大跨拱辅梁桥：施工方法与控制策略的深度剖析

大跨拱辅梁桥：施工方法与控制策略的深度剖析一、引言1.1研究背景与意义在现代交通建设领域，大跨拱辅梁桥凭借其独特的结构优势和卓越的性能特点，占据着极为重要的地位。随着交通量的持续增长以及交通需求的日益多样化，对桥梁的跨越能力、承载能力和稳定性等方面提出了前所未有的高要求。大跨拱辅梁桥作为一种融合了拱桥和梁桥优点的新型桥梁结构形式，完美地顺应了这一发展趋势。大跨拱辅梁桥充分发挥了梁和拱两种结构形式的力学优势。在承受竖向荷载时，梁体主要承担弯矩，而拱肋则主要承受压力，二者通过吊杆的传力作用协同工作，共同分担荷载。这种协同工作机制有效地减小了梁体所承受的弯矩和剪力，进而能够降低梁体的截面高度，减轻结构自身重量。结构自重的减轻不仅有助于提高桥梁的跨越能力，使其能够跨越更宽的江河、更深的山谷等复杂地形，还能增强桥梁的整体刚度，提升桥梁在各种荷载作用下的稳定性。从美学角度来看，大跨拱辅梁桥造型优美，其独特的拱曲线与梁体线条相互映衬，为城市和自然景观增添了独特的魅力。在一些城市的标志性建筑或旅游胜地，大跨拱辅梁桥往往成为一道亮丽的风景线，提升了城市的整体形象和知名度。大跨拱辅梁桥在实际工程中也得到了广泛应用。在我国，京沪高速铁路镇江京杭运河特大桥主桥采用（90+180+90）m下承式连续梁拱组合结构，180m一跨跨越运河，既满足了通航需求，又避免了在水中设置深水墩，大幅减少了桩基、承台的施工费用以及施工期对航道的影响。钢管混凝土拱肋增强了中孔的整体竖向刚度和稳定性，使得中跨主梁的结构高度得以降低，进而降低了跨中桥面标高，缩短了引桥长度，显著降低了工程造价。又如新建徐盐铁路徐洪河特大桥跨徐沙河（100+200+100）m连续梁-拱，采用预应力混凝土连续梁与钢管混凝土加劲拱肋组合结构体系，该桥的建设对于完善区域铁路网、促进地区经济发展起到了关键作用。然而，大跨拱辅梁桥的施工过程极为复杂，涉及多个施工阶段和多种施工工艺。在施工过程中，梁体的悬臂浇筑、拱肋的安装、吊杆的张拉等环节都需要精确控制。而且，结构的内力和变形会随着施工进程不断变化，同时还受到材料性能、施工荷载、温度变化等多种因素的综合影响。一旦施工控制出现偏差，就可能导致结构内力和变形超出设计允许范围，严重影响桥梁的质量和安全，甚至可能引发工程事故。施工控制技术对于大跨拱辅梁桥的建设至关重要。其核心目的在于确保桥梁在施工过程中的安全性，使成桥后的结构内力和线形严格符合设计要求。通过施工控制，可以实时、精准地监测桥梁结构在施工过程中的内力和变形情况，并与理论计算值进行细致的对比分析，及时发现并纠正施工过程中出现的偏差。当实际值与预期值相差过大时，能够迅速启动检查程序，并采取相应的有效调整措施，如调整施工顺序、优化施工工艺、调整预应力张拉值等，从而有效避免事故的发生，保障桥梁施工的安全、顺利进行。精确的施工控制还能够保证桥梁在成桥后具有良好的线形和受力状态，满足设计所规定的承载能力和使用性能要求，为桥梁的长期安全运营奠定坚实基础。施工控制技术还可以为桥梁的运营维护提供重要的数据支持。在桥梁运营阶段，通过对施工控制过程中设置的长期监测点进行持续监测，可以及时掌握桥梁结构的工作状态，了解结构在长期荷载作用下的性能变化。这些数据对于评估桥梁的耐久性、制定合理的养护策略具有重要意义，有助于延长桥梁的使用寿命，提高桥梁的运营安全性和可靠性。深入研究大跨拱辅梁桥的施工方法与施工控制技术，对于推动桥梁工程领域的技术进步、提高桥梁建设水平具有不可忽视的理论和实际意义。它不仅能够为大跨拱辅梁桥的设计和施工提供科学、可靠的理论依据和技术支持，还能有效解决实际工程中遇到的各种技术难题，确保桥梁工程的质量和安全，促进我国交通基础设施建设的可持续发展。1.2国内外研究现状大跨拱辅梁桥施工方法与施工控制技术一直是桥梁工程领域的研究重点与热点，国内外众多学者和工程技术人员围绕这一课题展开了大量深入的研究与丰富的实践工作。在国外，早期桥梁施工控制的研究主要聚焦于简单桥梁结构。随着计算机技术和有限元理论的迅猛发展，为大跨拱辅梁桥施工控制技术的研究提供了强大且有力的工具。有限元软件如ANSYS、MIDAS等被广泛应用于桥梁结构的模拟分析，能够较为精准地计算桥梁在不同施工阶段的内力和变形。通过构建精细化的有限元模型，可对桥梁的施工过程进行数值模拟，预测施工过程中结构的受力和变形情况，为施工控制提供坚实可靠的理论依据。同时，一些先进的监测技术也在实际工程中得到了广泛应用，如光纤传感技术、GPS测量技术等。光纤传感技术能够实现对桥梁结构内部应力和应变的实时监测，具有精度高、抗干扰能力强等显著优点；GPS测量技术则能够实时获取桥梁结构的三维坐标信息，用于监测桥梁的变形情况。这些先进技术的应用，极大地提高了施工控制的精度和可靠性。例如，在某国外大跨拱辅梁桥项目中，通过ANSYS软件建立了详细的有限元模型，对施工过程中的关键阶段进行模拟分析，提前发现了潜在的结构风险点，并针对性地制定了施工控制方案。同时，采用光纤传感技术对拱肋和梁体的应力进行实时监测，确保施工过程中结构应力始终处于安全范围内，有效保障了桥梁的施工质量和安全。在国内，随着大跨拱辅梁桥的大量建设，施工控制技术的研究也取得了丰硕成果。学者们针对不同的施工方法和结构特点，开展了深入细致的研究。在梁体悬臂浇筑施工控制方面，通过对挂篮变形、预应力损失等关键因素的研究，提出了一系列切实可行的控制措施。例如，通过对挂篮进行预压试验，获取挂篮的弹性和非弹性变形参数，在施工过程中对挂篮的变形进行实时调整，有效保证了梁体的浇筑精度。在拱肋安装施工控制方面，研究人员针对不同的拱肋形式和安装方法，如缆索吊装、转体施工等，提出了相应的施工控制策略，确保拱肋在安装过程中的稳定性和准确性。在吊杆张拉施工控制方面，通过对吊杆张拉力的优化计算和实时监测，保证了吊杆张拉力的均匀性和准确性，使梁体和拱肋能够协同工作，共同承担荷载。例如，在京沪高速铁路镇江京杭运河特大桥主桥施工过程中，针对（90+180+90）m下承式连续梁拱组合结构的特点，采用了先进的施工控制技术。通过建立精细化的有限元模型，对梁体悬臂浇筑、拱肋安装、吊杆张拉等施工过程进行模拟分析，制定了详细的施工控制方案。在施工过程中，利用高精度的测量仪器对结构的线形和内力进行实时监测，及时调整施工参数，确保了桥梁的施工质量和安全。新建徐盐铁路徐洪河特大桥跨徐沙河（100+200+100）m连续梁-拱施工时，也采用了类似的施工控制技术，有效保证了桥梁的顺利建成。尽管国内外在大跨拱辅梁桥施工方法与施工控制技术方面取得了显著进展，但仍存在一些不足之处。在施工方法方面，部分施工工艺在复杂地质条件或特殊环境下的适应性有待进一步提高，施工效率和质量仍有提升空间。在施工控制技术方面，虽然现有的监测技术和计算方法能够满足大部分工程的需求，但对于一些复杂的结构体系和施工过程，如大跨度、高墩、复杂地质条件下的桥梁施工，仍存在监测精度不够高、计算模型不够准确等问题。对施工过程中多种因素的耦合作用研究还不够深入，如温度变化、混凝土收缩徐变、施工荷载等因素对结构内力和变形的综合影响，在施工控制中难以进行精确考虑。1.3研究内容与方法本文主要研究大跨拱辅梁桥的施工方法与施工控制，具体内容如下：大跨拱辅梁桥施工方法研究：对大跨拱辅梁桥常见的施工方法，如悬臂浇筑法、缆索吊装法、转体施工法等进行详细阐述，分析每种施工方法的工艺流程、技术要点、适用条件以及优缺点。结合实际工程案例，深入探讨在不同工程环境和结构要求下，如何合理选择施工方法，以确保施工的顺利进行和工程质量的保障。例如，通过对某大跨拱辅梁桥工程采用悬臂浇筑法施工的案例分析，研究悬臂浇筑过程中挂篮的设计与应用、节段施工的控制要点等。施工过程中的结构力学分析：利用有限元分析软件，建立大跨拱辅梁桥的精细化模型，对桥梁在不同施工阶段的结构内力和变形进行模拟计算。