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中等跨度钢管混凝土简支系杆拱桥施工控制方法上海沪芦高速公路（A2）五尺沟大桥位于上 海南汇芦潮港老果公路西侧，横跨五尺沟。主桥 结构为三拱肋钢管混凝土简支系杆拱桥，桥总宽 37.8m，计算跨径100m，矢高25m，矢跨比为 1/4.拱轴线采用二次抛物线，是上海第一座跨径 超过100m的简支系杆拱桥。主桥上部结构由钢 管混凝土拱肋、预应力混凝土系梁与横梁、吊杆、 桥面系组成。 系杆拱桥施工有”先拱后梁"和”先梁后拱”
两种施工工艺，施工方法包括满堂支架施工、少支 架施工、转体施工和无支架施工，或是以上方法的 组合。五尺沟大桥施工方案的投标方案是采用 先梁后拱"的施工工艺。考虑到现场施工环境 桥梁投影面下1/3为河道，2/3为陆地，如采用 先梁后拱"则需要大面积支撑，由于陆地及河道 上支承条件不同，变形难以控制。并且在桥面形 成后吊装钢管拱肋时若采用陆地上吊装，由于桥 面较宽，起重设备难以满足要求；若采用桥面上吊 装，由于单片拱肋和吊机重量约为200t对支撑 结构与地基承载力要求较高。通过与”先拱后 梁"施工工艺的比较.针对施工特点与难点及按
楼梯扶手安装交底StructuralEngineersVol24,No4
照”先拱后梁"的工艺提出的具体的施工方法，专 家会上讨论通过该桥采用”先拱后梁“的施工工 艺，以节省支架及地基不预压以缩短工期等。 五尺沟系杆拱桥跨径和矢高较大，构件较多 采用”先拱后梁“的施工工艺，对施工的技术要求 较高。由于施工过程复杂，必须经过周密规划，逐 步实施。采取对每道工序都实施独立的施工计 算，及对整体结构进行受力分析，以使结构内力、 变形和工程质量处于受控状态。
2施工工序及关键工序施工方法简述
（1）下部结构及端横梁、拱脚施工； （2）拱肋整体吊装，张拉预应力索； (3）灌注拱肋微膨胀混凝土，张拉预应力索 （4）吊装中系梁、浇筑中系梁间湿接头，张拉 预应力索； （5）采用支架和吊模法现浇中横梁，张拉预 应力索； (6)边系梁和桥面板湿接头混凝土整体浇 筑，张拉预应力索； （7）桥面附属设施施工，张拉预应力索至设 计索力。
钢管拱肋的拼装场地布置在两个端横梁之 间。中拱重量约为145t,每个边拱重量约为 135t 拱肋的吊装采用两台250t履带吊，型号 SCX2500.其臂长45.6m，工作回转半径9m时 起重能力为100t履带吊停在拱肋的北侧，两台 覆带吊吊点的中心位置距离42m，吊点位置焊接 吊耳。另外在拱肋两端布置两台50t汽车吊，型 号LT1050，以配合拱肋起吊与翻身。拱肋翻身扶 正后，履带吊退行将钢管拱肋移到安装位置投影 面下方，将拱脚缓慢放入拱座内。钢拱肋安装就 位后，安装水平支撑系统，使拱肋形成整体。
23拱肋微膨胀混凝土灌注
拱肋微膨胀混凝土为C50，具有低泡、大流动 性（18～20am坍落度）、收缩补偿、延后初凝（初 凝时间10～12h）和早强性能（3d强度达30%左 右.7d强度达70%左右）。
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拱肋混凝土采用拱肋两端对称顶升的方法灌 注。拱肋两端各配置两台高压固定泵，型号 HBT60。其中一台作为备用泵。每根拱肋上共布 置灌注孔4个（四分点处灌注孔为备用灌注孔）， 排气孔2个。泵送过程中，混凝土直接泵送至拱 肋顶，固定泵系统压力正常.在6～8MPa之间。
预制中纵梁节段长为7m，高1.6m，起吊重 量为85t吊装系统由卷扬机、千斤绳、滑轮组 转向滑轮组成，移梁系统由贝雷架、轨道和移梁小 车组成。 预制构件达到强度后，中系梁采用贝雷片和 移梁小车运至安装位置垂直投影下，通过卷扬机 牵引缓慢将中系梁安装至设计标高。中系梁吊装 结束后浇筑中系梁之间的湿接头混凝土，然后进 行现浇中横梁施工。
中横梁采用预应力混凝土结构，T形截面，为 C50混凝土。L网 河岸上的中横梁和边系梁节段一起现浇，本 工程中横梁长16m，上宽25m，下宽07m，高 约1.6m。每根中横梁重约65t河岸上搭支架现 浇的中横梁共有25片。 河道上的中横梁共有11片，采用贝雷架吊模 现浇。贝雷架一端放在中系梁上，另一端放在边 系梁节段上。
26湿接头混凝土整体浇筑
中横梁现浇混凝土达到强度后，张拉预应力 束。然后进行边系梁湿接头和桥面板湿接头混凝 土整体浇筑。系梁及桥面板混凝土整体浇筑，与 先浇系梁混凝土再浇桥面板混凝土相比较，有如 下优点：①系梁与桥面板整体性好，之间不存在 冷缝；②若先浇系梁混凝土再浇桥面板混凝土 需要至少7d的等强时间，整体浇筑可节省工期。 应注意的是，由于系梁湿接头混凝土高度为2m， 而桥面板高度仅为25cm，所以二者的混凝土收 缩不一致，可能产生细小收缩缝。混凝土浇筑结 束后.应加强对混凝土养护，避免产生这种裂缝。
施工控制的目的在于通过结构受力分析确保
