2010年一级建造师《专业工程管理与实务》复习资料（60）

　　一、钢管混凝土拱桥施工方法

　　从施工技术看，我国钢管混凝土拱桥的空钢管拱肋架设由以往的满堂支架上施工发展到无支架施工。主要有以下几种方式：

　　（一）有支架施工方法

　　有支架施工方法就是在桥位处先按钢管拱肋的设计线形和预留拱度值，拼装好膺架，于膺架上就位拼装、焊接成拱的施工方法。膺架可以采用满堂式或分离式，或者两种方式相结合。如三峡莲沱大桥的两边跨、天津彩虹大桥等，均采用有支架施工法。

　　采用有支架施工时，膺架的基础沉降、弹性和非弹性变形等应事先算出，并预留拱度，膺架顶部设置微调装置，如：千斤顶、丝杠等，以便对拱肋的标高和平面位置进行调整。在拱肋吊装过程中，应不断观测各支撑点的沉降，发现问题及时调整。

　　（二）平转施工方法

　　平转施工法就是将两个拱圈分为两个半拱，分别在两岸偏离桥位的位置，利用山体、岸坡或引桥的桥墩设置膺架，拼装拱肋和拱上立柱，形成半拱，然后水平转体就位，再拼装合龙段成拱。

　　近几年来，平转法在钢管混凝土拱桥施工中应用不少，如：三峡的黄柏河大桥、江西德兴太白桥、安阳文峰路立交桥以及贵州北盘江大桥等。转体重量最大者为北盘江大桥，重达8100t，为钢管混凝土拱桥转体重量世界之最。由于通常利用两岸山体设置拱肋膺架，因此，转体角度大多在100°左右。如：北盘江大桥两侧分别为121°和113°；黄柏河大桥的南侧是74°。当两岸坡度较平缓时，可以利用引桥桥墩作为膺架。如：黄柏河、安阳文峰路立交桥等均转体180°。

　　（三）竖转施工法

　　竖转施工法就是先在拱顶附近将主拱圈一分为二，并以拱脚为旋转中心，将设计拱轴线垂直向下旋转一定角度，将拱顶合龙端置干地面或浮船上，这样即可在较低的膺架上拼装两个半拱。待两半拱拼装完成后，由两副墩顶扒秆分别将其拉起，在空中对接合龙。如：新安江望江大桥、三峡莲沱大桥等均采用了竖转吊装施工技术。

　　（四）缆索吊装法

　　缆索吊装悬臂施工方法是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。当这种方法用于钢管混凝土拱桥时，遇到的新考验（当跨径较大时，拱肋节段多、重量大）促使对它进行改造与创新。经过多年理论与实践的结合，创立了千斤顶、钢绞线斜拉扣挂悬臂拼装和合龙松索技术，并得到广泛的应用与发展。

　　每一段拱肋用缆索吊装后，必须用扣索斜拉到塔架上，拱肋分段长度要考虑到起吊能力和扣索的拉力。千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法在大跨径钢管混凝土拱桥施工中普遍采用。其主要优点是：（1）采用强度高、承载力大、延伸量小、变形稳定的钢绞线作斜拉索，减小了架设过程中的不稳定非弹性变形；（2）采用千斤张拉系统对斜拉索加卸拉力、收放索长，张拉能力大，行程控制精度高，索力调整灵活，锚固可靠；（3）斜拉扣挂体系自成系统，不受缆索吊装系统干扰；（4）可以准确计算悬拼架设过程中各施工阶段的索力、延伸量以及由此产生的大段接头预抬高量，作为施工监测适时控制的依据。

　　二、钢管混凝土拱桥施工预拱度设置

　　钢管混凝土拱桥在施工中，拱架承受荷载后将产生弹性变形和非弹性变形。另外，当拱肋安装完毕，强度达到要求而卸落拱架后，拱肋由于承受自重、温度变化及墩台位移等因素影响，也要发生弹性下沉。这些因素将导致拱轴线发生变位，使最终的拱桥拱轴线无法符合设计要求。为了使拱圈的拱轴线符合设计要求，必须在拱肋上设置施工预拱度，以抵消上述可能发生的变形。预拱度的设置主要考虑以下主要因素：（1）主拱圈及拱上建筑自重；（2）主拱圈温度变化；（3）钢管内混凝土的收缩徐变；（4）墩台水平位移。

　　三、钢管混凝土拱桥的施工稳定问题

　　拱桥作为压弯构件，稳定问题历来受到重视，钢管混凝土拱桥属于自架设体系，施工稳定问题更受到工程界重视，稳定问题主要有钢管骨架架设与合龙时的稳定问题和后续加载过程的稳定问题等。

　　（一）分岔失稳

　　平衡分岔失稳也称分支点失稳、第一类失稳，是指结构到达临界荷载时，除结构原来的平衡状态理论上仍然可能外，出现第二个平衡状态，即在同一个荷载点出现了平衡分岔现象。发生分支点失稳时，拱肋在竖平面内拱轴线离开原来的以主要受压为主的对称变形，向反对称的平面挠曲状态转化；或者拱轴线倾出竖平面之外，转向空间弯扭的变形状态，上述两种现象都是由于拱的平衡状态出现了分支，使原来的平衡状态失去了稳定性而转向新的平衡状态，统称为第一类稳定问题。拱的第一类稳定问题在数学上是一个齐次方程的特征值问题。

　　（二）极值点失稳

　　对于弯压结构，其结构的挠度随荷载而增加，处于稳定平衡状态结构，随着荷载的继续增加，结构位移与荷载曲线出现极值点，没有出现平衡的分岔点，构件弯曲变形的性质没有改变，因此，称为极值点失稳，也称为第二类失稳。平衡分支的稳定问题只是在理想情况下才能出现，实际工程问题中，由于构件都存在初始缺陷和偏心荷载，因此一般都表现为第二类失稳，即极值点失稳。发生第二类失稳时，拱的平衡形式不再出现分支现象，拱肋进入弹塑性工作状态，br—△曲线具有极值点，极值点荷载就是第二类稳定的临界荷载。拱的第二类失稳是几何非线性和材料非线性共同作用的结果。

　　实际拱桥的侧倾失稳大部分是发生在弹塑性变形范围，即拱发生侧向屈曲时结构的应力大于材料的弹性极限，钢管混凝土拱桥中的钢和混凝土的弹性模量将随着应力大小而变化，这时，按弹性理论计算的拱桥侧倾稳定安全系数就有可能大大超过实际值。因而需要用弹塑性理论重新计算结构的稳定安全系数。考虑拱的大变形影响和材料弹塑性影响，按几何非线性和材料非线性理论来求得拱桥的失稳极限荷载是拱桥的压溃荷载，因此，在这个意义上，当考虑材料非线性时，拱桥的稳定问题与强度问题是一致的。面外侧倾失稳是大跨度钢管混凝土拱桥失稳的主要形式。