分析施工过程中梁体、拱肋、吊杆等主要构件的受力特性和变化规律，明确各施工阶段的关键受力部位和潜在风险点。通过模拟计算，为施工控制提供理论依据，如确定合理的施工顺序、施工荷载的分布等，以保证桥梁结构在施工过程中的安全性和稳定性。施工控制技术研究：研究大跨拱辅梁桥施工控制的原理、方法和流程，包括施工监测内容、监测点的布置、监测频率的确定等。分析施工过程中可能出现的误差因素，如材料性能的波动、施工荷载的变化、温度效应等，探讨如何对这些误差进行有效的预测、监测和调整。结合实际工程，研究如何根据监测数据对施工参数进行实时优化，确保桥梁结构的内力和线形符合设计要求。例如，通过对某工程施工过程中温度效应的监测与分析，提出相应的温度修正措施，以减小温度对桥梁结构变形的影响。施工控制案例分析：选取具有代表性的大跨拱辅梁桥工程作为案例，详细介绍其施工控制方案的制定与实施过程。对案例工程在施工过程中的监测数据进行深入分析，验证施工控制方法的有效性和可靠性。总结案例工程施工控制过程中的经验教训，为今后类似工程的施工控制提供参考和借鉴。本文将综合运用以下研究方法：文献研究法：广泛查阅国内外相关文献资料，包括学术论文、研究报告、工程案例等，全面了解大跨拱辅梁桥施工方法与施工控制的研究现状和发展趋势，为本文的研究提供理论基础和参考依据。数值模拟法：运用有限元分析软件，如ANSYS、MIDAS等，建立大跨拱辅梁桥的数值模型，对桥梁的施工过程进行模拟分析。通过数值模拟，预测桥梁在不同施工阶段的内力和变形情况，为施工控制提供理论指导。案例分析法：选取实际的大跨拱辅梁桥工程案例，深入研究其施工方法和施工控制过程。通过对案例工程的详细分析，总结成功经验和存在的问题，为本文的研究提供实践支持。现场监测法：在实际工程中，对大跨拱辅梁桥的施工过程进行现场监测，获取桥梁结构的内力、变形、温度等数据。通过对现场监测数据的分析，验证数值模拟结果的准确性，及时发现施工过程中出现的问题，并采取相应的措施进行调整。二、大跨拱辅梁桥概述2.1结构特点与分类大跨拱辅梁桥是一种融合了梁桥和拱桥结构特点的组合体系桥梁，其独特的结构形式使其在跨越能力、受力性能和美学效果等方面展现出显著优势。从结构组成来看，大跨拱辅梁桥主要由梁体、拱肋、吊杆和桥墩等部分构成。梁体作为主要的承重结构之一，在竖向荷载作用下主要承受弯矩和剪力。与传统梁桥相比，由于拱肋和吊杆的协同作用，大跨拱辅梁桥的梁体所承受的弯矩和剪力得以有效减小。拱肋则是大跨拱辅梁桥的另一关键承重结构，主要承受压力。拱肋的存在使得桥梁的跨越能力大幅提升，能够跨越更宽的河流、山谷等复杂地形。吊杆作为连接梁体和拱肋的传力构件，起着至关重要的作用。它将梁体所承受的部分荷载传递至拱肋，实现梁体与拱肋的协同工作，共同承担竖向荷载。桥墩则承担着将桥梁上部结构的荷载传递至地基的重要任务，为桥梁提供稳定的支撑。在受力性能方面，大跨拱辅梁桥充分发挥了梁和拱的力学优势。当桥梁承受竖向荷载时，梁体主要承担弯矩，通过自身的抗弯能力来抵抗荷载产生的弯曲作用；拱肋则主要承受压力，利用拱的承压特性将荷载传递至桥墩。吊杆的传力作用使得梁体和拱肋能够协同工作，共同分担荷载。这种协同工作机制有效地减小了梁体所承受的弯矩和剪力，降低了梁体的截面高度，减轻了结构自重，进而提高了桥梁的跨越能力和整体刚度。与同等跨径的梁桥相比，大跨拱辅梁桥的梁体截面高度通常可以降低20%-30%，结构自重可减轻15%-25%。大跨拱辅梁桥还具有良好的动力性能。由于其结构刚度较大，在动荷载作用下，如车辆行驶、风力作用等，桥梁的振动响应较小，能够保证行车的舒适性和安全性。其独特的结构形式使其在美学上也具有较高的价值，拱肋的曲线与梁体的直线相互映衬，造型优美，能够为城市和自然景观增添独特的魅力。大跨拱辅梁桥可以根据不同的标准进行分类。按照拱肋与梁体的相对位置，可分为上承式、中承式和下承式大跨拱辅梁桥。上承式大跨拱辅梁桥的拱肋位于梁体上方，桥面系位于拱肋之上。这种类型的桥梁具有结构整体性好、横向稳定性强等优点，适用于地质条件较好、对桥梁建筑高度有一定要求的场合。中承式大跨拱辅梁桥的拱肋位于梁体中部，桥面系部分位于拱肋之上，部分位于拱肋之下。其特点是造型美观，视野开阔，在城市桥梁和景观桥梁中应用较为广泛。下承式大跨拱辅梁桥的拱肋位于梁体下方，桥面系位于拱肋之下。这种类型的桥梁建筑高度较低，跨越能力较大，常用于跨越江河、山谷等对净空要求较高的场合。按照拱肋的材料不同，大跨拱辅梁桥又可分为钢管混凝土拱辅梁桥、钢筋混凝土拱辅梁桥和钢拱辅梁桥。钢管混凝土拱辅梁桥以钢管为外壳，内填混凝土，充分发挥了钢管和混凝土两种材料的优点。钢管可以约束混凝土的横向变形，提高混凝土的抗压强度和延性；混凝土则可以填充钢管，防止钢管发生局部屈曲，增强钢管的稳定性。这种类型的桥梁具有自重轻、强度高、施工方便等优点，在大跨拱辅梁桥中应用较为广泛。钢筋混凝土拱辅梁桥的拱肋采用钢筋混凝土材料，具有耐久性好、造价相对较低等优点，但自重较大，施工难度相对较高，一般适用于中小跨度的桥梁。钢拱辅梁桥的拱肋采用钢材制作，具有强度高、韧性好、施工速度快等优点，但钢材易腐蚀，需要进行专门的防腐处理，造价也相对较高，常用于大跨度、对结构性能要求较高的桥梁。2.2力学性能与优势大跨拱辅梁桥作为一种先进的桥梁结构形式，其力学性能独特且优势显著，在现代桥梁建设中展现出不可替代的价值。从力学性能角度来看，大跨拱辅梁桥在承受竖向荷载时，梁体和拱肋通过吊杆的连接协同工作。梁体主要承受弯矩作用，其抗弯性能是抵抗竖向荷载的关键。由于拱肋的存在，梁体所承受的部分荷载通过吊杆传递至拱肋，从而有效减小了梁体的弯矩和剪力。拱肋则主要承受压力，其承压性能得以充分发挥。拱肋的曲线形状使其能够将竖向荷载转化为轴向压力，并通过拱脚传递至桥墩和基础。这种受力方式使得拱肋能够利用材料的抗压强度，有效地承受较大的荷载。吊杆作为连接梁体和拱肋的传力构件，承担着将梁体荷载传递给拱肋的重要任务。吊杆的拉力分布均匀与否直接影响到梁体和拱肋的受力状态，因此在设计和施工中需要精确控制吊杆的张拉力。大跨拱辅梁桥的力学性能还体现在其良好的空间受力特性上。由于梁体和拱肋在空间上相互配合，形成了一个稳定的结构体系，能够有效地抵抗来自不同方向的荷载作用。在横向荷载作用下，梁体和拱肋通过横撑和吊杆的连接共同抵抗横向力，保证桥梁的横向稳定性。在纵向荷载作用下，梁体和拱肋协同工作，共同承担纵向力，确保桥梁的纵向刚度。大跨拱辅梁桥在跨越能力方面具有突出优势。与传统梁桥相比，大跨拱辅梁桥通过梁体和拱肋的协同作用，有效地减小了梁体所承受的弯矩和剪力，从而降低了梁体的截面高度和结构自重。结构自重的减轻使得桥梁能够跨越更大的跨度。根据相关研究和工程实践，同等条件下，大跨拱辅梁桥的跨越能力可比传统梁桥提高30%-50%。在一些大跨度桥梁建设中，大跨拱辅梁桥能够成功跨越千米级别的江河、峡谷等复杂地形，为交通建设提供了有力的支持。大跨拱辅梁桥的结构刚度也较大。由于拱肋的存在，桥梁的整体刚度得到了显著增强。在竖向荷载作用下，拱肋能够有效地限制梁体的竖向变形，使桥梁的竖向刚度大幅提高。在水平荷载作用下，拱肋和梁体共同抵抗水平力，增强了桥梁的横向和纵向刚度。这种较大的结构刚度使得大跨拱辅梁桥在承受各种荷载作用时，变形较小，能够保证桥梁的稳定性和安全性。在高速铁路桥梁建设中，大跨拱辅梁桥的较大结构刚度能够满足高速列车行驶对桥梁变形的严格要求，确保列车的平稳运行。大跨拱辅梁桥还具有良好的动力性能。由于其结构刚度较大，在动荷载作用下，如车辆行驶、风力作用等，桥梁的振动响应较小。这不仅能够保证行车的舒适性和安全性，还能减少桥梁结构的疲劳损伤，延长桥梁的使用寿命。在一些交通繁忙的城市桥梁和公路桥梁中，大跨拱辅梁桥的良好动力性能能够有效地减少车辆行驶对桥梁结构的影响，提高桥梁的运营效率。从经济性角度来看，大跨拱辅梁桥由于其跨越能力大、结构刚度好，可以减少桥墩的数量和基础的规模，从而降低工程造价。