2024年4月4日发(作者：三星f7070详细参数)

交通科技与经矫　

２０１０年第３期（总第５９期）　

小河特大桥拱肋安装扣塔偏位控制　

程振国，白玉慧，刘长天　

（重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００７４）　

摘要：在采用无支架缆索吊装技术进行钢管混凝土拱桥拱肋的吊装过程中，消除扣塔偏位对拱肋线形的影响可以　

提高拱肋吊装精度，确保全桥线形。结合沪蓉西小河特大桥拱肋吊装过程，推导扣塔偏位对拱肋标高的影响公式，　

介绍偏位的控制方法，并在实际施工中取得良好效果。　

关键词：钢管混凝土拱桥；缆索吊装；扣塔偏位；拱肋线形　

中图分类号：Ｕ４４５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８—５６９６（２０１０）０３—００８７—０３　

Ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｔｏｗｅｒ　Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ａｒｃｈ　Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉ０ｎ　ｉｎ　

Ｘｉａｏｈｅ　Ｇｒａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　

ＣＨＥＮＧ　Ｚｈｅｎ－ｇｕｏ，ＢＡＩ　Ｙｕ—ｈｕｉ，ＬＩＵ　Ｃｈａｎｇ—ｔｉａｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００７４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ａｒｃｈ　ｒｉｂ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｔｕｂｕｌａｒ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎｏｎ－ｓｕｐｐｏｒｔ　

ｃａｂｌｅ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｔｏｗｅｒ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｔｏ　ａｒｃｈ　ｒｉｂ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｅｎｓｕｒｅ　

ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｌｉｎｅ．Ｃｏｍｂｉｎｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｒｉｂ－ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｈｕ－Ｒｏｎｇ　Ｗｅｓｔ　Ｘｉａｏｈｅ　ｇｒａｎｄ　ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅ　ａｕ—　

ｔｈｏｒ　ｄｅｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｔｏ　ａｒｃｈ　ｒｉｂ　ｅｌｅｖａｔｉｏｎ．ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　

ｉｎ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｈａｖｅ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｇｏｏｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｔｕｂｕｌａｒ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ；ｃａｂｌｅ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ；ｔｏｗｅｒ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ；ａｒｃｈ　ｒｉｂ　ｌｉｎｅ　

