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1、j桥梁施工监测的毕业设计中文摘要：2Abstract：31 绪论51.1 桥梁施工监控概述51.2 研究现状及发展趋势51.3本文的主要工作72 拱桥施工与派河大桥概况82.1拱桥的基本特点及适用范围82.2拱桥施工工法92.2.1拱架施工法92.2.2缆索吊装施工法102.2.3悬臂施工法112.2.4劲性骨架施工法122.2.5转体施工工法132.3各种拱圈施工工法监控要点142.3.1外置式拱架施工142.3.2缆索吊装施工102.3.3悬臂施工112.3.4劲性骨架施工122.3.5转体法施工132.4 派河大桥工程概况152.4.1拱圈设计162.4.2主跨桥面系设计172.4.3边
2、跨钢箱梁设计182.4.5钢纵梁设计182.4.6吊杆及系杆索182.5派河大桥施工方案192.5.1施工总体方案192.5.2具体施工步骤203 施工监控计算模型建立253.1 派河大桥施工监控实施细则253.1.1施工监控的目的253.1.2施工监控的目标253.1.3施工监控计算273.2 施工监控模型283.2.1模型概况283.2.2模型建立284 模型计算结果514.1 位移514.2 施工预拱度584.3 吊杆索力值624.5 总结64致谢66参考文献66中文摘要：桥梁施工监测与控制技术，就是把现代监控理论应用到桥梁施工过程中，确 保在施工过程中，桥梁结构的内力、变形一直处于安全
3、运行的范围内，确保最终的实际桥梁变形和内力符合设计理想的变形和内力要求。桥梁施工监控不仅是桥梁施工技术的重要组成部分，而且也是实施难度较大的部分。对不同体系、不同施工方法、不同材料的桥梁，其施工监控技术要求也是不一样的。桥梁施工监控是确保桥梁施工宏观质量的关键。同时又是桥梁建设的安全保证。拱桥是我国公路上使用很广的一种桥型。在各种桥梁中，拱式桥梁结构形式与施工方法均为最多，其施工监控也各具特点。总的来讲，拱桥施工监控分为两个阶段：一个阶段是主拱圈形成阶段；另一个阶段是桥面系的形成阶段。做好这两个阶段的施工监控，是确保成桥后内力与变形满足设计要求的关键。 本文以正在施工中的巢湖派河大桥为背景，首
4、先介绍各种拱桥的特点、施工工法以及施工监控的要点，指出施工监控在拱桥施工过程中的重要性。第二章详细介绍了派河大桥的工程概况、施工方法以及施工监控实施细则。根据派河大桥的设计资料，采用Midas Civil建立空间有限元结构，并根据实际施工情况，合理定义施工阶段，对桥梁结构在各个施工阶段进行模拟分析计算，模拟 分析的主要计算结果为（1）桥梁施在各个施工阶段的变形以及桥梁预抛高（2）结构刚度，即主要是主桥在活载作用下的挠度（3）拱圈应力。最后整理计算数据，形成施工监控报告，为派河大桥的施工提供监控数据，同时也可以为类似工程和拱桥施工监控进一步的研究提供一个参考示例。关键字：施工监控 拱桥 模拟仿真
5、分析 内力与线形Abstract：The construction monitoring technology of the bridge is to apply the modern monitoring theory to the bridge construction process, to make sure that the internal forces and deck alignments are kept in safe limit during the construction and meet the design requirements when the bridge
6、 is completed. The construction monitoring is not only a important part of the bridge construction technology, but also, it is very difficult to implement. It varies among the different system, different construction methods and materials of the bridge. Bridge construction monitoring is the key to e