在跨越宽阔河流或山谷时，采用大跨拱辅梁桥可以避免在水中或复杂地形中设置过多的桥墩，减少了施工难度和工程成本。梁体截面高度的降低也减少了混凝土和钢材的用量，进一步降低了材料成本。三、大跨拱辅梁桥施工方法3.1基础施工基础是大跨拱辅梁桥的重要组成部分，其施工质量直接影响到桥梁的稳定性和安全性。大跨拱辅梁桥的基础形式主要有钻孔灌注桩基础和沉井基础等，不同的基础形式适用于不同的地质条件和工程要求。在施工过程中，需要根据具体情况选择合适的施工方法，并严格控制施工质量。3.1.1钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩是大跨拱辅梁桥基础施工中常用的一种方法，具有适应性强、施工噪音小、对周边环境影响小等优点。其施工流程较为复杂，需要严格按照规范操作，以确保施工质量。施工前的准备工作至关重要。首先要进行桩位测量放样，根据设计图纸，利用全站仪等测量仪器准确确定桩位的平面位置，并设置明显的标志。同时，要对场地进行平整，清除杂物，确保钻机能够平稳作业。对于位于水中的桩位，还需要搭建施工平台，平台应具有足够的强度和稳定性，以承受钻机和其他施工设备的重量。埋设护筒是钻孔灌注桩施工的关键环节之一。护筒一般采用钢板制作，其内径应大于桩径20-40mm，以保证钻孔过程中钻头能够顺利通过。护筒的埋设深度根据土质不同而有所差异，一般在1.5-2.0m之间。在埋设护筒时，应采用挖埋法或锤击法，确保护筒垂直、稳固，其中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒顶应高出地面0.2-0.3m，以防止杂物和地表水进入孔内。护筒埋设好后，要及时复核桩位，若有误差大于规范要求，则重新埋设。泥浆制备是钻孔灌注桩施工中不可或缺的一环。泥浆的主要作用是护壁、携渣和冷却钻头。泥浆一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按一定比例配制而成。在不同的地层条件下，需要调整泥浆的性能参数。在松散易塌地层中（如粉土、粉砂土层），泥浆密度应控制在1.30左右，粘度控制在20-25s，含砂率小于4%；在粘性土层中（如粉质粘土），泥浆密度可控制在1.25左右，粘度控制在18-22s，含砂率小于3%。在成孔过程中，要及时补充和调整泥浆，确保泥浆的性能符合要求。成孔施工是钻孔灌注桩施工的核心工序。在钻进过程中，要密切注意桩架的稳定情况，确保钻机机身牢固，不位移、不倾斜。钻机就位后，要及时调正底座的水平，使机架上部滑轮、转盘中心和桩位三点在同一直线上。开钻时，应采用低压、低速钻进，以保证钻孔的垂直度。根据不同的地质特点，合理控制钻进参数。在一般土层（主要指粘土层）中，可使用Ⅱ档（70转/分），适当减小钻压，加快钻进速度；在特殊情况下（主要指砂层土），应使用Ⅰ档（40转/分），适当增加钻压，减慢钻进速度。钻孔中的钻进速度和护壁泥浆的性能、指标要根据实际地层的土质情况而变化。在成孔过程中，要定期检查钻头的磨损情况，及时更换磨损严重的钻头。清孔是为了清除孔底沉渣，保证灌注桩的承载能力。清孔一般分为两次进行。第一次清孔在钻至桩基设计底部1-2m时进行，利用钻杆进行清孔，上下提动钻杆，有利于捣碎较大泥块，使较小的泥块随泥浆从孔口泛出。第一次清孔后，提出钻杆，测量孔深，并抓紧时间安放钢筋笼和砼导管，然后通过砼导管压入清浆，进行第二次清孔。清孔后孔内泥浆密度应控制在1.10-1.15，粘度控制在20-26s，含沙量小于3％，孔底沉渣小于100mm。二次清孔完毕后，均由专人测量孔深及孔底沉渣，如孔内泥浆各项指标不符合设计和规范要求，应重新进行清孔直至合格为止。钢筋笼制作与安装也是钻孔灌注桩施工的重要环节。钢筋应选用具有质量保证书、并通过抽样复检合格的钢筋。钢筋笼由专职钢筋工和持证电焊工上岗制作，钢筋的搭接长度、焊接质量等应符合设计和规范要求。钢筋笼的制作应保证其尺寸准确，箍筋间距均匀，主筋顺直。在钢筋笼安装前，要检查其外观质量，如有变形、损伤等情况，应及时进行修复。钢筋笼采用吊车吊放，在吊放过程中，要防止钢筋笼碰撞孔壁，确保其垂直下放。钢筋笼下放至设计标高后，应及时固定，防止其上浮或下沉。水下混凝土灌注是钻孔灌注桩施工的最后一道工序，也是确保灌注桩质量的关键。水下混凝土一般采用导管法灌注。在灌注前，要检查导管的密封性和连接牢固性，确保导管无漏水、漏气现象。导管的底部应距离孔底0.3-0.5m。灌注时，先在导管内放置隔水栓，然后将混凝土通过漏斗倒入导管内。当漏斗内的混凝土储存量满足首次灌注量要求时，迅速将隔水栓冲出，使混凝土灌注至孔底。在灌注过程中，要连续不断地灌注混凝土，确保导管内始终充满混凝土。同时，要密切关注导管内混凝土的高度和孔内泥浆的面高度，及时提升导管，防止导管埋入混凝土过深或过浅。导管的埋深一般控制在2-6m之间。灌注过程中，要注意混凝土的坍落度，一般控制在180-220mm之间，以保证混凝土的流动性和和易性。当混凝土灌注至设计标高以上0.5-1.0m时，可停止灌注。待混凝土终凝后，可将多余的混凝土凿除，确保桩顶混凝土质量。在钻孔灌注桩施工过程中，质量控制措施至关重要。要加强对原材料的检验，确保钢筋、水泥、砂、石等原材料的质量符合设计和规范要求。对每批进场的原材料，都要进行抽样检验，检验合格后方可使用。在施工过程中，要严格控制各项施工参数，如钻进速度、泥浆性能、清孔质量、钢筋笼制作与安装质量、水下混凝土灌注质量等。建立健全质量检验制度，加强对各施工工序的质量检验，每道工序完成后，都要进行自检、互检和专检，检验合格后方可进行下一道工序施工。对施工过程中出现的质量问题，要及时分析原因，采取有效的处理措施，确保工程质量。3.1.2沉井基础施工沉井基础是一种常用的深基础形式，具有整体性好、稳定性强、承载能力大等优点，适用于大跨拱辅梁桥在复杂地质条件下的基础施工。沉井基础的施工方法较为复杂，需要严格控制施工过程中的各个环节，以确保沉井的顺利下沉和封底质量。沉井施工前，首先要进行场地准备。如果沉井在陆地上施工，应平整场地，清除地面上的杂物和障碍物，确保沉井制作和下沉的场地条件良好。对于软土地基，还需要进行地基处理，如铺设砂垫层、灰土垫层等，以提高地基的承载力，防止沉井在制作和下沉过程中发生倾斜或不均匀沉降。如果沉井在水中施工，则需要修筑人工岛或采用浮式沉井施工。修筑人工岛时，应根据水流、地形等条件选择合适的位置和填筑材料，确保人工岛的稳定性和承载能力。浮式沉井施工则需要先在岸边或船上制作沉井，然后将其浮运至设计位置下沉。沉井的制作是沉井基础施工的重要环节。沉井一般采用钢筋混凝土结构，制作时可根据沉井的高度和重量，选择一次制作或分段制作。一次制作适用于沉井高度不大的情况，可简化施工程序，缩短作业时间。分段制作则适用于沉井高度较大的情况，可将沉井分成若干段，逐段制作和下沉。在制作沉井时，应先制作刃脚，刃脚是沉井的重要组成部分，其作用是减少下沉阻力，使沉井能够顺利切入土中。刃脚一般采用角钢或钢板制作，其底部应做成锋利的形状。刃脚制作完成后，再进行井壁的制作。井壁应具有足够的强度和刚度，以承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载。井壁的厚度根据沉井的尺寸和荷载大小确定，一般在0.5-1.5m之间。在井壁制作过程中，应注意钢筋的布置和混凝土的浇筑质量，确保井壁的强度和整体性。为了加强沉井的刚度，可在井壁内设置隔墙。隔墙将沉井分隔成多个施工井孔，便于挖土和下沉，同时也能增加沉井的稳定性。在井壁的适当位置还应设置凹槽，凹槽的作用是使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结，以传递基底反力。沉井制作完成后，即可进行下沉施工。沉井下沉的方法主要有排水下沉和不排水下沉两种。排水下沉适用于土质透水性较小或涌水量不大的情况。