工的线形控制，有利于提高桥梁工程的整体建设质量，优化桥梁结构的整体外观形态，精准分析拱肋安装线形要求，满足现代化桥梁工程施工建设的多元化发展需求。
参 考 文 献
[1]赵艺程，万川龙，许诺.钢管混凝土拱桥的拱肋吊装扣索力计算方法分析与探讨[J].四川水泥，2020（11）：43-44.
[2]潘栋.超大跨钢管混凝土拱桥施工过程中的智能主动控制研究[D].南宁：广西大学，2020.
[3]李臣嵘.钢管混凝土拱桥拱圈施工过程力学分析[D].合肥：合肥工业大学，2020.
[4]周彦文，李书兵，唐剑.大跨度钢管混凝土拱桥成拱线形控制技术研究[J].施工技术，2020，49（2）：55-60，98.
[5]王红伟.大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段非线性稳定性能研究[D].南宁：广西大学，2019.
【关键词】钢管混凝土拱桥;拱肋施工;线形控制
【中图分类号】TU311.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）07-0110-03
0 引言
钢管拱桥在我国的发展起步较晚，一直到20世纪90年代初，四川的旺苍大桥建成后成为我国第一座钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥在各地桥梁工程的施工建设中得到广泛应用，大跨度、轻质佳、简单的工艺技术与美观的外观形态是其在实际应用中的突出优势。随着桥梁工程的不断发展，逐渐增加的跨度不仅使钢管混凝土拱桥的施工难度不断增大，也出现了更为复杂的造型结构，要想实现对整体作业安全风险的有效把控，施工单位必须对拱桥拱肋施工的线形控制予以重点关注。
1 钢管混凝土拱桥特点
钢管混凝土拱桥属于一种复合型结构，它是由拱肋、吊索、主梁及系杆组成的多次超静定结构体系。在实际施工过程中，需要向钢管内部压入混凝土材料，进而借助钢管的约束力套箍混凝土，达到整体受力的效果，整个桥梁结构上的静荷载、动荷载均由钢管混凝土共同承担，有效地提高主体结构的抵抗力与强度，也在一定程度上使桥梁塑性形变能力大大增强。在钢管混凝土拱桥的施工建造阶段，需要着重关注对拱轴线的合理选择，确保在实际应用钢管混凝土结构时，能充分发挥其良好抗压强度的优势，一方面适当减小承受弯矩，另一方面有效提高其承载能力，确保拱桥在应用阶段内的跨越能力符合设计要求，适应差异化的环境条件，保持外部形态的美观性[1]。
2 钢管混凝土拱桥拱肋施工控制流程
在实际的施工控制过程中，施工人员应关注结构安全，在开展桥梁内力和变形控制工作时一定要确保结构的稳定性和可靠性。近年来，我国的结构检测体系越来越完善，检测技术越来越成熟，内力检测的精度和准度都有了较好的保证，所以利用拱肋、吊杆、横梁等内力控制为原则，采用内力和变形双控措施开展工作较为稳妥。在钢管混凝土拱桥工程的施工阶段，需要针对各个作业阶段的具体要求与特点，借助不同的计算方法，计算拱肋结构的多项控制指标，例如挠度值、预抛高值及位移值等。通过分析与观察当前大部分此类桥梁工程的实际施工情况可以发现，施工过程虽然能够获得精细、准确的理论性数值，但是工程施工过程的不确定性较高，因此难以有效指导一系列施工或难以达到预期的设计效果。深入研究导致出现这一现象的主要原因在于，只有采取分段吊装钢管拱肋并成拱后，才能进行混凝土灌注施工。除此之外，在桥面系的吊装作业期间，很可能会不同程度地改变结构体系，复杂的外界影响因素也会给施工带来干扰，因此也会制约并阻碍钢管混凝土桥的架设施工。总而言之，要确保钢管混凝土拱桥的整体施工质量，合理规划具体的作业流程，对各个专业部分的完成质量开展实时监测，结合实际情况，科学调整拱肋结构的外观形态，并严格分析其受力情况，为拱肋施工的安全性、稳定性提供必要保障，顺利完成钢管混凝土拱桥的建设，营造安全、良好的交通环境，切实提高桥梁工程的质量水平[2]。