7、nsure the quality of the bridge, and it is the guarantee of the safety of the bridge construction. Arch bridge has been used widely in our country, Among various kinds of bridges, it has the most structure forms and construction methods. So it is different of the the construction monitoring for each
8、 structure form and construction method. Anyway, in general, the arch bridge construction monitoring can be divided into two stages: one is the stage of the formation of the arch-ring, the other is the stage of the construction of the bridge deck system. A unmistakable construction monitoring of the
9、 two stages is necessary for the bridge to meet the design requirements. This paper is based on the Paihe bridge in chaohu which is under construction. Firstly, it introduces the characteristics,construction method,and construction monitoring for different arch bridges. The general situation of the
10、Paihe bridge, the construction method and the construction monitoring implementation details are illustrated in the chapter three. And then according to the design date of the Paihe bridge, A space finite element structure is built with the software tool of Midas Civil. Based on the actual construct
11、ion situation, the reasonable construction phases are defined, so as to carry on the simulation analysis of different construction phases. The final results of the simulation analysis includes: (1)the bridge deformation of every construction phases and the values of pre-camber; (2) the structure sti
12、ffness, which is mainly the deflection under live loading;(3) the internal forces of the main girder and arch ring. the results can serve as the guidance for the construction of the Paihe bridge. And this paper provides a reference sample for similar projects and the further research of the bridge c
