徐振華

（寧波通途投資開發(fā)有限公司，浙江寧波 315000）

0 引言

隨著現(xiàn)代橋梁技術的不斷發(fā)展，城市橋梁不僅要滿足其交通功能，更是一件展示力與美的藝術品。寧波明州大橋主橋作為一座主跨450 m的雙肢中承式系桿拱橋，力線流暢，造型美觀。其主跨拱肋空中拼裝采用了纜索吊與斜拉扣掛結合的施工方案，相應的其中跨主梁的施工過程，不僅包含了主梁纜索吊裝的過程，還包含了拱上臨時扣索的拆除過程，中跨水平拉索的張拉和卸載過程，以及主梁吊裝就位后的吊索調索過程。本文以該橋主梁現(xiàn)場安裝的施工控制為工程背景，主要介紹中跨主梁的施工控制特點、方法、內容及成果。

1 工程概況

寧波明州大橋是一座特大型中承式系桿拱橋，跨徑布置為100 m+450 m+100 m=650 m，全鋼結構。拱肋分為上、下兩肢，上肢拱為矩形斷面；邊跨下肢拱采用二次拋物線，凈矢高為4.5 m，矩形截面；主跨下肢拱采用懸鏈線，矢跨比=1/5，拱軸系數(shù)為1.6，矩形截面；中跨主拱呈“凸”形斷面。主梁寬度為46 m，高度為3.2 m；邊跨主梁采用單箱多室鋼箱梁，中跨主梁采用分離的雙箱結構形式。全橋總體見圖1。中跨主梁截面見圖2和圖3，兩側為分離單箱，中間采用橫梁連接，主梁通過斜向吊索懸掛在拱肋下。

圖1 明州大橋主橋總體示意圖

圖3 明州大橋中跨主梁加勁截面

2 中跨主梁安裝方案

2.1 方案總體介紹

明州大橋中跨拱梁施工依靠纜索吊機系統(tǒng)和扣掛系統(tǒng)協(xié)同展開工作。纜索吊機系統(tǒng)采用雙塔三跨方案，主要構成有：塔架、主纜、牽引索和起重索、起吊天車、塔頂風纜系統(tǒng)?？蹝煜到y(tǒng)主要有：扣塔、前扣索、后錨索、張拉與錨固系統(tǒng)構成。中跨主拱安裝施工時，由纜索吊機系統(tǒng)負責將拱肋由運梁船上吊起，運輸?shù)娇臻g定位點，再轉由扣掛系統(tǒng)進行空間固定。中跨主梁吊裝過程中，由纜索吊機系統(tǒng)負責將主梁由運梁船上吊起，空間運輸?shù)娇臻g定位點，轉由永久吊索懸掛主梁。圖4為纜索吊機系統(tǒng)和扣掛系統(tǒng)在主梁吊裝過程中的示意圖。

圖4 纜吊和扣錨索系統(tǒng)工作示意圖

需要注意的是，中跨拱肋在扣掛系統(tǒng)的支撐下，其豎向荷載實際通過扣掛系統(tǒng)最后轉由臨時扣索承擔，如果在主梁吊裝過程中，不及時拆除扣掛系統(tǒng)，那么主梁的自重也將通過扣索傳遞到扣塔上去，這將嚴重增加臨時扣塔的承載要求。

永久結構在拱肋合龍后，在空間上已形成基本的穩(wěn)定體系，扣掛系統(tǒng)具備了拆除條件，但是這個時候如果拆除扣索系統(tǒng)，那么拱肋自重將沿拱軸的切向方向轉化為軸力傳遞至拱腳，形成巨大的水平推力，這是拱腳基礎無法承擔的。因此，在扣掛系統(tǒng)拆除之前，必須張拉中跨水平拉索，平衡拱橋的水平推力。

拱上扣索的拆除包括KM1～KM17扣錨索的拆除工作，中跨主梁的吊裝包括LZ2～LZ20主梁節(jié)段吊裝工作，（扣錨索和主梁的編號均為從邊跨到中跨順序增大，兩岸對稱），水平拉索張拉包含16根水平拉索分步張拉到指定成橋索力的工作（包含半張、超張和卸載），這三種不同的施工工序各自都對應了大量的細分工況，因此，實際主梁的安裝過程將是這三種施工工序相互穿插，共同建設的過程。

在主梁最終吊裝完畢后，主梁的空間線型以及吊桿的索力，與期望中的成橋狀態(tài)存在一定差異，因此需要完成最后的吊桿索力調整工作。

2.2 主梁吊裝方案[1-2]

