2015年一級建造師《專業(yè)工程管理與實務》復習資料（60）

　　一、鋼管混凝土拱橋施工方法

　　從施工技術看，我國鋼管混凝土拱橋的空鋼管拱肋架設由以往的滿堂支架上施工發(fā)展到無支架施工。主要有以下幾種方式：

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　　有支架施工方法就是在橋位處先按鋼管拱肋的設計線形和預留拱度值，拼裝好膺架，于膺架上就位拼裝、焊接成拱的施工方法。膺架可以采用滿堂式或分離式，或者兩種方式相結合。如三峽蓮沱大橋的兩邊跨、天津彩虹大橋等，均采用有支架施工法。

　　采用有支架施工時，膺架的基礎沉降、彈性和非彈性變形等應事先算出，并預留拱度，膺架頂部設置微調裝置，如：千斤頂、絲杠等，以便對拱肋的標高和平面位置進行調整。在拱肋吊裝過程中，應不斷觀測各支撐點的沉降，發(fā)現問題及時調整。

　?。ǘ┢睫D施工方法

　　平轉施工法就是將兩個拱圈分為兩個半拱，分別在兩岸偏離橋位的位置，利用山體、岸坡或引橋的橋墩設置膺架，拼裝拱肋和拱上立柱，形成半拱，然后水平轉體就位，再拼裝合龍段成拱。

　　近幾年來，平轉法在鋼管混凝土拱橋施工中應用不少，如：三峽的黃柏河大橋、江西德興太白橋、安陽文峰路立交橋以及貴州北盤江大橋等。轉體重量最大者為北盤江大橋，重達8100t，為鋼管混凝土拱橋轉體重量世界之最。由于通常利用兩岸山體設置拱肋膺架，因此，轉體角度大多在100°左右。如：北盤江大橋兩側分別為121°和113°；黃柏河大橋的南側是74°。當兩岸坡度較平緩時，可以利用引橋橋墩作為膺架。如：黃柏河、安陽文峰路立交橋等均轉體180°。

　?。ㄈ┴Q轉施工法

　　豎轉施工法就是先在拱頂附近將主拱圈一分為二，并以拱腳為旋轉中心，將設計拱軸線垂直向下旋轉一定角度，將拱頂合龍端置干地面或浮船上，這樣即可在較低的膺架上拼裝兩個半拱。待兩半拱拼裝完成后，由兩副墩頂扒稈分別將其拉起，在空中對接合龍。如：新安江望江大橋、三峽蓮沱大橋等均采用了豎轉吊裝施工技術。

　?。ㄋ模├|索吊裝法

　　纜索吊裝懸臂施工方法是我國修建大跨度拱橋的主要方法之一。當這種方法用于鋼管混凝土拱橋時，遇到的新考驗（當跨徑較大時，拱肋節(jié)段多、重量大）促使對它進行改造與創(chuàng)新。經過多年理論與實踐的結合，創(chuàng)立了千斤頂、鋼絞線斜拉扣掛懸臂拼裝和合龍松索技術，并得到廣泛的應用與發(fā)展。

　　每一段拱肋用纜索吊裝后，必須用扣索斜拉到塔架上，拱肋分段長度要考慮到起吊能力和扣索的拉力。千斤頂斜拉扣掛懸拼架設法在大跨徑鋼管混凝土拱橋施工中普遍采用。其主要優(yōu)點是：（1）采用強度高、承載力大、延伸量小、變形穩(wěn)定的鋼絞線作斜拉索，減小了架設過程中的不穩(wěn)定非彈性變形；（2）采用千斤張拉系統(tǒng)對斜拉索加卸拉力、收放索長，張拉能力大，行程控制精度高，索力調整靈活，錨固可靠；（3）斜拉扣掛體系自成系統(tǒng)，不受纜索吊裝系統(tǒng)干擾；（4）可以準確計算懸拼架設過程中各施工階段的索力、延伸量以及由此產生的大段接頭預抬高量，作為施工監(jiān)測適時控制的依據。