13、onstruction monitoring.Key words: construction monitoring simulation analysis internal forces deck alignments arch bridge 1 绪论1.1 桥梁施工监控概述 桥梁施工监控技术，就是把现代控制理论应用在桥梁施工过程中。确保在施工过程中，桥梁结构的内力，变形一直处于允许的范围内，确保最终的实际桥梁变形和内力符合设计理想的变形和内力要求。桥梁施工过程中所表现出来的理论与实际的偏差具有积累性，如果在施工过程中不加以有效地控制和调整，将给桥梁施工安全、线形、可靠性、行车条件和经济性等方
14、面带来不同程度的影响，对桥梁施工进行有效地监测和控制，不仅可以避免上述不利现象的发生，同时对保证建设工程质量和使用性能具有深远的意义。 1.2 研究现状及发展趋势 桥梁的施工监控方法目前在国内外可以分为事后控制法、预测控制法、自适应控制法和最大宽度控制法几种。桥梁施工监控是一个系统工程，在该系统中，设计图只是一个理想状态、目标，而施工过程，就是将施工图付诸于实践，建设成一个实体。在目标变成实体过程中，通过监测系统又将诸多因素影响而产生的偏差反馈到设计部门。设计部门根据偏差，对下一步施工进行调整和控制，如此逐步地使实际情况与理想状况吻合。这样就涵盖了设计、施工、监测、监理、业主等单位共同努力来实
15、现理想状态的目标，故这是一个系统过程。 图1.1 桥梁施工监控体系 在桥梁施工监控体系中，设计单位主要是提高设计控制的理想状态图和通过调试系统给出施工单位下步施工误差的控制值，是实现实际与理想状态趋于吻合的关键部门。概括起来说，它主要包括两个方面1、根据选定的施工法对施工的每一个阶段进行理想计算，求得各个施工阶段施工参数的理论计算值，形成控制文件。2、针对实际过程中由于诸多因素所引起的理论计算值不一致的问题，采取一定的方法在施工中加以调整控制。在计算时刻控制参数的理论计算值时，目前主要有三种模拟分析方法。1正装计算法：即按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，它能较好地模拟桥梁结
16、构的施工过程，能得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态，为桥梁的施工监测提供依据。正装计算法在桥梁结构计算分析中占有重要的位置，对于各种形式的大跨度桥梁，要想得到桥梁结构在施工阶段的位移和受力状态，都应首先进行正装计算。2、倒装计算法：倒装计算法师按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构变形和受力分析。倒装计算法是从设计图中给出的最终成桥状态开始，逐步地倒拆计算来获得施工各阶段的控制参数，施工单位据此按正装顺序施工完毕时，理论上桥梁的恒载内力和线形便可达到预期的理想状态。3、无应力状态法，在桥梁施工中或建成后，不论结构温度如何变化，位移和荷载如何变化，即在任何受力条件下，各构件或单元
17、的无应力长度和曲率恒定不变，只是构件或单元的有应力长度不同而已。 相对于结构模拟分析方法，施工控制结构分析方法有有限元法和解析法，有限元法是随着计算机的发展以及为适应复杂的结构分析需要而发展起来的一种有效的数值分析方法。目前，有限元法已成为结构分析的通用方法，就其原因：一是计算机使用基本普及，采用有限元计算机程序进行结构分析可大大减轻劳动强度、缩短计算时间、提高工作效率；二是桥梁结构属于空间结构，且结构越来越复杂，超静定次数越来越高，传统解析法分析结构非常困难。三是随着建桥材料性能的提高，桥梁跨径越来越大，如对大跨径桥梁也采用中小桥梁分析所用的弹性结构线性分析法，已不能反映结构的真实受力情况，
18、而必须考虑非线性的影响（包括材料、几何非线性），要进行桥梁结构非线性分析，只有通过电算来实现；四是大跨径桥梁除必须满足强度、刚度要求外，结构的稳定性、动力特性往往成为控制因素，结构的稳定与动力分析也需借助于有限元分析来完成；五是桥梁施工方法多样，一般情况下桥梁结构分析计算必须考虑结构施工与形成过程。结构施工过程仿真分析计算复杂、量大，绝非简单的解析手算所能完成。所谓有限元法就是将连续体分成有限个单元，单元间相互由结点连接的理想结点系统。分析时，先进行单元分析，用结点位移表示单元内力，然后将单元再合成结构，进行整体分析，建立整体平衡关系，由此求出结点各个力学参数。目前，国内外比较流行的有限元分析