１工程概况　

小河特大桥位于恩施市白果坝镇两河口村，是　

沪蓉国道主干线湖北恩施至利川高速公路（吉心～　

箐口）上横跨小河的一座山间深谷特大桥梁。　

小河特大桥主桥为计算跨径３３８　ｍ的上承式钢　

管混凝土拱桥。全桥设２　的单向纵坡及双向２　

的横坡。主拱肋采用变截面悬链线无铰拱，计算跨　

径３３８　ｍ，计算矢高６７．６　ｍ，矢跨比１／５，拱轴系数　

１．５４３，拱肋为等宽变高度截面，拱脚径向上下弦杆　

中心高度为７．９　ｍ，拱顶截面上下弦杆中心高度为　

４．９　ｍ，拱厚变化系数７＂／一０．３１６。　

重量），节段为单肋吊装，待上下游同一节段安装就　

位后，安装节段间连接横撑，即完成一个双肋节段。　

扣、锚索均采用Ｏ１５．２４钢绞线。左、右半跨各　

分为１３个节段进行吊装，每个节段采用两组扣索进　

行扣拉锚固。在每节段钢管拱下弦前端节点处设置　

道扣梁，作为扣索前端与钢管拱之间的锚固结构，　

形成扣索的锚固端，锚固端采用Ｐ锚的形式；张拉　

一

端设在扣塔塔顶处，并于塔顶处设置张拉平台。锚　

索锚固端设在锚索锚碇处，采用Ｐ锚形式，张拉端　

设在扣塔塔顶处。缆索吊装系统见图１。　

２　扣锚索系统　

２．１　吊扣系统　

主拱拱肋采用斜拉扣挂法无支架缆索吊装技术　

图１缆索吊装系统立面　

安装，拱肋安装时采用两岸对称悬拼，每半跨拱肋分　

１３个吊段，吊段的最大重量约１４２．３３　ｔ（不含扣点　

收稿日期：２００９一Ｏ１—０４　

２．２扣塔　

本桥钢管拱吊装施工是分两个半拱对称进行的，　

均以钢管柱作为扣塔。扣塔位于两岸主拱座上，塔高　

均为７９．８２５　ｍ，塔距为３６０　ｍ。钢管柱规格为Ｏ１　２ＯＯ　

作者简介：程振国（１９８２），男，硕士研究生，研究方向：桥梁设计　

・

８８・　交通科技与经济　第１２卷　

ｍｍＸ　１４眦Ｔ】，每岸布置８根。钢管柱顶通过分配梁用　

万能杆件拼装扣、锚索张拉平台。张拉平台共两层，上　

扣索与背索的水平夹角不相等，此时容易引起扣塔　

层平台适用于第９节段至第１３节段，下层平台适用于　

第１节段至第８节段。本桥扣索编号为Ｋ１￣Ｋ１３，锚　

索编号为ＭＩ～ＭＩ３。ＫＩ￣Ｋ８扣索、ＭＩ￣Ｍ８锚索设　

下层张拉平台上；Ｋ９￣Ｋ１３扣索、Ｍ９￣１Ｖ＂ｄ３锚索设在　

偏位，扣塔偏位则对拱肋高程造成影响，甚至直接影　

响到成桥线形，如何影响，是施工和监控关心的问　

题　。下面结合小河特大桥扣塔说明扣塔偏位对拱　

肋节段标高的影响，如图４所示。　

上层张拉平台上。详细布置如图２、图３所示。　

８　９　ＪＯ　７ｌ￣２１３　

／　＼　／　＼　／　＼　／　＼　／　＼　／　＼　

＼　／ｌ＼　／　＼　／　＼　／　＼　／　＼　／　＼　／　＼　／　

＼　／　＼　／Ｊ　Ｉ　Ｉ＼　／　＼　／　．　

　．

／　＼　／　＼　／／７）ｆ　／　＼　／　＼　／　＼　／　

　．

＼　／　＼　／　Ｖ　＼　／　＼　／　＼　／　＼　

＼　／　＼　＼　，　，　＞　／　／　＼　／　．　

钢管立柱　

６Ｉ　）Ｏ　４７５　４７５　６１　）Ｏ　

图２扣塔处扣索布置立面（单位：ｎｕｌ１）　

图３扣塔处扣索布置侧面（单位：Ｉｎｌｌ１）　

２．３扣索锚固点设置方法　

１）设置予扣塔上。也称吊扣分离法，扣索分前扣索　

和后锚索。前扣索一端锚于拱肋，另一端锚固于扣塔上，　

在扣塔的另—澳收置后锚索即背索与前扣索进行平衡，　

背索锚固于地面［　。如小河特大桥和广西邕宁邕江大　

桥Ｌ２］主拱架设时缆扣系统便采用吊扣分离法。　

２）设置于吊塔上。也称吊扣合一法，即吊塔设置　

于扣塔上，可节约施工场地。如巫山长江大桥和秭归　

龙潭河大桥主拱架设时缆扣系统便采用吊扣合一法。　