3 钢管混凝土拱桥拱肋施工工艺
3.1 工程概况
本文以某市钢管混凝土桥梁工程為例，其主体跨径为60 m，拱桥类型为下承式有推力的钢管混凝土桥，主拱圈部分设计为哑铃形的结构形式，并采用钢混组合式结构建造横梁，在桥面部分采用先简支后连续的结构形式，铺设适宜长度的普通钢筋砼空心板。利用焊接“工”字钢梁完成纵梁部分的铺设工作。综合考虑安装施工的具体要求，选择利用高强螺栓完成各个衔接部分的连接工作。该桥梁处于某地区的重要通道位置，综合考虑施工现场环境条件与技术应用等多方面的因素后，选择缆索吊装的施工方法，对主要构件进行吊装，包括横梁、主拱肋及桥面板等。划分全桥为几个大小相等的节段，按照桥跨中心线这一基准，对各项部件进行对称布置，合理裁定拱肋的中距，在每个节段内纵桥向水平投影的最大长度必须控制在规定范围内，规范地标定最大荷载。钢管拱桥整体吊装示意图如图1所示。
3.2 钢管拱加工
在制作钢管拱圈期间，需要严格开展质量监测工作，一方面确保制作工艺符合规范要求，另一方面严格参照设计要求施工。温度因素不仅会影响钢结构的制作加工质量，还有可能干扰结构的安装施工过程。因此，在加工钢构件的作业期间，应重点把控钢材料温度的具体变化情况，观察它是否存在焊接收缩等，包括画线的粗细程度，如若缺少对此类因素的有效把控，会使拱圈的制作质量与预期效果之间存在较大偏差。在正式制作钢管拱圈前，需结合实际需求分析各项参数，做好一系列准备工作，按照基础部分的施工要求，构建完善、可行的作业计划。在钢管拱加工作业阶段，需实时观测温度的实际变化，以设计方案中标定的合拢温度为基准，科学矫正实际温度，保证钢管拱加工的精度与质量水平[3]。
3.3 拼接钢
钢管混凝土拱桥施工的钢管拼接作业主要涉及两个部分：一是平拼钢管拱单肋，二是整体立拼钢管拱相邻段。在实际拼接作业阶段，需综合考虑桥梁工程的建设规模，系统分析周边环境等可能存在的影响因素，精准测量接头坐标，准确划定相连位置，在此基础上紧密连接钢管混凝土拱桥的主体结构，使其形成一个完整、牢固的整体，保障桥梁工程的完成质量与使用成效。 4 钢管拱肋安装线形控制
4.1 安装拱肋
在钢管拱肋的吊装安装施工中，需要对多项参数指标进行精准把控，例如标高、拱肋轴线等，其中最重要的控制任务当属对拱肋整体线形的实时控制。在拼装拱肋作业阶段，主要借助侧风缆、抠索等技术手段调整轴线偏位和拱肋线形，对测量技术人员来说，需要对整个吊装过程进行动态测控，在桥梁工程两边的陆地上固定风缆锚。
（1）对拱肋线形测量的控制。这一部分的施工需要结合桥梁拱肋线形的主要特点，通过测点三维坐标的控制方法，严格参照拱肋线形的设计要求，规范拼装拱肋的整个作业过程，保障其呈现效果。与此同时，在实际施工阶段需按照设计拱肋线形放样标准，将预抬量适当增加，使调整抠索的次数适量减少，为了给技术人员的测量工作提供方便，可以在施工中引入对全站仪等专业设备的使用，在轴线放置全站仪可以精准定位测点轴线。在适当的侧向位置放置设备便于观察测评点面和高程定位等 [4]。在安装拱肋方面，要确定每段拱肋的具体位置，在测点的选择方面，应优先考虑正在安装的拱肋端头，以及两拱对接处等，准确测量高程、拱轴线及平面位置，记录和分析主要的参数数据。若钢管混凝土桥梁工程施工中增加了拱肋轴线，则可以借助改变抠索长度，科学、合理地调整拱肋高程。此外，可以改变侧风缆的實际长度，有效调整拱肋轴线可能出现的横向偏离情况。