19、软件主要有ansys，midas civil以及桥梁博士等软件。在这些软件中MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，而且特别适用于桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。1.3本文的主要工作 本文的主要内容是对环巢湖旅游大道派河大桥飞雁造型钢箱拱圈施工进行施工监控。拱圈施工监控技术，就是控制拱圈形成后的内力和变形以及桥面系的内力和变形。拱圈施工过程中，拱圈的形成是全部工程最重要的施工阶段。根据设计文件，对该桥采用大型空间有限元分析软件Midas Civil建立空间模型。对桥梁结构
20、在各个施工阶段进行模拟分析计算，模拟分析的主要计算结果为（1）桥梁施在各个施工阶段的变形以及桥梁预抛高（2)结构刚度，即主要是主桥在活载作用下的挠度（3）拱圈应力。2 拱桥施工与派河大桥概况2.1拱桥的基本特点及适用范围 拱桥是我国公路上使用很广的一种桥型。拱桥和梁桥的区别不仅在于外形，更重要的是在受力性能方面。由力学知识可知，在竖向荷载作用下，梁支撑处将仅受到竖向反力作用，而拱在竖向荷载作用下，支撑处将同时受到竖向和水平反力共同作用。这个水平反力的反作用力，被称为水平推力（简称推力）。由于水平反力的共同作用，拱承受的弯矩将比相同跨径的梁小很多，从而处于主要承受轴向压力的状态。这样，拱桥不仅可
21、以利用钢、钢筋混凝土等材料来修建，而且还能依其受力特点，利用适合承压而抗拉性能较差的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来修建。根据理论推算，按现有的材料技术水平，混凝土拱桥的极限跨度可达500m，刚拱桥的极限跨度可达1200m。 采用圬工材料的拱桥，简称为圬工拱桥。这种拱桥具有取材容易、节省钢材与水泥、构造简单、技术容易掌握、承载能力潜力大、耐久性好、养护费用少等优点。目前世界上跨度最大的石拱桥，是我国于1990年建成的山西晋城丹河大桥，跨度达146m。 以混凝土和钢筋为主要建筑材料的拱桥，称为钢筋混凝土拱桥。相对于圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥自重小、跨越能力大，充分利用了混凝土与钢材的受力优势。钢筋
22、混凝土拱桥也能通过选择合理的体系、突出结构线条，达到良好的建筑艺术效果。目前世界上第一、第二跨径的钢筋混凝土拱桥，分别为1997年建成的、跨径420m的我国重庆万县长江大桥，1980年建成的390m跨径的南斯拉夫KPK桥。 钢拱桥是以钢材为主要建筑材料的拱桥。钢材的优良性能，使钢拱桥能够适应更大跨径的要求，2003年建成的、跨径达到550m的我国上海卢浦大桥，成为世界第一跨刚拱桥。 拱桥的缺点主要表现为：一般拱桥上部结构的自重较大，且存在水平推力，下部结构工程量增加，地质条件要求较高；施工工序较多、建桥时间也较长，一般情况下未能采用高度机械化和工业化的建造方法，辅助方法和劳动量多；在连续多跨的
23、大、中型结构中，为防止一跨破坏而影响全桥安全，需要采取较复杂的结构措施，或应设置抵抗单向水平推力的桥墩，增加了造价；在满足桥下净空要求时，上承式拱的曲线地面将增加桥面高程，当其用于城市立体交叉及平原地区时，将增加接线工程或桥面纵坡，既增大造价又对行车不利。这些缺点的存在，也使某些形式拱桥的使用范围受到了一定的限制。 拱桥虽然存在上述的缺点，但只要在条件适合的情况下，修建拱桥往往是经济合理的且优点突出。因此，在我国公路桥梁建设中拱桥得到了广泛的应用，而拱桥的缺点也正在得到改善和克服。如必须在地质条件不良的地区修建拱桥时，就从结构体系上、构造形式上采取措施，或利用轻质材料来减轻结构物的自重，或设法
