钢管混凝土拱桥施工监控分析

第34卷第1期　　　　　　　　　　Vol.34No.1山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年1月Jan.　2008SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2008)0120336203

钢管混凝土拱桥施工监控分析

张亦红　骆　栋　郑明玉

摘　要:介绍了钢管混凝土拱桥施工控制的影响因素、施工控制方法、施工控制原则及施工办法,并给出了工程实例的施

工控制结果,说明了施工控制的有效性,具有一定的参考价值。关键词:标高,钢管混凝土,T形刚构,监控中图分类号:U448.22文献标识码:A

　　钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。钢管

借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性、抗蚀性和耐久性。混凝土则借助钢管壁的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和延性,将钢材和混凝土有机地结合起来;在施工方面,钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性,将这种结构应用于以受压为主的拱桥是十分合理的。

由于钢管混凝土具有上述优点,钢管混凝土拱桥近年来发展较快,广泛应用于公路桥梁中。文中以生米大桥主桥为例,其为钢管混凝土中承式系杆拱桥加T形刚构结构为钢拱柔梁,单拱跨度为228m,箱梁采用对称平衡施工。

斤顶拆除后,支座往相反方向回缩。每一合拢段支承钢管共有4套,顶板2套,底板2套。钢管规格:1套共有2条钢管和1条套管,钢管直径<=133mm,长度L=990mm,管壁厚16mm;套管直径<=159mm,长度L=320mm,管壁厚16mm。支承钢管强度及稳定性计算如下:

钢管长度为2m,钢管面积为A=5878mm2。

2

=4.56cm。1+α

4l200长细比为:λ===43.8<150,满足要求。

i4.56

根据λ值查表得:<=0.5。

所以,钢管的承载力为:N=700kN,满足

1　监控的原则与方法1.1　控制原则

本桥施工控制的原则是稳定性、内力和变形控制综合考虑。在施工中采取如下的控制策略:全桥控制截面应力和主梁挠度应在施工过程中实时监测并反馈,整个施工过程中以主梁标高作为主要控制指标,即以标高控制为主,应力为辅,保证全桥控制截面应力在安全范围内,确保成桥线形和设计线形相一致。施工过程中主梁标高和线形的控制主要通过混凝土浇筑前立模标高的调整来实现。在施工中,如发现全桥应力接近或超出安全控制指标或主梁线形误差偏大,则应暂停施工,查明原因,及时纠正,以尽可

钢管的回转半径:i=

D间最低温度时,扭紧并施焊固定。必要时,在支承垫板周围浇水降温,以免烧伤混凝土。

4)穿临时钢束及张拉。

安装完支承钢管后,穿临时钢束,利用4个400t千斤顶张拉临时钢束2B1,后张拉临时钢束2T12,张拉力为70t。

张拉时钢管被压,发生收缩现象,对支座和偏移量产生影响。每个钢管承受的力为70t,钢材的弹性模量E=206×103MPa,钢管长度为2m,钢管面积A=5878mm2。钢管的收缩量为:

700×103

Δ=NL=×2000=1.2mm。

AE5878×206×103

所以,张拉时对支座和偏移量影响很小,可以忽略不计。

要求。

支承钢板规格为200mm×180mm×20mm,支承钢板与两条<12锚筋焊接,锚筋呈U字型,预埋长度为12cm,支承垫板预埋于合拢段两侧节段混凝土端面上。混凝土(C50混凝土,强度达到85%)局部应力计算如下:

混凝土局部受力面积:A=36000mm2,应力σ=50MPa。混凝土局部承载力:N=0.85Aσ=1530kN>700kN,满足要求。

合拢段支承钢管一端与梁内预埋支承垫板焊接,另一端在夜

4　结语

梁体在合拢后受混凝土收缩徐变以及温度的影响,跨度较大的连续梁、连续刚构、斜拉桥合拢前需设置纵向偏移量,以弥补混凝土收缩徐变以及梁体温度降低引起的收缩量。市桥沥连续梁偏移量计算考虑混凝土收缩徐变全部完成、最高最低温度等最不利情况下,支座能够安全可靠使用。参考文献:

[1]TB1020322002,铁路桥涵施工技术规范[S].