施工中主体结构和临时设施的安全，保证结构的 内力合理和外形美观，验证施工方案的可行性，优 化施工方案并指导施工
3.1拱肋整体吊装控制技术
中拱重量约为145t对拱肋整体吊装进行仿
结构工程师第24卷第4期
真计算。以中拱为例，中拱肋吊装过程中的拱肋 应力与变形计算结果与实测值见表1。计算采用 ANSYS有限元分析程序建立钢管拱肋吊装模型 单元采用壳单元，利用对称性，取一半拱肋建模 如图1所示。
拱肋吊装过程中的计算与实测值 a tion and field m ea surng for lifting process of arch
图1拱肋吊装有限元模型 Fig 1Finite elementmode for lifting of arch rib
根据计算结果分析，钢管拱肋在吊耳位置处 应力较大，是由于在吊点附近的应力集中引起的 理论上可以通过移动吊点位置和改变吊耳及加劲 形式以减小该应力，由于受到河道宽度和拼装场 地的限制，吊机中心吊点之间的距离最后确定为 42m。施工过程中，每片拱肋布置8个吊点，其中 4个为捆绑吊，另外4个采用吊耳。吊耳位置利 用拱肋内部的加劲肋钢板加劲，这样既减小了应 力集中，又提高了安全性。加劲后，钢管拱肋应力 满足要求：吊耳位置应力最大约为120MPa;远离 吊耳区域，拱肋应力降为60～100MPa;拱顶及四 分点下方，拱肋应力较小，约为20MPa。拱脚水 平位移向内约15cm，没有超出拱座范围，不需要 采取其他措施，拱脚可以直接放入拱座中。计算 结果与实测值的比较见表1。
3.21钢管拱肋的应力
钢管拱肋断面为圆端形，在泵送拱肋微膨胀 混凝土过程中.受内压作用.拱肋壳板产生法向应
力。如果不采取加劲措施，钢管拱肋腹部将产生 胀鼓现象。为此设计在拱肋内部每隔1.5m距离 设置加劲，加劲结构采用钢板及钢筋组成。在泵 送过程中，钢管拱肋没有发生爆管或胀鼓现象，加 劲结构满足泵送要求
泵送的高度较大，需要对高压固定泵的系统 压力和水平泵送能力计算，计算结果与实测值见 表2。
表2泵送拱肋混凝土过程中的计算与实测值 Table 2Calcuation and field mea suring for pum ping concrete in arch rib
高压固定泵系统压力和泵送水平能力均满足 要求，说明可以将拱肋微膨胀混凝土从拱脚直接 泵送至拱顶。实际泵送时，对系统压力监测，系统 压力正常，未起用备用灌注孔，直接将泵送混凝土 至拱顶。
系梁的标高受后续施工的影响，后续施工 如系梁吊装、现浇中横梁、浇筑湿接头混凝土 等）将引起吊杆的伸长、拱肋的竖向变形和端横 梁的水平位移。在ANSYS模型中分步加载模拟
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吊装过程，经计算，系梁吊装最大施工预抛高为 2.0cm。施工过程中50米t梁架设安装施工方案，严格按照预先拟定的吊装 顺序吊装，每片系梁的标高均经过2～3次调整。 当实际安装标高与计算安装标高的误差控制在0 ~1am之内，方可松钩。全部系梁吊装结束后 重新测量标高并根据测量结果对系梁标高进行 调整。
河道中的中横梁采用贝雷架吊模浇筑，中横 梁中到中跨度17.8m，贝雷架按18m布置。 经计算贝雷架最大挠度为39.6mm< 18000/400=45mm，满足要求。 贝雷架最大弯矩为Mmax=1720kN·m,每排 贝雷架允许弯矩1800kN·m，并用加强弦杆加 强，弯矩承载能力可增加一倍，为3600kN·m， 满足强度要求。 贝雷架端部剪力最大，最大剪力为Qmax=370 kN，每排贝雷架允许剪力460kN，满足剪力要求。 施工过程中，对底模抛高40mm。通过测量 观察，实际沉降量为50mm，分析认为，这是由于 贝雷片销孔存在缝隙引起。中横梁混凝土达到设 计强度80%以上进行预应力张拉，中横梁底部向 上拱起约10mm.中横梁标高满足要求
端横梁位移包括纵向水平位移和转角。为防 止端横梁在施工过程中发生水平位移和转动，必 须采取工程措施加固端横梁
3.5.1拱肋吊装时的端横梁受力分析
拱肋吊装后的端横梁结构受力分析示意图如 图2所示。 1)挡块 应用ANSYS有限元分析软件建立模型，得到 钢管拱肋吊装后对端横梁产生的水平力H=847 kN。此时后挡块受力，其作用反力△T=847kN。 挡块的设计允许承载力为2000kN，所以挡块满 足要求，吊拱时可以不张拉预应力体外索。 2)支撑 受水平力H作用，端横梁有”仰头“的转动趋 势转动弯矩为M=Téro 端横梁的自重由支架承担，转动弯矩通过后 支撑平衡，此时后支撑的作用反力V=M/d= 810kN。后支撑的设计允许承载力为1000kN
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桥涵深基坑开挖施工方案所以后支撑满足要求。
Fig2 Schematics of mechanical analysis of end cioss beam s
3.5.2体外索张拉后的结构受力分析