24、提高地基承载能力等。为了节约劳动力、加快施工进度，就设法提高预制构件在圬工数量中所占的比重，以利于机械化和工业化的施工。这些措施的采用更加扩大了拱桥的使用范围。 在今后一个较长的时期内，拱桥仍是我国公路桥梁的主要形式之一。结合我国具体情况，进一步研究拱桥的设计理论，并使结构构造和施工工艺更加完善，更重视装配化、轻型化、机械化的施工方法，以加快桥梁建设的速度，将是我国广大桥梁工作者努力的方向。2.2拱桥施工工法 拱桥的施工方法，大体可分为有支架和无支架施工两大类。在我国，前者常用于石拱桥、混凝土预制块拱桥及现浇混凝土拱桥；后者多用于拱肋、双曲拱、箱型拱、桁架拱桥等。当然，也有采用两者相结合的施工
25、方法。现简要介绍一些适合大跨径拱桥的施工方法。2.2.1拱架施工法石拱桥、混凝土预制块拱桥及现浇混凝土拱桥，都是在拱架上修建的。拱架支撑全部或部分重量，并保证拱圈的形状符合设计要求。拱架的种类很多，按使用材料可分为木拱架、钢拱架、竹木拱架等形式。木拱架制作简单、假设方便，但耗木材较多，常用于盛产木材的地区。钢拱架一般为桁架式结构，大多数采用常备式构建（又称万能构件）在现场按要求组拼形成所需的形式。钢拱架是由多种零件（如由角钢制成的杆件、节点板和螺栓等）组拼而成的，故其拆装容易，运输方便、适用范围广、利用效率高。选定拱架类型应贯彻因地制宜、就地取材的原则，以便于降低造价、加快施工进度。图2.1
26、拱圈支架法施工2.2.2缆索吊装施工法 在峡谷或水深流急的河段上，或在通航河流上需要满足船只的顺利通行，或在洪水季节施工并受漂流物影响条件下修建拱桥，以及采用有支架施工方法将会遇到很大困难或很不经济时，就宜考虑采用无支架施工方法，而不需搭设拱架作为拱架临时支撑。缆索架桥设备由于具有跨越能力大、水平和垂直运输机动灵活、适应性广、施工也比较稳妥方便等优点，因此目前在修建公路拱桥时多采用了缆索吊装方法。尤其在修建大跨径的或连续多空的拱桥中，更能显示这种施工方法的优越性。在广泛的实践中，此法已得到了很大的发展并积累了丰富的经验。目前，缆索吊机的最大单跨跨径已达到了500m以上。由单跨缆索发展到双跨缆索
27、，其最大跨径已达到2400m以上。吊裝重力也达到了750KN，能够顺利地吊装跨径达160m的分段预制箱型拱桥。缆索架桥设备也逐渐配套、完善，并已成套生产。拱桥缆索吊装施工大致包括：拱肋（箱）的预制、移运和吊装，拱圈施工，拱上建筑施工，桥面结构施工等主要工序。缆索吊装设备，按其用途和作用可以分为：主索、工作索、塔架和锚固装置等四项基本组成部分。其中主要机具设备包括主索、起重索、牵引索、结索、扣索、浪风索、塔架（包括索鞍）、地锚、滑轮、电动卷扬机或手摇绞车等。其布置形式如图2-2所示：图2.2 缆索吊装施工工法 采用缆索吊装施工的拱桥，吊装方法应根据跨径、桥梁总长及桥宽等具体情况而定。拱圈是吊装施
28、工的关键，为了满足施工吊装、构造及受力要求，拱圈的横截面和拱圈的轴向被划分成若阶段。这些拱肋或拱箱节段，一般在桥址处的河滩或桥头岸边预制，并进行预拼试验。然后将这些预制拱段运移至缆索之下，由起重车起吊牵引到预定位置安装。为了使边拱段在拱合龙前保持预定的位置，应在扣索固定后才松开起重索。每跨拱应自两端向跨中对称吊装施工。在完成最后一个拱段吊装后，须先进行各段接头高程调整，再放松起重索，成拱。最后才将所有扣索撤去。2.2.3悬臂施工法 钢筋混凝土拱也可以采用悬臂施工法施工。拱的悬臂施工主要有两种方式：一是悬臂浇筑法，而是悬臂拼装法。悬臂浇筑法师日本首先在跨径170m的外津桥上采用的施工工法。它是借
29、助于专用挂篮、结合使用斜吊钢筋的斜吊式悬臂浇筑施工工法。悬臂浇筑工程中，拱肋除了第一段用斜吊支架现浇混凝土外，其余各段均用挂篮现浇施工。斜吊杆可以采用钢丝束或预应力粗钢筋，但为了操作方便，可以锚固可靠、操作方便的预应力粗钢筋。建设过程中，作用于斜吊杆的力是通过布置在桥面板上的临时拉杆传至岸边的地锚上（也可利用岸边桥墩、台座地锚）。对于组合式预应力混凝土拱桥，还可以充分发挥组合拱式结构自身的特点，利用“特殊挂篮”，在预应力混凝土加劲梁、拱圈和立柱之间设置斜拉预应力钢筋，而使拱圈、立柱、加劲梁和临时斜吊杆组成一个整体框架，再逐个地进行悬臂施工直至拱顶合龙。悬臂拼装施工方法是另一种悬臂施工方法。在悬