（2）预抬量的设置。调节扣索不仅可以优化桥梁结构的外观形态，还可以提高拱肋轴线的设置质量，确保其满足设计要求中的参数标准。但通过观察大部分桥梁工程扣索的安装情况发现，普遍存在频繁调索的作业问题，不仅会影响钢管混凝土桥梁结构的内力变化，也会不同程度地延长施工周期，影响作业进度。要想整体工程的质量得到保障，应结合实际情况有效把控调索次数，防止出现多次调索的现象[5]。在此过程中，对预抬量的合理设置显得尤为重要。以拱肋安全为基础，要实时掌握扣索索力的具体状况，然后应用专业的计算机软件，精准模拟计算结果，加载工程施工中涉及吊装顺序和扣挂体系统。在此基础上，需借助现有的张拉设备复核计算张拉力。在完成一系列的计算与复核作业后，同时完成张拉、收紧扣索的操作，确保预抬高程达到前期的计算标准。利用这样的技术手段吊装其他作业段的扣索，能够较好地优化拱肋安装质量，使调索次数大大减少。在进行模拟计算的过程中，应当采用MIDAS软件平台进行操作，并合理加载对应的扣挂体系统，确保整体顺序符合标准。完成前期计算后，便可以按照该方法进行后续的整体吊装，确保流程能够处于最优状态，实现良好的管理目标。此外，需要进行对应的复合计算，防止出现错漏问题，提高预抬量的数据可靠性，降低出现不良情况的概率。
（3）对安装次数的控制。安装钢管混凝土拱桥的拱肋，需要重点关注温度变化，这是影响整个安装作业的关键因素。在温度变化的过程中，拱肋形态也可能产生相应改变，进而影响扣索的钢丝绳。通过实践观察发现，拱肋高程会受到昼夜温差的影响，主要原因在于由钢管拱结构形成的拱肋具有较强的密封性，当热量存储于结构内部后，无法在短时间内释放出来，因此在拱肋安装施工方面，需确保环境温度适宜，获得真实有效的数据结果，保证安装拱肋线形的准确性。采取一系列措施后，能够有效解决安装次数的控制问题，实现良好的处理目标。通常，安装钢管混凝土拱桥的最佳适宜温度为25 ℃，在这一环境条件下进行拱肋安装能够有效保证安装次数符合对应标准。为了确保后续流程的正常进行，应当在日出前进行相关数据的收集，确保测量结果符合基础标准，提高拱肋安装线形的精准度，实现设计的预期目标。
4.2 控制合拢
天气环境会对钢管拱肋安装的合拢控制产生一定影响，因此在合拢安装施工前，需紧密观测相邻3～5天的天气情况，并选择适宜的时间观测温度变化趋势，一般情况下，应优先考虑温度较低的时期，有规律地记录气温的观测结果，综合以往的施工经验，确定适宜拱肋瞬间合拢的最佳温度，然后在规定时间内完成合拢施工。在合拢控制方面，应对活动法予以灵活运用，有效把控合拢两端，一方面满足拱肋的安装施工要求，另一方面应留有富余量。此外，可以借助测量平安位置、测量拱顶测点高程等方法，精准化定位合拢段，确保拱桥成桥后，钢管拱圈处于最佳受力状态下。科学合理的技术把控有助于优化合拢的安装质量，使得桥梁的实际使用年限显著延长。
5 结语
加强对钢管混凝土拱桥拱肋施工的线形控制，有利于提高桥梁工程的整体建设质量，优化桥梁结构的整体外观形态，精准分析拱肋安装线形要求，满足现代化桥梁工程施工建设的多元化发展需求。
参 考 文 献
[1]赵艺程，万川龙，许诺.钢管混凝土拱桥的拱肋吊装扣索力计算方法分析与探讨[J].四川水泥，2020（11）：43-44.
[2]潘栋.超大跨钢管混凝土拱桥施工过程中的智能主动控制研究[D].南宁：广西大学，2020.
[3]李臣嵘.钢管混凝土拱桥拱圈施工过程力学分析[D].合肥：合肥工业大学，2020.
[4]周彦文，李书兵，唐剑.大跨度钢管混凝土拱桥成拱线形控制技术研究[J].施工技术，2020，49（2）：55-60，98.
[5]王红伟.大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段非线性稳定性能研究[D].南宁：广西大学，2019.