３）锚固于两岸岩体上。扣索一端连接与主拱拱　

肋上，一端直接锚固于两岸的岩体中，此方法可以减　

少扣塔的架设。如支井河大桥主拱架设时缆扣系统　

便采用这种方法。　

３扣塔偏位对拱肋节段标高的影响　

采用扣塔作为扣索锚固点，由于场地原因，往往　

图４扣塔偏位与拱肋高程关系　

做以下基本假定：　

１）扣索与背索总长不变；　

２）扣塔与拱肋节段为刚体，不发生弹性变形，仅　

为刚体位移　

式中锄为扣塔塔底于背索锚点连线与扣塔之间的　

原始夹角，ｈ　为扣塔高度，Ｌ６为背索原。　

＝＝＝ａｒｃｔａｎ（　）．　（２）　

式中：　为扣塔线偏移量。　

Ｌ　一何　Ｉ口１一ｈｌｃｏＳ（　．（３）　

式中：　为扣塔角偏移量。　

由式（２）求得背索新的长度为　

（４）　

式中：ｈ　为扣塔原始位置塔顶到拱铰距离。　

ｈ　２一￣／日；＋ｈｆ一２ａｚｈ１ｃｏｓ（￣ｚ＋　．　（５）　

由式（５）求得扣塔偏移后扣塔塔顶到拱铰距离　

ｃｏｓｙ一　，　（６）　

Ｌ　一Ｌ６＋Ｌ　一Ｌ　６．　（７）　

由式（７）求得扣塔偏移后扣索长度。利用式　

（５）、式（７）几何关系得　

ｃｏｓ　一　，　（８）　

ｃｏｓ（ｙ＋　＋　一　．　（９）　

即可知，由Ａ～Ａ　点的竖向位移为　

Ｖｙ—ＳｓｉｎＯ—Ｓｓｉｎ（Ｏ～　）：　

式　嚣高程　

响。由于扣塔固结于地面，扣塔在不平衡力作用下　

第３期　程振国，等：小河特大桥拱肋安装扣塔偏位控制　・８９・　

有弹性变形，可根据有限元计算出背索索力大小来　

平衡扣塔，以消除扣塔偏位。　

４　拱肋吊装过程中扣塔偏位控制　

小河特大桥拱肋吊装过程采用分析软件ＭＩ—　

ＤＡＳ模拟，根据实际施工过程分为４１个工况进行　

拱肋吊装拉索力计算，在计算过程中考虑扣塔偏位，　

在保证拱肋线形情况下控制扣塔偏位在一小范围　

内。线形控制以拱肋节段标高为主，索力为辅。图　

５为小河特大桥计算过程简要思路。　

图５小河特大桥累力计算流程　

小河特大桥索力计算中同时兼顾两岸扣塔偏　

位，图５中已提到设置扣塔偏位范围，索力计算中扣　

塔偏位范围设置为±３　ＣＩｎ。　

由于利川岸的锚索仰角比恩施岸大，因此，利川Ｉ　

岸的扣塔受力最不利，本文以利川ｌ岸扣塔为例计算，　

图６中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）分别为吊装利川岸拱肋时扣塔　

塔顶左部、中部、右部观测点偏位数据。　

从图６中数据曲线可以看出，在整个计算过程　

中，扣塔偏位值控制在一３～３　ｃｒｉｆ范围内。按照图５　

中计算思路，既保证了拱肋吊装精度，又控制了扣塔　

的偏位。　

施工工况　

（ａ１利川岸扣塔左部偏位　

一　

辇一－｝　川　

本文结合在建的小河特大桥，采用斜拉扣挂法　

无支架缆索吊装技术进行主拱肋吊装，在计算索　

力过程中对扣塔偏位进行有效控制，以减少扣塔偏　

位对拱肋线形的影响。在施工中，减小了施工难度，　

加快了施工进度，更好的保证了拱肋的吊装精度，对　

同类桥梁主拱肋吊装施工具有一定的参考价值。　

参考文献　

［１］陈宝春．钢管混凝土拱桥［Ｍ］．２版．北京：人民交通出版　

社，２００７．　

Ｅ２］陈剑．邕宁邕江大桥设计与施工ＥＪ］．广西交通科技，　

１９９６（２）：ｌ一６．　

Ｅ３］张开银，刘三元，何雨微．塔架与扣架一体化施工技术研　

究ＥＪ］．公路，２００１（２）：６－９．　

［４］涂光亚，卢伟升，张克波，等．大跨度钢管混凝土拱桥拱肋　

吊装的线形控制ＥＪ］．公路交通科技：应用技术版，２００７　

（１）：１２０　１２２．　

［５］陈宝春，杨亚林．钢管混凝土上承式拱桥桥型分析ＥＪ］．　

公路，２００６（２）：Ｊ－４．　

［责任编辑：王欣］