30、臂拼装施工之前，拱片（圈）沿桥跨划分为若干奇数预制段，箱型拱圈的顶、地板也可以再分开预制。对于非桁架形整体式拱桥，应将拱肋（箱或部分箱）、立柱通图2.3 悬臂施工工法过临时斜杆和上弦杆组成临时桁架拱片。然后，再用横梁和临时风构将两个（临时）桁架拱片组成空间框架。每个框架整体运输至桥孔，由拱脚向跨中逐段悬臂拼装至合龙。悬臂拼装过程中，悬臂结构通过桁架上弦拉杆及锚固装置固定在墩，台上，以维持稳定。另一种悬臂拼装方法是先拼装拱圈再组桁架，即先悬臂组拼一段拱圈，然后利用立柱、临时斜杆和上弦杆组拼成桁架，如此逐段拼装，直至合龙。2.2.4劲性骨架施工法 劲性骨架施工方法，是用劲性钢材（如角钢、槽钢等型钢
31、）作为混凝土拱圈的配筋，在施工过程中，先完成拱圈（肋）内的劲型骨拱，然后在钢骨拱上现浇混凝土，将钢骨拱埋如拱圈（肋）混凝土中，最终形成钢筋混凝土拱圈（肋）。该方法的优点是可以减少施工设备的用钢量，结构整体性好，拱轴线易于控制，施工进度快等。但结构本身的用钢量大，且需用型钢较多。1942年西班牙就采用了该方法建成了210m的Esla混凝土拱桥，但之后的发展并不快。从20世纪80年代起，随着我国大跨度混凝土拱桥的大量建造、高强度经济的骨架材料（钢管混凝土）的使用，以及桥梁施工控制技术的发展，这一施工方法在大跨径的混凝土拱桥跨径420m的重庆万县长江大桥就是 采用劲性骨架施工方法建成的。图2.4万县
32、长江大桥2.2.5转体施工工法图2.5 竖向转体施工工法拱桥转体施工工法是一种适合单跨拱桥的施工方法。该法的基本原理是：将拱圈或整个上部的两个半跨分别置于河岸上，利用地形或简单支架进行现浇或预制拼装，然后利用千斤顶等动力装置，将这两个半跨结构转动至桥轴位置合龙成拱。拱桥的转体施工法根据其转动方位的不同，可分为竖向转体、平面转体以及平竖结合三种。竖向转体施工法，是在河岸或浅滩上将两个半跨的拱圈（肋）在桥轴平面内预制，然后通过在竖平面内的绕拱脚旋转使拱圈合龙成拱。而平面转体工法，是将两个半跨的拱圈的桥轴线旋转至沿岸线或台后堤岸，利用地形及支架按设计高程进行现浇或预制拼装，然后再水平面内的绕拱底部的
33、竖轴旋转使拱圈合龙成拱。转体施工法具有变复杂为简单、避免水上高空作业、结构受力安全可靠、施工设备少用料省、施工速度快费用低等优点。2.3各种拱圈施工工法监控要点2.3.1外置式拱架施工 外置式拱架施工工法的特点是施工简便，但由于拱架结构构造复杂（特别是大跨径时），对施工过程的模拟理论分析较难反映实际情况，所以，对施工过程的监测与控制极为重要。外置式拱架施工的拱桥施工控制目标是： (1) 确保拱圈形成过程中拱架的受力与变形在容许的范围之内，从而保证其安全； (2) 确保拱圈再形成过程中先期形成部分（主要对分环形成而言）以及模架承载过程中拱的受力、变形、稳定状态在控制范围内，避免结构出现开裂等。
34、(3) 保证拱圈（落架以后）在拱上结构形成过程中的受力、变形与稳定满足要求。 有此可见，主要控制内容包括：拱架线形、受力、稳定、拱圈的受力状态和稳定性。控制的一般方法是在设计的拱圈及拱上结构形成方式（程序）下，结合实际情况对拱的受力、变形以及拱圈再拱上结构施工时的受力、变形及稳定性做出正确的预测，然后根据跟踪监测与理论计算的比较、误差分析，通过后续施工程序的适时调整，使上述各项控制指标处于期望的状态。2.3.2缆索吊装施工 缆索吊装施工的特点是：（1）成拱后的拱轴状态（包括轴线长度、标高等）主要取决于预制构件的状况；（2）在拱肋形成前，结构多成“铰”状态，所以，其纵、横向稳定性很差。即使拱肋（
35、可以是单肋或双肋）形成后，常常由于其刚度较小，也可能存在稳定问题（主要是横向稳定）。鉴于上述情况，缆索吊装施工控制的主要内容是：（1）预制拱段无应力几何状态的控制；（2）吊装过程中的稳定控制；（3）拱肋吊装和合拢前各接头的标高、拱肋轴线控制；（4）拱上结构吊装过程中拱圈受力、变形和稳定控制。2.3.3悬臂施工 钢筋混凝土拱采用悬臂施工主要有斜拉扣挂方式和桁架式两种方法，对于斜拉扣挂方式，需特别注意对斜拉索力、拱圈受力、标高的监测与控制；采用桁架式施工时，鉴于其属于自架式施工方式，除需要注意施工中结构受力、稳定监控外，特别要加强施工标高的控制。2.3.4劲性骨架施工 对于劲性骨架施工混凝土拱桥，