Onthesettingoflongitudinaloffsetofcontinuousbeambridge

CHENWei2ren

Abstract:CombinedwithpracticalworkofShiqiaolicontinuousbeambridgeinNo.4railtransitlineofGuangzhouthesettingsituationsoflon2gitudinaloffsetarementioned.Thecalculationandpracticalsettingmethodoflongitudinaloffsetofcontinuousbeamaremainlyintroducedinordertocompensatetheshrinkagescausedbytemperaturereduce,concreteshrinkageandcreep.Keywords:offset,closure,supportingsteelpipe,shrinkageandcreep

收稿日期:2007208202

作者简介:张亦红(19632),男,助理工程师,杭州市郊公路管理处,浙江杭州　310014

骆　栋(19812),男,助理工程师,嵊州市通达公路桥梁建设有限公司,浙江嵊州　312400郑明玉(19792),男,高级工程师,杭州致腾建筑工程有限公司,浙江杭州　310014

第34卷第1期　　　　　　　　　　　　　　张亦红等:钢管混凝土拱桥施工监控分析2008年1月

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能使两者均满足要求。

1.2　监控方法

桥梁的施工控制是一个施工→量测→判断→修正→预告→施工的循环过程,为了能够控制桥梁的外形尺寸和内力,首先必须安排一些基本的和必要的量测项目,其内容包括主梁各施工工况的标高、主梁部分控制断面的应力、结构温度场、气温以及对混凝土材料的一些常规试验。

在每一工况返回结构的量测数据之后,要对这些数据进行综合分析和判断,以了解已存在的误差,并同时进行误差原因分析。

在这一基础上,将产生误差的原因予以尽量消除,给出下一个工况的施工控制指令,在现场施工形成良性循环。

排列,分别在箱梁两个腹板附近和桥梁中线点上,其中桥梁中线点2是主梁线形控制点,这样不仅可以测量箱梁的挠度,同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。在施工过程中,对每一截面需进行立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力钢筋张拉前、预应力钢筋张拉后的标高观测,以便观察各点的挠度和箱梁曲线的变化历程,保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面线形。为了尽量减少温度的影响,挠度的观测安排在日出之前进行理论标高计算,其公式为:

H理论=H竖曲线+f预拱度+f挂篮变形+f本阶段理论挠度。

2.2　应力控制

根据施工过程中的挂篮和混凝土主梁的受力特点,每悬浇梁段分成挂篮前移并定位立模、浇筑全部混凝土、预应力张拉等3个1.3　施工控制误差分析

工况。在各个工况中,主要测试内容如下:1)结构刚度误差。引起结构刚度误差的因素,一方面是混凝

1)主梁挠度观测。土弹性模量的改变;另一方面是截面尺寸的变化,都对刚度有所

测点布置:每一梁段悬臂端截面梁顶两侧分别设立一个标高影响。对于对称悬臂施工的连续梁桥来说,如果整体刚度提高,

观测点,同时也作为坐标观测点。测点用短钢筋预埋设置并用红虽然浇筑混凝土过程中主梁变形量会减少,但是,张拉预应力束

漆标明编号。墩顶0号块顶设标高观测点,作为各梁段标高测量过程中变形量也会减少。所以,结构刚度误差对施工控制质量的基准点,并结合施工进度适时复测其高程变化。危害不大。

测试方法:用精密水准仪测量各测点标高。临时水准点可设2)浇筑混凝土误差。混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线形影响较大,特别是两侧出现不平衡超方时,影响就更大。在梁墩临时固结处。

2)截面混凝土应力观测。当结构悬臂伸长时,危害急剧增加。测试方法:主桥混凝土箱梁控制截面中的各测点应力值,通在施工过程中,通过改进施工方法减少误差的产生是很有必过埋入国产的优质振弦式应力计及相应的专用测读仪器测试。要的,也是可行的。对悬臂施工的连续梁桥来说,由于两悬臂端