在排水下沉过程中，可采用人工挖土、机械挖土或水力冲土等方法。人工挖土适用于小型沉井或地质条件较为复杂的情况，施工人员在井内直接挖掘土体。机械挖土则适用于大型沉井，可采用抓斗、挖土机等机械设备进行挖土。水力冲土是利用高压水枪将土体冲散，然后通过泥浆泵将泥浆排出井外。在排水下沉过程中，要注意保持井内水位低于井外水位，防止土体坍塌。不排水下沉适用于土质透水性较大或涌水量较大的情况。在不排水下沉过程中，井内充满水，利用抓斗、吸泥机等机械设备在水下进行挖土。不排水下沉可避免土体坍塌和流砂现象的发生，但施工难度较大，需要配备专业的水下施工设备和技术人员。在沉井下沉过程中，下沉控制是关键环节。要密切关注沉井的下沉速度、垂直度和平面位置，及时调整挖土方式和顺序，确保沉井均匀下沉。沉井下沉速度应根据土质、沉井重量等因素合理控制，一般不宜过快或过慢。过快可能导致沉井倾斜或突沉，过慢则会影响施工进度。为了控制沉井的垂直度，可在沉井顶部设置观测点，采用经纬仪、水准仪等测量仪器实时监测沉井的倾斜情况。当发现沉井倾斜时，应及时采取纠偏措施，如在下沉较快的一侧减少挖土量，在下沉较慢的一侧增加挖土量，或采用在沉井外侧施加水平力等方法进行纠偏。沉井的平面位置也应严格控制，可通过在地面上设置控制点，采用全站仪等测量仪器定期测量沉井的平面位置，确保其符合设计要求。当沉井下沉到设计标高后，需要进行封底施工。封底是为了防止地下水渗入井内，确保沉井的稳定性和承载能力。封底一般采用混凝土封底，在封底前，要先对井底进行清理，清除井底的浮土、杂物等，使井底平整。然后在井底铺设一层碎石或砂垫层，以增加封底混凝土与井底的摩擦力。封底混凝土应具有良好的和易性和抗渗性，一般采用水下混凝土灌注的方法进行施工。在灌注封底混凝土时，要确保混凝土的灌注量和灌注高度，使封底混凝土能够充满整个井底，并与井壁紧密结合。封底混凝土灌注完成后，应进行养护，待混凝土达到设计强度后，再进行底板的施工。底板是沉井的重要组成部分，其作用是承受上部结构的荷载，并将荷载传递至地基。底板一般采用钢筋混凝土结构，在施工底板时，应注意钢筋的布置和混凝土的浇筑质量，确保底板的强度和整体性。3.2桥墩施工桥墩作为大跨拱辅梁桥的重要支撑结构，其施工质量直接关乎桥梁的整体稳定性与安全性。在桥墩施工过程中，涵盖模板搭建、钢筋绑扎、混凝土浇筑等多个关键环节，每个环节都需严格把控施工工艺与质量标准，以确保桥墩能够承受桥梁上部结构传来的巨大荷载。3.2.1模板搭建与钢筋绑扎模板搭建是桥墩施工的首要环节，直接影响桥墩的外观尺寸和表面质量。在搭建模板前，需依据桥墩的设计尺寸和形状，精确制作模板。模板材料通常选用钢模板或木模板，钢模板具有强度高、刚度大、周转次数多等优点，能有效保证桥墩的尺寸精度和表面平整度；木模板则具有制作方便、成本较低等特点，适用于一些形状复杂的桥墩部位。在实际工程中，可根据具体情况选择合适的模板材料。在搭建模板时，应严格按照施工方案进行操作。首先，在基础顶面准确测量放线，确定模板的安装位置。然后，将模板逐块组装，确保模板之间拼接紧密，无明显缝隙。模板的垂直度和水平度是关键控制指标，可采用经纬仪、水准仪等测量仪器进行实时监测和调整。在模板拼接处，可使用密封胶或海绵条进行密封处理，防止混凝土浇筑时漏浆。为增强模板的稳定性，需设置足够数量的支撑和拉杆。支撑应牢固可靠，能承受模板和混凝土的重量以及施工过程中的各种荷载。拉杆可采用对拉螺栓，其直径和间距应根据模板的受力情况进行合理设计，确保模板在混凝土浇筑过程中不发生变形。钢筋绑扎是桥墩施工的重要工序，对桥墩的承载能力和耐久性起着关键作用。钢筋应选用符合设计要求和国家标准的优质钢材，在使用前需进行检验和试验，确保其质量合格。钢筋的加工应严格按照设计图纸进行，包括钢筋的调直、切断、弯曲等。在钢筋弯曲时，应保证弯曲角度和弯曲半径符合设计要求，以确保钢筋在混凝土中能有效发挥其力学性能。在钢筋绑扎过程中，应先在模板内绑扎竖向钢筋，再绑扎水平钢筋。竖向钢筋的间距和数量应严格按照设计要求进行布置，确保其垂直度和位置准确。水平钢筋应与竖向钢筋牢固绑扎，形成稳定的钢筋骨架。钢筋的绑扎点应采用铁丝或焊接进行固定，铁丝绑扎时应拧紧，防止松动。焊接时应保证焊接质量，焊缝应饱满、无虚焊、无夹渣等缺陷。为保证钢筋的保护层厚度，应在钢筋与模板之间设置垫块。垫块可采用水泥砂浆垫块或塑料垫块，其强度应不低于桥墩混凝土的强度。垫块的间距应根据钢筋的直径和受力情况合理确定，一般不宜过大，以确保钢筋在混凝土中的位置稳定。在绑扎过程中，要注意钢筋的接头位置和连接方式。钢筋接头应相互错开，避免在同一截面集中出现。钢筋的连接方式可采用焊接、机械连接或绑扎连接，具体应根据钢筋的直径、受力情况和设计要求选择合适的连接方式。焊接连接时，应严格控制焊接工艺参数，确保焊接质量；机械连接时，应选用符合标准的连接套筒和连接设备，保证连接强度；绑扎连接时，应保证绑扎长度和绑扎质量，满足设计和规范要求。在模板搭建和钢筋绑扎完成后，应进行全面的质量检查。检查内容包括模板的尺寸、垂直度、平整度、密封性，钢筋的规格、数量、间距、位置、保护层厚度等。只有在各项检查指标均符合设计和规范要求后，方可进行下一工序的施工。3.2.2混凝土浇筑混凝土浇筑是桥墩施工的关键环节，直接影响桥墩的强度和耐久性。在浇筑前，需做好充分的准备工作。首先，对原材料进行严格检验，确保水泥、砂、石、外加剂等原材料的质量符合设计和规范要求。水泥应选用质量稳定、强度等级合适的水泥品种，砂应选用级配良好、含泥量低的中粗砂，石应选用质地坚硬、粒径符合要求的碎石。外加剂的种类和掺量应根据混凝土的性能要求和施工条件进行合理选择。对混凝土配合比进行严格设计和试配，确保混凝土的工作性能、强度和耐久性满足设计要求。混凝土的工作性能包括流动性、粘聚性和保水性，应根据施工工艺和现场条件进行调整。在试配过程中，应进行多次试验，优化配合比参数，确保混凝土在浇筑过程中能够顺利施工，且浇筑后能达到预期的强度和耐久性。在浇筑过程中，一般采用分层浇筑的方法，每层浇筑厚度应根据混凝土的坍落度、振捣设备的性能和结构特点合理确定，一般不宜超过300-500mm。分层浇筑可使混凝土充分振捣，避免出现漏振和过振现象，保证混凝土的密实度。在每层混凝土浇筑时，应控制好浇筑速度，避免混凝土堆积过高或过快，导致模板变形或混凝土出现裂缝。振捣是混凝土浇筑过程中的关键工序，应使用插入式振捣器进行振捣。振捣器的插入点应均匀布置，间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。振捣时，应快插慢拔，使振捣器在混凝土中充分振动，排出混凝土中的气泡，使混凝土密实。振捣时间应根据混凝土的坍落度和振捣效果合理确定，一般以混凝土表面不再出现气泡、泛浆为准。在振捣过程中，要注意避免振捣器碰撞模板、钢筋和预埋件，防止其移位或损坏。为保证混凝土的浇筑质量，在浇筑过程中还需注意以下事项。要控制好混凝土的浇筑温度，避免在高温或低温环境下浇筑混凝土。在高温环境下，混凝土的坍落度损失较快，容易出现裂缝，可采取降低原材料温度、对模板和钢筋洒水降温等措施；在低温环境下，混凝土的凝结时间延长，强度增长缓慢，可采取加热原材料、对混凝土进行保温等措施。要做好混凝土的养护工作，在混凝土浇筑完成后，应及时覆盖保湿养护，养护时间应根据混凝土的类型和环境条件合理确定，一般不少于7天。保湿养护可使混凝土在一定时间内保持湿润状态，有利于混凝土强度的增长和防止裂缝的产生。在养护期间，应定期对混凝土的强度进行检测，确保混凝土强度达到设计要求。要加强对混凝土浇筑过程的质量监控，安排专人对混凝土的坍落度、浇筑高度、振捣情况等进行实时监测，发现问题及时处理。对混凝土的浇筑过程进行详细记录，包括浇筑时间、浇筑部位、混凝土的配合比、坍落度、振捣情况等，以便后续查阅和质量追溯。3.3拱肋施工3.3.1缆索吊装法以某大跨拱辅梁桥工程为例，该桥主拱肋采用缆索吊装法施工。