36、施工监控是十分重要的，它是关系到施工成败、施工质量和经济效益的关键所在。劲性骨架混凝土拱桥在施工中要进行多次体系转化，单元数量、截面组成逐步变化，是一种复杂的高次超静定结构。在施工架设中，结构挠度和应力变化幅度大，要使竣工后的拱轴线和各个截面内力符合设计要求是既重要又困难的任务。劲性骨架施工拱圈的控制方法在措施上分为：一类是外力平衡法，是指在施工中借助外加荷载的作用来使拱圈受力与变形得到调整改善，其中主要包括锚索加载法、水箱加载法和斜拉扣挂法等；另一类是无外水平衡法，是指在施工中通过合理安排拱圈形成过程以及通过其施工过程的调整来实现施工控制。2.3.5转体法施工拱圈转体法施工监控体系总的要求是
37、：通过对转动体系和施工过程进行分析，以及在施工过程中全程跟踪测量，为桥梁转体施工提供必要地监测数据，以确保整个转动体系的稳定和结构安全，确保拱圈线形和受力满足设计要求。2.4 派河大桥工程概况 本项目为环巢湖旅游大道的组成部分，是旅游大道的重要节点，派河大桥全长844米，桥跨布置为：3.0m（桥台）+11x30m（组合箱梁）+（54+130+54）m（钢箱拱桥）+9x30m（组合箱梁）+3.0m（桥台），主桥全长238米，为飞雁造型钢箱拱圈三跨下承式系杆拱桥。 从横断面上看，配合风撑效果，呈门式造型。桥梁结构上，为创新桥型，主桥全桥构成三跨连续受力体系，其中，主跨本身，为下承式系杆拱桥，系杆为
38、刚性与柔性组合系杆。总体来说，本桥属于梁拱组合体系桥梁。桥梁的效果图如图2.6所示：图2.6 派河大桥效果图2.4.1拱圈设计 拱圈为钢箱结构，在主跨处为拱式结构。拱圈下缘线为二次抛物线，矢跨比为1：4.拱圈上缘线为二次抛物线与圆弧形的组合线型，具体线型布置为，在跨中处为拱圈下缘线的偏移线，跨中拱圈高度为2.2m，靠近中墩处采用半径150米的反切圆弧对拱圈上缘线进行过渡，顺接边跨。中墩处的拱圈高度为5米，为突出全桥纤细特征，中墩处采用镂空处理，镂空后拱圈上下分叉均按2.2米高度控制，局部采用小半径圆弧进行过渡。横桥向，全桥有双片拱圈组成，拱圈间距25.5米。双片拱圈间通过两片组合起来的门式风撑
39、进行连接，保证拱圈的横向稳定性。单片拱圈主体部分拱圈高度为2.2米，拱脚处配合拱圈线型变化做加高处理。拱圈横向宽度为1.5米，宽度与系杆宽度一致。拱圈腹板厚度为20mm，顶板厚度为20mm，拱脚处顶板加厚至24mm。拱圈内部均采用I型加劲肋，加劲肋高度为170mm，钢板厚度为14mm，顶底板加劲肋间距为500mm，腹板加劲肋间距为600mm。拱箱内，顺桥向每隔3米设置一道横隔板，横隔板平面与拱轴线垂直，隔板厚度为20mm，隔板中心采用挖空处理，便于后期检修人员出入。图2.7 派河大桥四分之一结构2.4.2主跨桥面系设计 桥梁主跨桥面系采用正交异性钢桥面板结构形式。桥面板厚度为16mm，横桥向采
40、用高强度螺栓与钢纵梁（系杆）进行栓接。桥面板由4根I型小纵梁进行支撑，小纵梁梁高为1442mm，间距为5.1米，钢板厚度为20mm。小纵梁之间再设置U型加劲肋，U肋采用8毫米钢板压制而成的U型闭口肋，闭口肋顶宽300mm，高280mm，底宽170mm，闭口肋的间距为600mm。横梁采用整板式的横隔板，分普通横梁及吊杆区横梁两种，其中吊杆区横隔梁间距为6.0m，中间布置普通横梁，距吊杆区横隔板3m。横梁厚度均为14mm，吊杆与钢梁的锚固结构为全焊结构。主跨钢箱梁共分为主桥边跨部分采用钢箱梁结构形式。主墩处梁高为5米，通过23.5米的二次抛全焊结构。主跨钢箱梁共分为18个节段，节段的标准长度为6m
41、，拱脚处节段长度为8m。梁段间钢结构工地接缝均为焊接。主桥标准横断面如图2.8所示。图2.8 主桥标准横断面2.4.3边跨钢箱梁设计 主桥边跨部分采用钢箱梁结构形式。主墩处梁高为5米，通过23.5米的二次抛物线过渡段，向边墩方向过渡至2.2米梁高。横桥向为单箱七室结构。其中外侧两室宽度为1.5米，与主跨钢纵梁对接，向内分别为宽度4.35米的两个箱室，其余三个箱室腹板间距均为5.1米。箱梁内腹板均为厚度16mm的钢板，顶底板厚度均为16mm，局部加厚至24mm。箱梁底板和腹板均采用I型加劲肋，加劲肋高度为150mm，采用厚度12mm的钢板焊接，底板加劲肋间距为300mm，腹板为500mm。钢箱梁