测点布置:根据主桥结构的对称性及施工排序计划,上游侧的对称荷载对结构的影响比单侧荷载要小得多,所以,施工中出现

半幅主梁纵向应力监测截面选择26号墩T形悬臂根部及L/4,两侧不平衡荷载时,可以考虑在轻的一侧增加重量,只要保持平

25号墩悬臂根部、次边跨及中跨跨中L/2合拢段等关键截面;下衡,影响不会太大。

游侧的半幅主梁纵向应力监测截面选择26号墩T形悬臂根部。3)桥面临时荷载影响。类似于混凝土超方,既存在对称荷

主梁截面上主要测试上下缘处的混凝土应力值及T形悬臂根部载,也存在单侧荷载。桥面临时荷载可分为两类,第一类相对固

腹板中性轴处混凝土主拉应力。定,如卷扬机、压浆机、吊索机、施工简易房等;第二类比较随机,

如桥面上堆放的钢筋、型钢、锚具等。2.3　温度控制

由于桥面荷载随机性较大,只能通过实地观察,估计桥面荷温度是影响主梁挠度的最主要因素之一,温度变化包括日温载的重量以及位置,在计算数据中考虑。如果能准确估计第一类度变化和季节温度变化两部分,日温度变化比较复杂,尤其是日荷载的重量,并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量,是能照作用;季节温差对主梁的挠度影响较小,其变化是均匀的。因够在计算中消除此类误差的。由于临时荷载是随机的,如果把每此为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况,需要一种荷载影响作为荷载工况输入跟踪计算,并不方便。一般情况在梁体上布置温度观测点进行观测,以获得准确的温度变化规下,可先进行试算,将各种荷载影响的结果算出,作为修正值现场律,温度监控应24h连续进行,测试24h内由于温度变化引起的修正会比较方便。主梁挠度和应力的变化。

4)挂篮及模板定位误差。由于挂篮是一个庞大的结构物,加3　结语上挂篮本身刚度的影响,实际施工时挂篮位置很难做到与设计一

近年来,由于桥梁结构上临时施工荷载的存在及其大小和作

致。挂篮模板定位包括外模板和内模板的定位,外模板决定了梁

用位置的随机性,以及各梁段混凝土重量的施工误差、混凝土收

底标高,而内模板决定了桥面的标高。

缩徐变和温度等因素的影响,使这些受控变量的量值在不同的施

5)温度影响。是施工控制中较难掌握的因素,这主要是因为

工阶段会出现不同的随机值,所以就需要针对不同的情况采取针

温度始终变化无常,而且在同一时刻,结构各部分也存在温差。

对性的措施,以保证结构达到设计预期的线形和受力特征,避免

所以,在结构计算中一般不把温度影响作为单独工况,而是将温

在正常服役期间出现不必要的病害。因此,要求在施工过程中,

度影响单独列出,作为修正。温度测量也比较困难,一般情况下,

必须实施有效的施工控制。实时监测、识别、调整(纠偏)、预测对

只能测气温,而气温和结构温度是有很大差别的。

设计目标的实现是至关重要的。因此,从某种意义上讲,施工控

温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况:均匀温差、箱梁内

制成了大跨桥梁修建必不可少的保证措施。

外侧的相对温差。

参考文献:

2　施工控制的主要内容[1]徐礼军,杨　凯,张　鹏.洛河特大桥施工监控中的挠度及应

力监测[J].山西建筑,2006,32(1):83284.2.1　挠度观测

[2]袁　力.混凝土箱梁施工监控技术及方法[J].公路与汽运,挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据,一般应在每个

2006,32(2):20221.施工阶段的断面上布置3个高程观测点1,2,3,按从上游至下游

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第34卷第1期　　　　　　　　　　Vol.34No.1山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年1月Jan.　2008SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2008)0120338202

重庆市嘉华隧道通风系统设计

周安宁

摘　要:结合工程实际情况,对目前重庆主城区最大隧道嘉华隧道的通风方式选择、需风量计算、风机组合设计等具体过

程以及火灾时的通风控制进行了介绍,以满足车辆正常行驶条件下的隧道需风量。关键词:隧道,通风系统,通风方式中图分类号:U453.5文献标识码:A

　　嘉华隧道是重庆市总体规划中南北快速干道———嘉华大桥

及南北引道工程的一部分。嘉华隧道起讫桩号K5+788～K7+215,全长1443m。隧道进洞口在化龙桥,出洞口在黄沙溪菜袁路加油站,该隧道是目前重庆主城区最大隧道,也是亚洲最大城市隧道,对完善重庆城市快速交通网,缓解上清寺、牛角沱地区的交通压力,有极为重要的作用。该隧道道路等级为城市快速路,设计车速80km/h,采用上、下行分离式双洞,为双向六车道。隧道轴线相距48.75m,隧道标准净跨14.286m,洞高7.713m。该隧道位于主城区,是城市南北快速干道的重要组成部分,因此,根据设计规范,对嘉华隧道进行通风设计。