缆索吊装法施工流程如下：施工准备：在桥位附近选择合适的场地作为预制场，进行场地平整和硬化处理。根据设计要求，制作拱肋的模板和钢筋，并进行绑扎和安装。同时，在预制场设置龙门吊等起吊设备，以便将预制好的拱肋节段吊运至运输车上。缆索系统安装：在桥两岸合适位置搭建索塔，索塔高度和强度需根据拱肋的跨度、重量以及地形条件等因素进行设计和计算，确保其能够稳定支撑缆索系统。安装主索、牵引索、起重索等缆索，主索是承载拱肋节段的主要承重索，其规格和强度应满足拱肋节段的吊运要求。牵引索用于牵引起重小车，使其能沿主索移动，起重索则用于起重小车的动滑轮组升降，实现拱肋节段的垂直吊运。安装跑车、索鞍和锚碇等设备，跑车安装在主索上，是承载拱肋节段吊运的关键设备。索鞍设置在索塔顶部，用于改变缆索的方向，减少缆索的磨损。锚碇用于固定主索和其他缆索的一端，确保缆索系统的稳定性。对缆索系统进行调试和检查，确保各部件连接牢固，运行顺畅，各项性能指标符合设计要求。拱肋节段预制与运输：在预制场按照设计尺寸和要求进行拱肋节段的预制，严格控制混凝土的配合比、浇筑质量和养护条件，确保拱肋节段的强度和尺寸精度。预制好的拱肋节段通过龙门吊吊运至运输车上，采用平板拖车将拱肋节段运输至桥位附近的起吊点。在运输过程中，要采取相应的防护措施，防止拱肋节段受到碰撞和损坏。拱肋节段吊装：将运输至起吊点的拱肋节段通过起重索与跑车上的起吊设备连接，确保连接牢固可靠。启动牵引索和起重索，使起重小车沿主索移动，将拱肋节段吊运至桥位上方。在吊运过程中，要密切关注拱肋节段的姿态和位置，通过调整牵引索和起重索的速度和张力，确保拱肋节段平稳吊运。当拱肋节段吊运至设计位置后，缓慢下放拱肋节段，使其准确就位。在就位过程中，要使用测量仪器对拱肋节段的位置和高程进行实时监测，确保其符合设计要求。拱肋节段就位后，及时进行临时固定，可采用扣索将拱肋节段与已安装的拱肋或索塔进行连接，防止拱肋节段发生位移。按照上述步骤，从拱脚向拱顶依次对称吊装拱肋节段，直至完成整个拱肋的安装。在吊装过程中，要严格控制各拱肋节段的安装顺序和位置，确保拱肋的线形和内力符合设计要求。拱肋合龙：当拱肋节段吊装至拱顶附近时，进行拱肋合龙施工。合龙前，要对拱肋的线形和内力进行测量和调整，确保合龙段的尺寸和位置准确。在合龙段安装过程中，要采用精确的测量和定位方法，确保合龙段与两侧拱肋节段紧密连接。合龙段安装完成后，及时进行焊接或其他连接方式的处理，使拱肋形成一个整体。体系转换：拱肋合龙后，拆除扣索和临时支撑等临时结构，完成体系转换，使拱肋由施工状态转变为设计受力状态。在体系转换过程中，要密切关注拱肋的内力和变形变化，通过合理的拆除顺序和控制措施，确保拱肋的安全。缆索吊装法适用于峡谷或水深流急的河段上，或在通航的河流上需要满足船只顺利通行的情况。其具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工比较稳妥方便等优点。在施工过程中，需注意以下技术要点：缆索系统设计：根据拱肋的跨度、重量、地形条件等因素，合理设计缆索系统的各项参数，包括主索的规格、强度、垂度，索塔的高度、结构形式和基础承载力等。确保缆索系统能够安全、可靠地吊运拱肋节段。拱肋节段预制精度控制：在拱肋节段预制过程中，要严格控制模板的尺寸精度和混凝土的浇筑质量，确保拱肋节段的外形尺寸、混凝土强度和内部质量符合设计要求。加强对预制节段的养护，防止出现裂缝等质量问题。吊装过程控制：在拱肋节段吊装过程中，要密切关注缆索系统的运行状态、拱肋节段的姿态和位置。通过精确的测量和控制，确保拱肋节段准确就位。严格控制吊装速度，避免拱肋节段在吊运过程中发生晃动和碰撞。合龙施工控制：拱肋合龙是拱肋施工的关键环节，要在合龙前对拱肋的线形和内力进行精确测量和调整。选择合适的合龙温度和时间，采用合理的合龙工艺，确保合龙段的质量和拱肋的整体性能。安全措施：在缆索吊装施工过程中，要制定完善的安全措施，包括设置警示标志、加强现场管理、确保施工人员的安全防护等。定期对缆索系统和起吊设备进行检查和维护，及时发现和排除安全隐患。3.3.2转体施工法转体施工法的原理是在河流的两岸或适当的位置，利用地形使用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。其施工步骤如下：下转盘施工：首先进行基础施工，根据地质条件和设计要求，可采用钻孔灌注桩、沉井等基础形式。基础施工完成后，进行下转盘的浇筑。下转盘是转体施工的重要结构，其尺寸和强度应满足转体过程中的受力要求。在浇筑下转盘时，要准确安装球铰、滑道等转动装置。球铰是转体的核心部件，分为上球铰和下球铰，其表面应光滑，转动灵活。滑道用于辅助转体，可采用环形滑道或其他形式的滑道。在安装球铰和滑道时，要严格控制其平面位置、高程和水平度，确保转体的顺利进行。上转盘及拱肋施工：在完成下转盘施工后，进行上转盘的施工。上转盘与下转盘通过球铰连接，是转体结构的重要组成部分。在施工上转盘时，要预留好牵引索、平衡重等的安装位置。在已施工好的上转盘上，利用支架等设施进行拱肋的预制。拱肋的预制应严格按照设计要求进行，控制好混凝土的浇筑质量和钢筋的布置。在预制过程中，要注意设置临时支撑和固定措施，确保拱肋在施工过程中的稳定性。转体准备：在拱肋预制完成后，进行转体前的准备工作。检查转动体系各部位技术要求，确保球铰中心轴竖向垂直度满足1/1000的要求，下转盘定位准确，中心及水平测量均满足设计要求。解除临时支腿，切断连接钢筋，检查撑脚楔塞，确保转体结构能够自由转动。采用千斤顶、位移计测出悬臂两端不平衡重量，以沙袋或水箱调整两端重量，保持两端平衡。对牵引动力、转动体系、位控体系、防倾保险体系等进行全面检查，建立主墩转动角速度与悬臂端部转动线速度的关系，以便在转动过程中，把转动速度控制在预定范围内。转动时控制速度通常：角速度不宜大于0.01~0.02rad/min。转体施工：启动牵引系统，通过牵引索拉动上转盘，使拱肋绕球铰转动。在转体过程中，要密切关注转体结构的运行状态，包括转动速度、转动角度、结构变形等。利用测量仪器实时监测转体结构的位置和姿态，根据监测数据及时调整牵引索的拉力和转动速度，确保转体结构准确就位。合龙及体系转换：当拱肋转体到设计位置后，进行合龙施工。合龙前，要对拱肋的线形和内力进行测量和调整，确保合龙段的尺寸和位置准确。在合龙段安装过程中，要采用精确的测量和定位方法，确保合龙段与两侧拱肋紧密连接。合龙段安装完成后，及时进行焊接或其他连接方式的处理，使拱肋形成一个整体。完成合龙后，拆除临时支撑和转动装置，进行体系转换，使拱肋由施工状态转变为设计受力状态。在体系转换过程中，要密切关注拱肋的内力和变形变化，通过合理的拆除顺序和控制措施，确保拱肋的安全。转体施工法在大跨拱辅梁桥中具有诸多应用优势。可利用地形，方便预制，减少了在高空或复杂地形条件下的施工难度。施工不影响交通，对于跨越交通繁忙的道路、河流等情况具有显著优势。施工设备少，装置简单，能节省施工用料，降低工程造价。施工工序相对简单，施工速度快，可有效缩短工期。转体施工法能较好地克服在高山峡谷、水深流急和经常通航的河道架设大跨度构造物的困难。3.3.3悬臂浇筑法悬臂浇筑法的施工过程如下：在桥墩顶部首先浇筑0号块，0号块是悬臂浇筑施工的起始段，其长度和结构尺寸通常较大，一般采用支架现浇的方法进行施工。在浇筑0号块时，需要搭建钢管桩支架等支撑结构，支架应具有足够的强度、刚度和稳定性，以承受0号块的混凝土重量和施工荷载。在支架上铺设底模、侧模，绑扎钢筋，安装预应力管道等，然后进行混凝土浇筑。混凝土浇筑完成后，进行养护，确保混凝土强度达到设计要求。在0号块上拼装挂篮，挂篮是悬臂浇筑施工的关键设备，它是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，锚固悬挂在已施工梁段上。挂篮的类型有多种，如三角挂篮、菱形挂篮等。