42、顶板处采用U肋加劲，与主跨U肋对接。纵桥向每隔4米设一道横隔板，横隔板为厚度12mm的钢板，在腹板处断开。横隔板中间做挖空处理，并在挖空边缘做局部加劲。另外与横隔板间隔2米处，还需做一道横肋进行局部加劲，横肋为I型构造，高度为600mm，采用厚度为12mm的钢板焊接。2.4.5钢纵梁设计 本桥采用刚性与柔性组合系杆，继钢纵梁结构，作为主受力结构承受拱圈的水平推力，同时，也作为桥面系的加劲梁结构。钢纵梁梁高2.2米，宽1.5米。纵梁顶底板为24mm厚钢板，腹板为20mm厚钢板，钢纵梁顶底板均采用I型加劲肋，加劲肋高度为17mm，由直径14mm后钢板焊接而成。钢纵梁内设置四根体外预应力钢绞线，组成
43、结构的柔性系杆体系。2.4.6吊杆及系杆索吊杆直接承受来自钢桥的横载、汽车及人群等活载，是下乘式拱桥传力链中的重锚点，采用双侧吊杆，吊杆中心距为25.5m。吊索采用热挤聚乙烯高强度钢丝拉索。吊索上端直接锚在拱箱内横隔板上，考虑到疲劳、吊装及可更换性，吊索设计安全系数取值为2.5。桥梁系杆索由高强度低松弛镀锌预应力钢绞线制成，外包HEPE保护层。中跨系杆共8根，单侧4根，设在钢纵梁内，锚固在拱脚支座附近。钢绞线系杆索设计安全系数为2.5。2.5派河大桥施工方案2.5.1施工总体方案 本桥主钢梁位于11#- 14#墩，跨越派河长130米；两边边梁位于11#-12#墩和13#-14#墩之间，跨越派河
44、大堤,分别长54米的变截面箱形梁,吊装架设难度较大，考虑到变截面箱梁5米左右高运输非常困难，拟定采用板单元运输至桥位直接提升完成节段梁的安装焊接。安装时两边梁采用满堂支架方式进行架设，中间采用贝雷架及钢管搭设节段梁的纵向支承平台的方式进行架设。该施工方法结构受力体系简洁，所需设备少，搭设用支架用料少，安全简单，计算后决定钢箱梁架设施工用临时支墩跨距及规格尺寸（经计算确定）。 钢箱拱采用分节段工厂预制，待桥面系成型后，在桥位现场搭设临时支墩并铺设施工支架，利用汽车吊分段吊装架设就位后进行拼装、焊接、涂装施工。具体过程是：钢箱梁（拱）工厂加工完后，先根据分段在现场架设支架，用大型平板车运输节段至现
45、场，采用1台100t/ 220t吊车吊装，一次吊装不少于3个吊装段，共计 2x13 个吊装段，当一段梁架设安装完成后，进入下一节段梁的安装工位，最后安装风撑。表2-1 主桥钢箱梁及钢箱拱现场施工总体计划序号工序名称吊装及组焊时间1安装左SA1-SA3节段钢箱梁2013.5.21-6.152安装左SA4-SA6节段钢箱梁2013.6.16-7.93安装左SB1节段钢箱梁7.10-7.144安装左SB2节段钢箱梁7.15-7.195安装左SB3节段钢箱梁7.20-7.246安装左SB4节段钢箱梁7.25-8.17安装左SB5节段钢箱梁8.2-8.198安装SB6+右SB5节段钢箱梁8.20-9.1
46、59安装右SA1-SA3节段钢箱梁9.16-9.1910安装右SA4-SA6节段钢箱梁9.20-9.2511安装右SB1节段钢箱梁9.26-9.3012安装右SB2节段钢箱梁10.1-10.413安装右SB3+右SB4节段钢箱梁105-103014主桥钢箱梁全部完工103015钢箱拱临时支架施工2013.11.1-11.1516安装左右S0、S1节段钢箱拱11.16-11.2017安装左右S2、S2节段钢箱拱11.21-11.2518安装左右S3、S4节段钢箱拱11.26-11.2819安装左右S4、S5节段钢箱拱11.29-12.220安装左右S6、S7节段钢箱拱12.3-12.521安装左
47、右S8、S9节段钢箱拱12.6-12.822安装左右S10、S11节段钢箱拱12.8-12.1023安装合拢段S12、S13钢箱拱12.11-12.1524安装风撑12.16-12.3125钢箱拱的修磨及涂装2014.1.1-2014.1.202.5.2具体施工步骤2.5.2.1 桥面系吊装施工 桥面系吊装前应先考察地形，复测桥墩及支架各标高，按设计标高调整好上下左右空间绝对座标位置，并对支架进行加固固定，以此作为以后各节段钢箱梁就位时的标准点。吊装前应对桥墩纵横轴线、高程及制作的安装质量进行检查验收，合格后方可进行吊装。吊装前应先确认支架处地基及吊车站位的处地基承载能力，选用100吨(或50t履带吊)吊车一台，按吊装顺序站位依次进行吊装，桥面系总体吊装顺序为：右边SA1SB2，左边SA1SB6SB5，右SB3+SB4在公司拼装为整体拖拉至设计位置吊装至桥位。施工步骤如下所示： 第一步 ：复测11#、12#、13#、14#四个墩台上8个支座预埋板的水平度、中
