[摘 要]红星路南延线跨府河桥梁为主跨150m跨径曲线梁非对称外倾蝴蝶拱桥，采用44+150+55m的孔跨布置，全桥共长249m。南北异形拱肋采用临时支架吊装施工，合龙完成后，为方便桥面系施工，需拆除部分临时支架，考虑到施工安全，采用横向临时对拉索将两拱肋对拉，待成桥后拆除剩余临时支架及对拉索，由于整个过程涉及多次体系转换，为保证施工安全、成桥线形及施工便捷等多方面，制定了趋于安全的保留拱肋四支架的方案，本文通过对不同组临时对拉索方案采用Midas Civil有限元软件进行模拟分析，比较优化得出最佳的施工方案。
[关键词]府河桥梁 蝴蝶拱桥 支架施工 临时对拉索
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0298-03
1 工程概况
红星路南延线跨府河大桥位于成都市新会展以东，毗邻会展段规划滨河公园，跨越府河后接中和镇街道。府河大桥采用主跨150米跨径曲线梁非对称外倾拱桥（非对称肋拱桥），桥梁汽车荷载为城-A。本桥孔跨布置44+150+55m，全桥共长249m，尺寸见图1，桥位区路线曲线半径为R=600m，两端缓和曲线长度分别为63.462m、50m，桥梁轴线与府河主航道流向斜交460。桥梁标准横断面布置：3.5m（人行道） +3.5m（非机动车道）+7.5m（镂空区） +0.5m（护栏） +7.5m（辅道）+0.5m（护栏）+10.5（主车道）+1.0m（分隔带）+10.5（主车道）+0.5m（护栏） +7.5m （辅道） +0.5m（护栏） +8.5m（镂空区） +3.5m（非机动车道）+3.5m（人行道），桥面全宽69m。
主跨主梁位于平曲线内，南北两条独自向外倾斜的拱肋，分别位于各自的倾斜平面内，且外倾角度不同，北侧拱肋向往外倾斜 30 度，南侧拱肋向往外倾斜 18 度，拱肋间没有任何横向联系，两条拱肋于主梁下交汇，于拱顶遥相分隔，通过倾斜的吊索支承主梁。主梁采用双纵箱+格子梁结构形式钢梁为三跨连续全钢结构。
支架法施工中，首先需要搭设支架平台安装钢箱拱肋，再搭设支架安装钢主梁，也可以拱梁同步进行安装，待钢箱拱肋与钢主梁合龙之后再进行吊杆和系杆的张拉以及支架的拆除。
本桥钢箱拱肋拼装合龙采用支架法，由于其施工过程简单，安装及线性控制精度高，受到广大工程师的青睐，采用支架法施工的另一个关键问题是成拱后钢管支架的拆除[1]，钢管支架在拆除之前，支架基本承担了拱肋的全部自重，伴随每个支架的拆除，都有拱肋受力的体系转换，拱肋受力更加复杂，所以如何安全可靠地保证钢管支架的拆除施工是对采用支架法施工拱桥的关键[2， 3]。由于本桥为曲线梁、异形拱，所以在钢拱肋合龙完成后，为方便桥面系施工，需拆除部分临时墩，考虑到施工安全，采用横向临时对拉索将两拱肋对拉，待成桥后将剩余临时支架及对拉索拆除，由于整个过程涉及多次体系转换，为保证施工安全、成桥线形及施工便捷等多方面，对方案的制定选择尤为重要[4]。
2 模型计算
通过Midas Civil软件建立结构模型。桥面纵横梁采用空间梁格法模拟，桥面板采用空间板单元模拟，对吊杆及临时对拉索采用桁架索单元模拟，钢箱拱肋采用梁单元，施工方案采用施工阶段形式模拟计算[5]，有限元计算模型如图1-2，全桥模型共有7160个节点、10400个单元，其中桁架单元8个，只受拉单元（吊杆、系杆和临时对拉索）102个，梁单元（钢箱拱和纵横梁）7075个，板单元（桥面板）2971个，实体单元（墩台）248个。荷载为自重与对拉索初张力。
本桥拱肋拼装施工采用南北拱肋各设置十个临时支架，具体位置见图3，在支架上拼装13个拱肋节段，之后采用Φ15.24-7钢绞线对拉，三根一束，见图4，每根给予相同的初张力，初拉力为200kN，然后拆除靠近拱脚的三个临时支架，进行桥面系施工及吊杆安装，待成桥后，拆除剩余临时支架及对拉索。