以三角挂篮为例，它由主桁架系统、走行系统、锚固系统、吊挂系统、工作平台系统、模板系统六大部分组成。主桁架系统是挂篮的主要承重结构，由三角形主桁架及前上横梁组成，其杆件均为型钢焊接而成。走行系统主要由导链、走行轨道、内模及外模走行梁、前滑座、后钩座等组成，用于挂篮的移动。锚固系统分为主桁架的锚固和平台系统的锚固两部分，主桁架用φ32精扎螺纹钢筋锚固在箱梁上，平台系统前端通过精轧螺纹吊杆和吊带锚固在前上横梁上，确保挂篮在施工过程中的稳定性。吊挂系统主要由精轧螺纹吊杆、吊带、小型分配梁、调节千斤顶等组成，用以支撑平台系统，将其荷载传递给主承重系统，并通过操作千斤顶调节吊杆螺帽，以调节平台标高。工作平台系统主要由前下横梁、后下横梁、底模花架等组成，为施工人员提供作业平台。模板系统由内模、侧模、底模组成，用于混凝土的成型。挂篮拼装完成后，进行加载试验，通过加载试验可以检验挂篮的强度、刚度和稳定性，同时获取挂篮在不同荷载作用下的变形数据，为后续施工提供依据。完成挂篮拼装和加载试验后，进行1号块等梁段的悬臂浇筑施工。在挂篮上进行模板安装、钢筋绑扎、预应力管道安装等工作，各项工作应严格按照设计要求和施工规范进行。钢筋的规格、数量、间距等应符合设计要求，预应力管道的位置应准确，固定牢固，防止在混凝土浇筑过程中发生位移。进行混凝土浇筑，混凝土应具有良好的和易性、流动性和保水性，以确保浇筑质量。在浇筑过程中，应采用分层浇筑、振捣密实的方法，避免出现漏振和过振现象。一般按照“对称、平衡、同步进行”的原则，沿梁高方向先底板，再横隔板和腹板，后顶板的浇筑方法，采用分层、斜向推进的浇筑工艺，分层厚度一般为30cm左右。两端应对称浇筑混凝土，如混凝土泵送有困难而难以实现时，应控制两端混凝土灌注不平衡重不超过设计允许范围。混凝土浇筑完成后，进行养护，养护时间应根据混凝土的类型和环境条件确定，一般不少于14天。在养护期间，要保持混凝土表面湿润，防止混凝土出现干裂等质量问题。当混凝土强度达到设计要求后，进行预应力张拉和压浆作业。预应力张拉应按照设计要求的张拉顺序和张拉力进行，确保预应力施加准确。张拉完成后，及时进行压浆，压浆应饱满、密实，以保证预应力筋与混凝土之间的粘结力。完成一个梁段的施工后，挂篮前移，进行下一个梁段的施工，如此循环，直至完成悬臂浇筑施工。在挂篮前移过程中，要确保挂篮的稳定性，防止发生倾覆等安全事故。在悬臂浇筑施工过程中，挂篮设计是关键环节之一。挂篮质量与梁段混凝土的质量比宜控制在0.3～0.5之间，特殊情况下也不应超过0.7。挂篮总重应控制在设计限重之内，允许最大变形（包括吊带变形的总和）为20mm。施工时、行走时的抗倾覆安全系数为2，自锚固系统的安全系数为2，斜拉水平限位系统安全系数为2，上水平限位安全系数为2。挂篮所使用的材料必须可靠，有疑问时应进行材料力学性质试验。挂篮试拼后，必须进行荷载试验。挂篮支承平台除要有足够的强度外，还应有足够的平面尺寸，以满足梁段的现场作业需要。变形控制也是悬臂浇筑施工中的重要内容。在施工过程中，由于混凝土的浇筑、预应力的施加、温度变化等因素的影响，梁体会发生变形。为了保证梁体的线形符合设计要求，需要采取有效的变形控制措施。在施工前，应通过有限元分析等方法对梁体在各个施工阶段的变形进行预测，根据预测结果设置预拱度。在施工过程中，要加强对梁体变形的监测，定期测量梁体的高程和轴线位置，及时发现变形异常情况。根据监测数据，对挂篮的标高和位置进行调整，确保梁体的变形在允许范围内。同时，要考虑混凝土的收缩、徐变等因素对梁体变形的长期影响，在设计和施工中采取相应的措施进行控制。3.4辅梁施工3.4.1预制构件制作辅梁预制构件的制作工艺直接影响到其质量和性能，进而关系到整个大跨拱辅梁桥的结构安全和使用功能。在预制构件制作过程中，需严格把控每一个环节，确保预制构件符合设计要求。首先是原材料的选择与检验。优质的原材料是保证预制构件质量的基础。水泥应选用强度等级高、稳定性好的品种，其质量需符合相关国家标准。例如，普通硅酸盐水泥的强度等级不应低于42.5，其凝结时间、安定性等指标应满足规范要求。砂应选用级配良好、含泥量低的中粗砂，含泥量一般不应超过3%。石应选用质地坚硬、粒径符合要求的碎石，针片状颗粒含量不宜超过15%。钢筋应选用具有质量保证书、并通过抽样复检合格的钢筋，其抗拉强度、屈服强度等力学性能指标应符合设计要求。对每批进场的原材料，都要按照规定的检验频率和检验项目进行严格检验，检验合格后方可使用。对于水泥，要检验其强度、凝结时间、安定性等；对于砂和石，要检验其颗粒级配、含泥量、泥块含量等；对于钢筋，要检验其拉伸性能、弯曲性能、重量偏差等。模板制作与安装也是关键环节。模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，以保证预制构件的形状、尺寸准确。模板材料可选用钢模板或木模板，钢模板具有精度高、周转次数多等优点，适用于大规模生产；木模板则具有制作方便、成本较低等特点，适用于一些形状复杂的构件。在制作模板时，要严格按照设计图纸进行加工，确保模板的尺寸精度。模板的拼接应紧密，缝隙不应大于2mm，以防止漏浆。在安装模板时，要保证模板的垂直度和水平度，垂直度偏差不应超过3mm，水平度偏差不应超过5mm。模板安装完成后，要进行验收，验收合格后方可进行下一道工序。钢筋加工与绑扎需严格按照设计要求进行。钢筋的调直、切断、弯曲等加工工序应符合规范要求。钢筋的弯曲半径应满足设计和规范要求，对于HPB300钢筋，其末端应做180°弯钩，弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3倍；对于HRB400及以上等级的钢筋，其弯曲半径不应小于钢筋直径的4倍。在钢筋绑扎过程中，应先绑扎主筋，再绑扎箍筋，确保钢筋的间距和位置准确。钢筋的绑扎点应采用铁丝或焊接进行固定，铁丝绑扎时应拧紧，防止松动。焊接时应保证焊接质量，焊缝应饱满、无虚焊、无夹渣等缺陷。为保证钢筋的保护层厚度，应在钢筋与模板之间设置垫块。垫块可采用水泥砂浆垫块或塑料垫块，其强度应不低于预制构件混凝土的强度。垫块的间距应根据钢筋的直径和受力情况合理确定，一般不宜大于1m，以确保钢筋在混凝土中的位置稳定。混凝土浇筑与养护对预制构件的质量有着重要影响。混凝土应具有良好的和易性、流动性和保水性，以确保浇筑质量。在浇筑前，要检查模板、钢筋和预埋件的安装情况，确保其符合设计要求。浇筑时，应采用分层浇筑、振捣密实的方法，每层浇筑厚度不宜超过300mm。振捣时，应使用插入式振捣器，振捣器的插入点应均匀布置，间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。振捣时间应根据混凝土的坍落度和振捣效果合理确定，一般以混凝土表面不再出现气泡、泛浆为准。在浇筑过程中，要注意避免振捣器碰撞模板、钢筋和预埋件，防止其移位或损坏。混凝土浇筑完成后，应及时进行养护。养护方法可采用自然养护或蒸汽养护，自然养护时，应保持混凝土表面湿润，养护时间一般不少于7天；蒸汽养护时，应控制好升温速度、恒温温度和降温速度，升温速度不宜超过15℃/h，恒温温度不宜超过60℃，降温速度不宜超过10℃/h。在预制构件制作过程中，质量检测与控制至关重要。要建立健全质量检验制度，加强对各施工工序的质量检验，每道工序完成后，都要进行自检、互检和专检，检验合格后方可进行下一道工序施工。对预制构件的外形尺寸、混凝土强度、钢筋保护层厚度等进行严格检测。外形尺寸的允许偏差应符合设计和规范要求，如长度偏差不应超过±5mm，宽度偏差不应超过±3mm，高度偏差不应超过±3mm。混凝土强度应按照规定的抽样频率进行检验，确保其达到设计强度等级。钢筋保护层厚度的允许偏差为±5mm。对施工过程中出现的质量问题，要及时分析原因，采取有效的处理措施，确保预制构件的质量。