丫髻沙大桥主拱拱肋钢管混凝土的灌注与线形控制尹浩辉,吴滨生(广州市高速公路总公司,广东广州510030)摘要:广州丫髻沙大桥主桥为(76+360+76)m中承式钢管混凝土拱桥,拱肋由6×<750mm钢管组成,管内C60混凝土采用输送泵压注。介绍了压注混凝土过程的安全稳定、施工工艺、主拱肋的线形控制。关键词:拱桥;钢管混凝土结构;拱肋;加载程序;桥梁施工;施工工艺;施工监控中图分类号:U448122;TU755.6;U446.2文献标识码:A文章编号:1003-4722(2000)04-0049-031概述广州丫髻沙大桥主桥为(76+360+76)强度约达到设计强度的80%。加载路径见图1。m三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥,主拱采用中承式双肋悬链线无铰拱,计算跨度344m,计算矢高76.45m,每片拱肋由6×<750mm钢管、平联板及腹杆组成变截面钢管混凝土桁架。拱肋上弦钢管长386m,下弦钢管长379m,钢管内C60补偿收缩混凝土采用输送泵压注,压注垂直高度最大85m,混凝土总量2903.5m3。主拱肋采用先竖转后平转的二次转体施工方案进行安装,在合龙前通过张拉扣索使拱肋调整到设计高程,横向偏位仅5mm。但由于索塔顶索鞍摩擦力的影响,各扣索索力不均衡,在完成合龙松索后,主拱实测的拱轴线偏离设计值,同一肋两侧对称点标高相差达28图1加载路径2.2稳定安全计算为配合拱肋混凝土灌注方案实施的需要,对钢管混凝土加载过程进行非线性稳定分析计算。由于空钢管拱肋合龙后的拱轴线偏离设计的理论值,因此在建立模型时按照实测的拱轴线形成有限元模型中节点的坐标,以考虑初始偏差的影响。主拱拱肋模拟为上、下弦杆的空间桁架,在节点处都是刚性连接。钢管内的混凝土按应力等效换算为钢的截面,每块平联板的截面平均分配到钢管。施工阶段的计算没有考虑钢管套箍效应对杆件极限承载力的提高,混凝土取其极限强度的80%。考虑几何非线性、构件的极限承载力的影响,对主拱肋灌注混凝土施工阶段加载路径的16个工况,每个工况3个浇注进程的非线性稳定分析。采用基于UL列式的非线性有限元,以增量求解方式计算主拱肋灌注混凝土过程的稳定性,计算出各个施工阶段从开始加载到结构失稳的全过程,得出了荷载位移曲线,其顶点就是该施工阶段能承受的最大荷载,相应的荷载乘子即稳定安全系数1,本桥在管内混凝土灌注阶段的弹塑性2加载程序及稳定计算2.1加载程序由于混凝土灌注施工过程拱肋的刚度变化剧烈,内力变化复杂,因此必须对加载程序进行详细的分析计算,以确保结构的安全。本桥在进行拱肋混凝土加载程序的设计时主要考虑如下因素:首先必须保证拱肋在施工过程满足强度和稳定的要求,其次通过合适的加载顺序对拱轴线进行纠偏,另外还要考虑便于施工、缩短工期。管内混凝土采用混凝土输送泵从两岸拱脚均衡对称往拱顶压注,为通过混凝土加载过程对现有拱轴线偏移进行纠偏,钢管混凝土采用单侧灌注,灌注顺序按先收稿日期:2000-01-03作者简介:尹浩辉(1965-),男,工程师,1987年毕业于同济大学结构工程系桥梁工程专业。桥梁建设2000年第4期503施工工艺3.1混凝土配合比与设备弦管与平联板均采用16Mnq钢板制作,弦管的边管为<750mm×18mm,中管为<750mm×20mm,平联板的钢板厚12mm。半拱长度每根钢管的混凝土量为76m3,平联板为61m3,灌注混凝土总量2903.5m3。管内采用C60补偿收缩泵送混凝土,掺入适量膨胀剂以抵消混凝土的收缩变形。为提高混凝土的和易性,添加缓凝减水剂,坍落度为18～20cm,水灰比为0.35,含砂率42%,3d抗压强度为58.5MPa。根据本桥每岸混凝土的产量(40m3/h),两岸共采用6台HBT60C和1台HBT60混凝土输送泵(包括备用泵),采用低压大排量工作方式,混凝土排量为43m3/h,泵送压力为9.8MPa。3.2弦管的灌注每根钢管的混凝土同时从两岸由拱脚往拱顶一次完成压注,为确保安全,应按混凝土自重压力与泵送压力叠加对钢管焊缝产生的拉应力和剪应力进行验算。输送泵直接把混凝土输送到主拱弦管在拱脚的灌注口,灌注口与弦管轴线成30°,并设活动阀门,以便在灌注过程中输送管爆裂或完成灌注时关闭灌注口。在灌注前从拱顶排气管内注水,对弦管和平联板内的废渣和锈迹进行清洗,由拱脚底部的排渣孔排出。混凝土灌注时先灌注两盘等强度水泥砂浆,待混凝土压至拱顶时再将砂浆由拱顶排浆管排出。灌注过程两岸同步对称、连续进行...