在施工过程中，为详细的考虑拱肋的施工方法，以保证结构受力合理，施工便捷[6， 7]。本文比较分析拱肋在四支架支撑情况下不同对拉索的施工方案，方案一为在钢拱肋部分设置10对横向临时拉索，设置在2-6号节段中间及N2-N6、N7-N11立柱位置；方案二为在钢拱肋部分设置8对横向临时拉索，设置在2-5#节段中间及N2-N5、N8-N11立柱位置；方案三为在钢拱肋部分设置6对横向临时拉索，设置在3-5#节段中间及N3-N5、N8-N10立柱位置；方案四为在钢拱肋部分设置4对横向临时拉索，设置在4-5#节段中间及N4-N5、N8-N9立柱位置，四种方案均取消在混凝土拱肋部分设置的2对纵桥向临时系杆，利用拱顶处设置的4支架代替纵向临时系杆作用。
3 结果及对比分析
通过对比分析钢拱肋位移、内力、应力等作为控制分析指标[8]。为了简化内容，本文将结果绘制成曲线图进行分析。计算结果见下图。
在拱肋施工方案1中，横向拉索最大内力为200.9kN；钢拱肋最大竖向位移为7.61mm、最大横向位移为11.93mm、最大顺桥向位移为2.51mm；钢拱肋最大组合应力为18.20MPa，；支架最大组合应力为10.27MPa。
在拱肋施工方案2中，横向拉索最大内力为198.1kN；钢拱肋最大竖向位移为7.74mm、最大横向位移为8.63mm、最大顺桥向位移为2.97mm；钢拱肋最大组合应力为18.10MPa，；支架最大组合应力为10.38MPa。
在拱肋施工方案3中，横向拉索最大内力为194.2kN；钢拱肋最大竖向位移为8.22mm、最大横向位移为4.03mm、最大顺桥向位移为4.35mm；钢拱肋最大组合应力为18.00MPa，；支架最大组合应力为10.88MPa。
在拱肋施工方案4中，横向拉索最大内力为237.2kN；钢拱肋最大竖向位移为9.58mm、最大横向位移为19.46mm、最大顺桥向位移为6.63mm；钢拱肋最大组合应力为21.40MPa，；支架最大组合应力为12.38MPa。
4 结论
根据方案1～方案4计算结果：方案1钢拱肋最大组合正应力为21.40 MPa，方案2钢拱肋最大组合正应力为18.00MPa，方案3钢拱肋最大组合正应力为18.10MPa，方案4钢拱肋最大组合正应力为18.20MPa；方案1中的支架最大组合正应力为12.38 MPa，方案2钢拱肋最大组合正应力为10.88MPa，方案3钢拱肋最大组合正应力为10.38MPa，方案4钢拱肋最大组合正应力为10.27MPa。四个方案的钢拱肋及钢支架应力均小于规范允许值。
究其施工过程中结构受力与位移控制来说，方案1最优，但方案1虽然拱肋变形较小，但施工过程复杂，过多的对拉索会给施工带来不便，且拱肋应力分布不规则；方案4，横向位移、应力较之其他工况增大明显，对于结构受力和线性控制更为不利；方案2和方案3位移、内力及应力变化介于方案1和方案4之间，方案2中，在支架5-8范围内仍有1对对拉索，所以该对拉索作用不明显，方案3从施工便捷方面考虑比方案1和2更有优势。通过对四种方案的综合比较，方案3的结果最有利于施工。实际施工时也是采用方案3进行施工的，最终施工过程和效果较好，也论文正了本文分析的正确性。
参考文献
[1] 苏庆田，李伟，张立鹏，等.外倾式拱桥吊杆及临时支架施工顺序优化[J].结构工程师，2013（06）.
[2] 张鲲.异型拱桥浅析[J].研究与探索.
[3] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社，2001.
[4] 王武勤.大跨度桥梁施工技术[M].北京：人民交通出版社，2007.
[5] 赵建.大跨度外倾式非对称系杆拱桥施工监控研究[J].世界桥梁，2013.
[6] 李开银，刘三元，何雨微.大跨度钢管混凝土拱桥线形动态控制技术[J].武汉交通科技大学学报，2000（02）.
[7] 张治成.大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究[D].浙江大学，2004.
[8] 李乔，李丽.异型拱桥结构内力分析[J].公路交通科技，2001（01）.
作者简介：
张宁辉，男，毕业学校：西南交通大学，毕业时间：2014年07月，学历：硕士，所学专业：建筑与土木工程（桥梁工程），助理工程师，桥梁施工。