3.4.2现场安装辅梁现场安装是大跨拱辅梁桥施工的重要环节，其施工方法的合理性以及安装过程中的定位与连接技术的准确性，直接关系到桥梁的结构稳定性和整体性能。在现场安装前，需进行充分的准备工作。对预制构件进行全面检查，包括构件的外形尺寸、混凝土强度、钢筋保护层厚度等，确保构件质量符合设计要求。对于外形尺寸，长度偏差应控制在±10mm以内，宽度偏差控制在±5mm以内，高度偏差控制在±5mm以内。混凝土强度应达到设计强度的100%，钢筋保护层厚度的允许偏差为±5mm。对施工现场进行清理和平整，确保安装场地具备良好的条件。在安装现场设置测量控制点，以便准确控制辅梁的位置和高程。准备好安装所需的机械设备，如起重机、吊车等，并对其进行调试和检查，确保设备性能良好，运行安全可靠。在吊运过程中，要严格按照操作规程进行操作，确保吊运安全。根据辅梁的重量和尺寸，选择合适的吊运设备和吊具。吊运设备的起吊能力应大于辅梁的重量，并留有一定的安全余量。吊具应具有足够的强度和可靠性，如钢丝绳的破断拉力应大于吊运荷载的5倍。在吊运过程中，要保持辅梁的平衡，避免发生倾斜和晃动。设置专人指挥吊运作业，指挥信号应明确、准确，确保吊运过程顺利进行。在吊运过程中，要注意避免辅梁与周围物体发生碰撞，确保吊运安全。定位技术是辅梁现场安装的关键。采用全站仪等测量仪器，根据预先设置的测量控制点，对辅梁进行精确的定位。在定位过程中，要控制辅梁的平面位置和高程。平面位置的偏差应控制在±10mm以内，高程的偏差应控制在±15mm以内。在定位过程中，可采用定位销、定位板等辅助工具，确保辅梁的位置准确。对于一些高精度要求的桥梁，还可采用GPS测量技术进行定位，提高定位的精度和效率。在定位完成后，要对辅梁的位置进行复核，确保定位准确无误。连接技术也是辅梁现场安装的重要环节。辅梁之间的连接方式主要有焊接、螺栓连接和现浇混凝土连接等。焊接连接时，应选择合适的焊接材料和焊接工艺，确保焊接质量。焊接材料的强度应与被焊接钢材的强度相匹配，焊接工艺参数应根据焊接材料和钢材的性能进行调整。焊接完成后，应对焊缝进行外观检查和无损检测，外观检查应无裂纹、气孔、夹渣等缺陷，无损检测可采用超声波探伤或射线探伤等方法，确保焊缝质量符合设计要求。螺栓连接时，应选择合适的螺栓规格和拧紧力矩，确保连接牢固。螺栓的规格应根据辅梁的受力情况进行选择，拧紧力矩应按照设计要求进行控制，一般可采用扭矩扳手进行拧紧。在拧紧螺栓时，应按照一定的顺序进行，确保螺栓受力均匀。现浇混凝土连接时，应在连接部位设置钢筋骨架，并浇筑高强度等级的混凝土，确保连接部位的强度和整体性。钢筋骨架的布置应符合设计要求，混凝土的浇筑应振捣密实，养护时间应不少于7天。在连接完成后，要对连接部位进行检查，确保连接牢固可靠。在辅梁现场安装过程中，质量控制至关重要。要加强对安装过程的质量检查，对吊运、定位和连接等环节进行严格把控。建立质量检验制度，对安装完成的辅梁进行全面检查，包括位置、高程、连接质量等。对检查中发现的问题，要及时进行整改，确保安装质量符合设计要求。加强对施工人员的培训和管理，提高施工人员的质量意识和操作技能，确保安装工作的顺利进行。四、大跨拱辅梁桥施工控制4.1施工控制的目的与意义大跨拱辅梁桥施工控制的核心目的在于确保桥梁在整个施工过程中的安全性，并保证成桥后的结构内力和线形与设计预期高度契合。大跨拱辅梁桥的施工是一个极为复杂且动态变化的过程，涉及多个施工阶段和多种施工工艺的协同作业。在施工过程中，桥梁结构的受力状态和几何形状会随着施工步骤的推进而不断发生变化，同时还受到材料性能、施工荷载、温度变化等多种因素的综合影响。这些因素的不确定性和复杂性使得施工过程中桥梁结构的实际状态与理论设计状态之间容易出现偏差。如果不能对这些偏差进行及时、有效的监测和控制，就可能导致结构内力和变形超出设计允许范围，进而严重影响桥梁的质量和安全。施工控制对大跨拱辅梁桥质量和安全的重要意义体现在多个关键方面。施工控制能够保障施工过程的安全性。在施工过程中，通过实时监测桥梁结构的内力和变形情况，并与理论计算值进行精确对比分析，可以及时察觉结构的异常状态。当发现实际内力或变形接近或超过设计允许的安全阈值时，能够迅速采取有效的调整措施，如调整施工顺序、优化施工工艺、增加临时支撑等，从而避免结构发生失稳或破坏等严重安全事故。在拱肋施工中，若通过监测发现拱肋某部位的应力异常增大，接近材料的屈服强度，此时可以暂停施工，分析原因，通过调整拱肋节段的安装顺序或增加临时支撑来降低该部位的应力，确保施工安全。施工控制有助于保证成桥后的结构内力和线形符合设计要求。精确的施工控制能够对施工过程中的各种误差因素进行有效的预测、监测和调整。在梁体悬臂浇筑施工中，通过对挂篮变形、预应力损失等因素的实时监测和精确计算，可以及时调整挂篮的标高和预应力张拉值，使梁体的线形和内力在每个施工阶段都能与设计值保持一致。这样在成桥后，桥梁的结构内力分布合理，线形顺畅，能够满足设计所规定的承载能力和使用性能要求，为桥梁的长期安全运营奠定坚实基础。如果施工控制不到位，梁体可能出现过大的下挠或上拱，导致桥面不平整，影响行车舒适性和安全性，同时也会使结构内力分布不均，降低桥梁的承载能力和耐久性。施工控制还能够为桥梁的运营维护提供重要的数据支持。在施工控制过程中，会在桥梁结构的关键部位设置长期监测点，这些监测点在桥梁运营阶段将继续发挥作用。通过对这些监测点的持续监测，可以实时掌握桥梁结构的工作状态，了解结构在长期荷载作用下的性能变化。这些数据对于评估桥梁的耐久性、预测结构的剩余寿命、制定合理的养护策略具有重要意义。通过对桥梁结构的应力、变形等数据的长期监测和分析，可以及时发现结构的潜在病害，如裂缝的发展、材料的疲劳损伤等，从而采取相应的维修措施，延长桥梁的使用寿命，提高桥梁的运营安全性和可靠性。4.2施工控制的主要内容4.2.1线形控制线形控制是大跨拱辅梁桥施工控制的关键内容之一，其目的在于确保桥梁在施工过程中以及成桥后的线形精准符合设计要求，这对于保证桥梁的结构安全、行车舒适性以及整体美观性都有着重要意义。在大跨拱辅梁桥的施工过程中，梁体、拱肋等主要构件的线形会受到多种因素的综合影响。材料特性的不确定性是一个重要因素，例如混凝土的弹性模量、收缩徐变特性等可能与设计取值存在偏差，这会导致梁体和拱肋在受力后的变形与理论计算值不一致。施工荷载的变化也会对构件线形产生影响，施工过程中的人员、设备重量以及临时荷载的施加位置和大小的不确定性，都可能使结构的受力状态发生改变，进而影响其线形。温度变化是一个不可忽视的因素，桥梁结构在不同季节、不同时段会受到温度的作用，产生热胀冷缩现象，这种温度变形会导致梁体和拱肋的线形发生变化。在夏季高温时段，梁体可能会因温度升高而伸长，拱肋也可能会因温度不均匀分布而产生挠曲变形。为了有效保证桥梁在施工过程中的线形符合设计要求，需要综合运用多种方法和技术。有限元分析是一种重要的手段，通过建立精确的有限元模型，能够对桥梁在各个施工阶段的结构内力和变形进行模拟计算。在建立模型时，需要准确输入材料参数、结构几何尺寸、施工荷载等信息，以确保模拟结果的准确性。通过有限元分析，可以预测桥梁在不同施工阶段的线形变化，为施工控制提供理论依据。在某大跨拱辅梁桥的施工控制中，利用有限元软件建立了详细的模型，对梁体悬臂浇筑、拱肋安装等施工过程进行模拟，预测出各阶段梁体和拱肋的变形情况，为后续的施工控制提供了重要参考。实时监测技术在线形控制中也起着关键作用。采用全站仪、水准仪、GPS等测量仪器，对桥梁结构的关键部位进行实时监测，可以获取结构的实际线形数据。全站仪能够精确测量结构的平面位置和角度，水准仪可以测量结构的高程，GPS则可以实现对结构的三维定位。通过实时监测，可以及时发现结构线形的偏差，并采取相应的调整措施。在某大跨拱辅梁桥的施工过程中，利用全站仪对拱肋节段的安装位置进行实时监测，当发现某节段拱肋的平面位置偏差超出允许范围时，及时调整了吊装设备的位置，确保了拱肋的安装精度。