式中:δ———CO设计浓度;

1(Nm・fm)。Qco=・qco・fa・fd・fh・fiv・L・

3.6×106m=1

n

∑

其中,Qco为隧道全长CO排放量,m3/h;qco为CO基准排放量,m3/(辆・km);fa为考虑CO的车况系数;fd为车密度系数;fh

为考虑CO的海拔高度系数;fm为考虑CO的车型系数;fiv为考虑CO的纵坡—车速系数;n为车型类别数;Nm为相应车型的设计交通量,辆/h。

2.1.2　稀释烟雾的需风量计算

稀释烟雾的需风量:Qreq(VI)=其中,QVI=

nD

1　通风方式的初步确定

嘉华隧道长L=1443m,交通量N=3600辆/h,根据JTJ026.121999公路隧道通风照明设计规范对隧道通风的要求:单向交通隧道,当符合L・N≥2×106时,宜设置机械通风。

目前隧道机械通风有:纵向通风、半横向通风、全横向通风3种基本方式,以及在3种基本方式基础上的多种组合方式。

在选择通风方式上,考虑本工程嘉华隧道位于城市中心区,车流量大,是重庆市总体规划中南北快速干道———嘉华大桥及南北引道工程的重要组成部分,是江北—嘉华及菜园路的重要通道,对于环境保护、突发事件的通风控制及平时的维护管理等方面的要求都比较高。参考国内外同类型城市隧道通风方式及重庆主城区黄花园隧道的通风及运营管理经验,设计在嘉华隧道采用由射流风机组成的纵向通风方式。该方式能够达到隧道的通风风速要求,对环境影响小,突发事件时通风控制方便,工程造价费用相对较低,系统维护管理也比较便利。

QVI。K

1・qVI・fa(VI)・fd・fh(VI)・fiv(VI)・L・

3.6×106

m=1

∑(N

m

・fm(VI))。

其中,QVI为隧道全长烟雾排放量,m2/s;qVI为烟雾基准排放量,m2/(辆・km);fa(VI)为考虑烟雾的车况系数;fh(VI)为考虑烟雾的海拔高度系数;fm(VI)为考虑烟雾的车型系数;fiv(VI)为考虑烟雾的纵坡—车速系数;nD为柴油车车型类别数。

2.1.3　稀释空气中异味的需风量

嘉华隧道作为城市隧道,其换气频率不宜低于5次/h;同时,换气风速不应低于2.5m/s。

2.1.4　需风量计算结论

上述需风量计算方法中,稀释汽车尾排CO和烟雾是以道路状况和交通流量为基础进行计算,计算中各参数按照嘉华隧道具体车流量和车速进行取值。稀释空气中异味的需风量是以换气次数和换气风速为基础进行计算,计算参数为隧道的体积及长度。

实际计算过程中,值得注意的是,嘉华隧道的设计车速为80km/h。考虑到嘉华隧道为城市隧道,位于中心城区,车流量大,当出现预测交通量大于隧道通过能力或由于隧道外部立交交通拥阻而导致隧道内积压车辆较多以致车辆行驶缓慢的情况时,以设计车速作为计算依据就不能够反应隧道内尾排的真实状况,因此,设计在计算时,按照车速为80km/h～车速不大于10km/h

2　隧道通风计算2.1　隧道需风量计算

《公路隧道通风照明设计规范》对稀释汽车尾排中CO、烟雾和异味的需风量计算做出了具体规定。稀释CO的需风量计算2.1.1　

稀释CO的需风量:Qreq(co)=δ・・×106。

pT0

Qcop0TAnalysisforconstructionmonitoringofconcrete2filedsteeltubulararchbridge

ZHANGYi2hong　LUODong　ZHENGMing2yu

Abstract:Inthispaper,theinfluencingfactor,constructioncontrolmethods,constructioncontrolprincipleandconstructionmethodsofcon2structionmonitoringforconcrete2filedsteeltubulararchbridgeareintroduced.Andtheresultsofconstructioncontrolarealsoprovided,whichprovedtheeffectivenessofconstructioncontrol,whichhasacertainreferentialvalues.Keywords:elevation,concrete2filedsteeltubular,T2framestructure,monitoring

收稿日期:2007208224

作者简介:周安宁(19802),女,助理工程师,重庆市设计院,重庆　400015