　　二、鋼管混凝土拱橋施工預拱度設置

　　鋼管混凝土拱橋在施工中，拱架承受荷載后將產生彈性變形和非彈性變形。另外，當拱肋安裝完畢，強度達到要求而卸落拱架后，拱肋由于承受自重、溫度變化及墩臺位移等因素影響，也要發(fā)生彈性下沉。這些因素將導致拱軸線發(fā)生變位，使最終的拱橋拱軸線無法符合設計要求。為了使拱圈的拱軸線符合設計要求，必須在拱肋上設置施工預拱度，以抵消上述可能發(fā)生的變形。預拱度的設置主要考慮以下主要因素：（1）主拱圈及拱上建筑自重；（2）主拱圈溫度變化；（3）鋼管內混凝土的收縮徐變；（4）墩臺水平位移。

　　三、鋼管混凝土拱橋的施工穩(wěn)定問題

　　拱橋作為壓彎構件，穩(wěn)定問題歷來受到重視，鋼管混凝土拱橋屬于自架設體系，施工穩(wěn)定問題更受到工程界重視，穩(wěn)定問題主要有鋼管骨架架設與合龍時的穩(wěn)定問題和后續(xù)加載過程的穩(wěn)定問題等。

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　　平衡分岔失穩(wěn)也稱分支點失穩(wěn)、第一類失穩(wěn)，是指結構到達臨界荷載時，除結構原來的平衡狀態(tài)理論上仍然可能外，出現第二個平衡狀態(tài)，即在同一個荷載點出現了平衡分岔現象。發(fā)生分支點失穩(wěn)時，拱肋在豎平面內拱軸線離開原來的以主要受壓為主的對稱變形，向反對稱的平面撓曲狀態(tài)轉化；或者拱軸線傾出豎平面之外，轉向空間彎扭的變形狀態(tài)，上述兩種現象都是由于拱的平衡狀態(tài)出現了分支，使原來的平衡狀態(tài)失去了穩(wěn)定性而轉向新的平衡狀態(tài)，統(tǒng)稱為第一類穩(wěn)定問題。拱的第一類穩(wěn)定問題在數學上是一個齊次方程的特征值問題。

　　（二）極值點失穩(wěn)

　　對于彎壓結構，其結構的撓度隨荷載而增加，處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)結構，隨著荷載的繼續(xù)增加，結構位移與荷載曲線出現極值點，沒有出現平衡的分岔點，構件彎曲變形的性質沒有改變，因此，稱為極值點失穩(wěn)，也稱為第二類失穩(wěn)。平衡分支的穩(wěn)定問題只是在理想情況下才能出現，實際工程問題中，由于構件都存在初始缺陷和偏心荷載，因此一般都表現為第二類失穩(wěn)，即極值點失穩(wěn)。發(fā)生第二類失穩(wěn)時，拱的平衡形式不再出現分支現象，拱肋進入彈塑性工作狀態(tài)，br—△曲線具有極值點，極值點荷載就是第二類穩(wěn)定的臨界荷載。拱的第二類失穩(wěn)是幾何非線性和材料非線性共同作用的結果。

　　實際拱橋的側傾失穩(wěn)大部分是發(fā)生在彈塑性變形范圍，即拱發(fā)生側向屈曲時結構的應力大于材料的彈性極限，鋼管混凝土拱橋中的鋼和混凝土的彈性模量將隨著應力大小而變化，這時，按彈性理論計算的拱橋側傾穩(wěn)定安全系數就有可能大大超過實際值。因而需要用彈塑性理論重新計算結構的穩(wěn)定安全系數?？紤]拱的大變形影響和材料彈塑性影響，按幾何非線性和材料非線性理論來求得拱橋的失穩(wěn)極限荷載是拱橋的壓潰荷載，因此，在這個意義上，當考慮材料非線性時，拱橋的穩(wěn)定問題與強度問題是一致的。面外側傾失穩(wěn)是大跨度鋼管混凝土拱橋失穩(wěn)的主要形式。

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