在实际施工中，还可以采用预拱度设置的方法来控制线形。根据有限元分析结果和施工经验，在施工过程中对梁体和拱肋设置合理的预拱度，以抵消施工过程中产生的变形，使成桥后的线形符合设计要求。预拱度的设置需要综合考虑多种因素，如结构自重、施工荷载、混凝土收缩徐变、温度变化等。在某大跨拱辅梁桥的施工中，通过对各种因素的分析计算，确定了梁体的预拱度值，并在施工过程中严格按照预拱度值进行立模和施工，有效保证了梁体的成桥线形。数据处理与分析也是线形控制的重要环节。对监测数据进行及时、准确的处理和分析，能够判断结构线形的变化趋势，找出偏差产生的原因，并为调整措施的制定提供依据。通过建立数据处理和分析系统，对监测数据进行实时采集、存储和分析，能够实现对桥梁结构线形的动态监控。在某大跨拱辅梁桥的施工控制中，建立了数据处理和分析系统，对监测数据进行实时分析，当发现梁体线形出现异常变化时，通过数据分析找出了是由于挂篮变形过大导致的，及时对挂篮进行了调整和加固，保证了梁体的施工质量。4.2.2应力控制应力控制在大跨拱辅梁桥施工控制中占据着核心地位，它对于确保桥梁结构在施工过程中的安全性以及成桥后的正常使用性能起着决定性作用。在大跨拱辅梁桥的施工过程中，梁体、拱肋等主要构件会承受复杂多变的荷载作用，导致其内部应力状态不断发生变化。这些应力状态的变化不仅会影响结构的变形，还可能引发结构的局部破坏或整体失稳，因此，必须对结构的应力进行严格控制。应力控制的原理基于结构力学和材料力学的基本理论。根据结构力学原理，通过对桥梁结构进行力学分析，建立结构的力学模型，求解在各种荷载作用下结构的内力分布。在建立力学模型时，需要考虑结构的几何形状、边界条件、材料特性等因素。根据材料力学原理，将结构的内力转化为应力，通过对材料的力学性能参数（如弹性模量、屈服强度、极限强度等）的分析，判断结构的应力是否处于安全范围内。在某大跨拱辅梁桥的施工控制中，利用结构力学和材料力学的理论，建立了桥梁结构的力学模型，计算出在施工荷载作用下梁体和拱肋的内力和应力分布，为应力控制提供了理论基础。为了实现对应力的有效监测，需要采用一系列先进的监测方法。电阻应变片是一种常用的应力监测传感器，它通过将应变片粘贴在结构表面，当结构受力发生变形时，应变片的电阻值会随之发生变化，通过测量电阻值的变化可以计算出结构的应变，进而根据材料的弹性模量计算出应力。光纤光栅传感器则是利用光纤光栅的波长对温度和应变的敏感特性，通过测量光纤光栅的波长变化来获取结构的应变和温度信息，从而计算出应力。在某大跨拱辅梁桥的施工中，在拱肋关键部位粘贴了电阻应变片，同时安装了光纤光栅传感器，实现了对拱肋应力的实时监测。在施工过程中，根据应力监测结果调整施工工艺是确保结构安全的关键措施。当监测到结构某部位的应力接近或超过设计允许值时，需要立即分析原因并采取相应的调整措施。如果是由于施工荷载过大导致的应力超标，可以通过调整施工顺序，合理安排施工荷载的施加时间和大小，避免结构在某一时刻承受过大的荷载。在梁体悬臂浇筑施工中，当发现某一梁段的应力过大时，可以暂停该梁段的施工，先施工其他梁段，待结构的受力状态稳定后再继续施工。如果是由于施工工艺不合理导致的应力异常，如挂篮变形过大、拱肋节段安装偏差等，可以对施工工艺进行优化。对于挂篮变形过大的问题，可以对挂篮进行加固或调整挂篮的预压参数；对于拱肋节段安装偏差，可以及时调整安装位置，确保拱肋的线形和受力符合设计要求。在某大跨拱辅梁桥的施工过程中，通过对应力的实时监测发现，在拱肋合龙阶段，拱脚部位的应力接近设计允许的最大值。经过分析，发现是由于合龙段的安装精度不够，导致拱肋的受力不均匀。于是，立即暂停施工，重新调整合龙段的位置，采用高精度的测量仪器进行定位，确保合龙段的安装精度。在调整完成后，再次进行应力监测，结果显示拱脚部位的应力恢复到了安全范围内，保证了拱肋合龙的顺利进行和结构的安全。4.2.3稳定性控制大跨拱辅梁桥在施工过程中的稳定性是关乎桥梁建设成败的关键因素，其稳定性受到多种复杂因素的综合影响，一旦稳定性失控，可能导致桥梁结构发生严重破坏，造成不可挽回的损失。因此，深入分析这些影响因素，并采取有效的控制措施，对于保障桥梁施工安全和质量具有至关重要的意义。结构体系转换是影响大跨拱辅梁桥施工稳定性的重要因素之一。在施工过程中，桥梁结构会经历多次体系转换，如从悬臂施工状态到合龙状态，从临时支撑体系到永久结构体系等。在体系转换过程中，结构的受力状态会发生显著变化，如果转换过程控制不当，可能导致结构内力重分布不均匀，从而引发结构失稳。在某大跨拱辅梁桥的悬臂施工过程中，当进行边跨合龙时，如果合龙顺序不合理，先合龙的边跨可能会承担过大的荷载，导致结构的稳定性受到威胁。施工荷载的大小和分布对桥梁稳定性也有着重要影响。施工过程中的人员、设备、材料等荷载的大小和位置具有不确定性，如果施工荷载超过设计允许范围或分布不均匀，会使结构局部受力过大，从而降低结构的稳定性。在某大跨拱辅梁桥的施工中，由于施工场地狭窄，材料堆放过于集中在桥梁的一侧，导致桥梁结构出现了明显的倾斜，稳定性受到严重影响。边界条件的变化同样会对桥梁稳定性产生影响。在施工过程中，桥墩的沉降、基础的变形等边界条件的改变，会使结构的约束状态发生变化，进而影响结构的受力和稳定性。如果桥墩发生不均匀沉降，会使梁体和拱肋产生附加内力，降低结构的稳定性。为了确保大跨拱辅梁桥在施工过程中的稳定性，需要采取一系列有效的控制措施。在施工前，通过建立详细的有限元模型，对施工过程中的各个阶段进行稳定性分析，预测可能出现的稳定性问题，并制定相应的预防措施。在模型中，要准确考虑结构体系转换、施工荷载、边界条件等因素的影响。在某大跨拱辅梁桥的施工前，利用有限元软件建立了精确的模型，对施工过程进行了模拟分析，预测出在拱肋安装阶段可能出现的稳定性问题，并提前制定了增加临时支撑、优化安装顺序等预防措施。合理安排施工顺序是保证稳定性的重要手段。根据结构的受力特点和稳定性要求，制定科学合理的施工顺序，避免结构在施工过程中承受过大的荷载或出现不利的受力状态。在大跨拱辅梁桥的施工中，一般按照先基础、后桥墩，先拱肋、后梁体，先边跨、后中跨的顺序进行施工，以确保结构在施工过程中的稳定性。设置合理的临时支撑可以增强结构的稳定性。在施工过程中，对于一些关键部位或受力复杂的区域，设置临时支撑可以分担结构的荷载，提高结构的稳定性。在拱肋安装过程中，设置临时支架可以支撑拱肋，防止其发生失稳。在某大跨拱辅梁桥的拱肋安装过程中，在拱脚和拱顶部位设置了临时支架，有效地增强了拱肋在安装过程中的稳定性。加强对施工过程的监测也是稳定性控制的关键环节。通过对结构的变形、应力、位移等参数进行实时监测，及时发现稳定性异常情况，并采取相应的调整措施。在某大跨拱辅梁桥的施工过程中，利用全站仪、水准仪、应变片等监测仪器，对桥梁结构进行实时监测。当监测到某一部位的变形过大时，立即停止施工，分析原因，采取增加临时支撑、调整施工荷载等措施，确保了结构的稳定性。4.3施工控制的技术手段4.3.1传感器监测技术传感器监测技术在大跨拱辅梁桥施工控制中发挥着关键作用，通过各类传感器能够实时、精准地获取桥梁结构在施工过程中的关键参数信息，为施工控制提供可靠的数据支持。在大跨拱辅梁桥施工中，常用的传感器类型丰富多样。应变传感器是其中重要的一类，它能够精确测量桥梁结构的应变情况，进而依据材料的力学性能计算出结构的应力状态。电阻应变片是较为常见的应变传感器，其工作原理基于金属导体的应变效应，当结构发生变形时，粘贴在结构表面的电阻应变片的电阻值会随之改变，通过测量电阻值的变化，经过相应的换算就能得到结构的应变。光纤光栅应变传感器则是利用光纤光栅的应变-波长特性，当结构应变导致光纤光栅发生形变时，其反射光的波长会产生变化，通过检测波长的变化即可获取结构的应变信息。应力传感器也是不可或缺的，它能直接测量结构所承受的应力大小。振弦式应力传感器利用钢弦的自振频率与所受拉力之间