在上述主梁安裝方案中，主梁吊裝是其中最重要的一個環(huán)節(jié)。明州大橋中跨主梁與盧浦大橋一樣均為吊桿支承的漂浮體系。在河道全斷面通暢的情況下，盧浦橋采用的是使用拱上吊機從主跨跨中段開始吊裝，再向兩岸逐步起吊和拼裝主梁[1-3]。明州大橋橋址處河道僅跨中部分具備拖船運輸和起吊的通航能力，所有梁端都要從河道中間起吊，因此主梁所有梁段均在中跨通過纜索吊機起吊，空中運送岸側，轉由吊索懸掛后，再逐步由岸側向跨中進行拼裝，最終在跨中實現(xiàn)合龍。圖5為兩側吊裝完畢，最后跨中吊裝合龍時的照片。

圖5 中跨主梁吊裝合龍

本橋在主梁吊裝施工大致可分為以下幾個步驟：

（1）纜索吊機在主跨跨中處待機就位；

（2）主梁梁段拖船運至跨中處，通過纜索吊的起重索起吊；

（3）將主梁起吊至橋面高度后，移動至岸側拼裝位置；

（4）主梁在吊索懸掛狀態(tài)下，依托前一個吊裝節(jié)段，進行空間定位，調整坐標高度，確保梁段間平順銜接；

（5）吊裝下一個節(jié)段，重復上述過程；

（6）主梁各梁段兩兩拼焊后，采用臨時連接件連成整體；

（7）逐步施工至中跨跨中合龍點；

（8）吊裝合龍段，完成主梁合龍。

值得一提的是，每一個主梁節(jié)段在空中吊裝就位后，先通過一對臨時吊桿和一對永久吊桿共同作用，懸掛在拱肋下，（每個主梁節(jié)段僅設有一對永久吊桿），為提高吊裝過程中的安全性，應盡快將主梁懸掛荷載轉至永久吊桿上。每完成一個節(jié)段環(huán)口焊接，前方的環(huán)口和后方的永久吊桿就可以形成一個穩(wěn)定體系，便可釋放一對臨時吊桿。而環(huán)口的焊接工作較為緩慢，如果等待前個階段的環(huán)口焊接完畢后，再吊裝下個節(jié)段主梁，將嚴重延誤工期。因此在梁段吊裝過程中，每完成兩個節(jié)段的空間定位后，先將兩個節(jié)段拼焊在一起，實現(xiàn)4根永久吊桿懸掛的安全體系，便繼續(xù)下一個節(jié)段吊裝。

3 中跨主梁安裝流程和內力狀態(tài)

與前所述，主梁的吊裝，扣錨索的拆卸，水平索的張拉，都將改變拱肋的受力狀態(tài)和主拱基礎的水平力推力情況。因此在施工工序安排過程中，需要對結構內力的變化進行全面控制，尤其是拱腳的臨時水平推力不能超過基礎的承載能力。

鑒于拱肋合龍后結構內力可彈性疊加，計算分析采用了模塊化的處理方式，分離各個施工步驟，對施工順序進行合理組合，控制結構內力。

在表1中，列出了整個主梁的安裝過程中，各個施工步驟以及對拱腳水平力的影響。表中主梁編號從岸側到江心順序為LZ1～LZ20，臨時塔上的扣錨索編號從岸側到江心順序為KM1～KM17。主梁節(jié)段和扣錨索布置可參見圖4。

從表1中數(shù)據(jù)的變化中，可以清晰地看到，隨著扣錨索的拆除和主梁的吊裝，拱腳水平反力不斷增大，需要不斷通過張拉水平拉索平衡拱腳水平力。整個施工過程中，最大拱腳水平力為12 125 kN，滿足基礎的承載能力要求。成橋恒載狀態(tài)下，拱腳水平力為70 kN，滿足系桿拱橋無水平推力的設計期望。

從拱肋的應力狀況來看。在整個施工過程中，主拱拱腳應力為105 MPa，狀況良好；最大應力出現(xiàn)在拱肋上下肢合龍點下，為121 MPa；均在設計的控制范圍內。

后期通過吊桿索力調整，跨中主梁標高與理論值偏差普遍低于50 mm，且為向上的正偏差，最大偏差為80 mm，出現(xiàn)在跨中位置。滿足橋梁的設計要求，見圖6。

表1 主梁安裝施工工序表和拱腳水平反力狀況

4 結語

明州大橋作為國內最大跨度的雙肢系桿拱橋，施工工藝技術新穎，施工控制難度大，其主梁的施工工藝與常規(guī)拱橋有較大不同，同時涉及了纜索吊機系統(tǒng)和扣掛系統(tǒng)的施工特點。在中跨主梁的吊裝過程中，通過對水平索力以及施工步序的控制，較好的控制了拱腳水平力和其他結構的內力狀況，最終的主梁的成橋線形也滿足設計要求，較好地完成了大橋的施工控制目標，可作為同類工程施工和設計的參考。

[1]李茂興.盧浦大橋主橋施工技術[J].施工技術,2003,32(11):40-43.

[2]臧衛(wèi).世界最大跨度的拱橋——盧浦大橋安裝關鍵技術[J].上海建設科技,2001(5):29-30.

圖6 主梁標高誤差（單位：mm）