姜磊

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司,上海市 200433）

1 工程概況

肇慶市閱江大橋主橋?yàn)槿珉p塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋（見(jiàn)圖1），跨徑組合為160 m+320 m+160 m，主橋全長(zhǎng)640 m，主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，單箱五室箱形截面，梁高3.7 m，頂板寬33.5 m。

圖1 閱江大橋主橋照片

主塔為鋼-混凝土組合塔。其中混凝土段高25.26 m，鋼塔段高58.54 m，合計(jì)83.80 m。鋼塔柱總計(jì)分為16個(gè)節(jié)段（GT1～GT16），每個(gè)節(jié)段高度2～4.9 m不等，最大鋼塔節(jié)段（GT2）質(zhì)量為 58.57 t。下塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，塔柱底部尺寸為9.0 m×3.7 m。鋼塔節(jié)段劃分示意圖見(jiàn)圖2。

主橋施工期間，由于工期緊張，為加快施工進(jìn)度，早日實(shí)現(xiàn)通車目標(biāo)，本方與設(shè)計(jì)單位協(xié)商后，提出塔梁同步施工方案，由原來(lái)的塔柱施工完成后再進(jìn)行主梁懸臂澆筑方案變更為鋼塔柱完成部分節(jié)段（GT4節(jié)段完成）即開(kāi)始主梁懸臂澆筑施工方案[1]。

圖2 鋼塔節(jié)段劃分示意圖

2 塔梁同步施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)

由于采用塔梁同步施工工藝，與原設(shè)計(jì)的工況不符，需解決以下重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）主梁施工過(guò)程中，如何確保鋼塔受力與變形滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）主梁施工的不平衡荷載對(duì)塔柱安裝的影響。在主梁施工期間，兩側(cè)為相對(duì)對(duì)稱施工，一定時(shí)段內(nèi)存在不平衡荷載，會(huì)引起塔柱產(chǎn)生輕微傾斜趨勢(shì)（經(jīng)計(jì)算很小，可忽略不計(jì)）。如何保證施工過(guò)程中的不平衡荷載最小化是施工控制的難點(diǎn)之一。

（3）主梁施工期間的斜拉索保護(hù)。主梁施工期間斜拉索將逐步安裝，斜拉索外部為HDPE塑料，為易燃材料。鋼塔施工期間有大量電焊作業(yè)，且在斜拉索的正上方，如何保護(hù)斜拉索不受電焊作業(yè)影響，避免火災(zāi)發(fā)生是施工控制的難點(diǎn)之一。

（4）主梁施工期間的安全控制。主梁施工期間有大量操作工人在橋面作業(yè)，同時(shí)鋼塔吊裝作業(yè)有各種設(shè)備構(gòu)件在上方起吊，如何控制鋼塔安裝不產(chǎn)生高空墜物，保證梁面作業(yè)人員安全是施工控制重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

（5）塔柱安裝的垂直度控制。塔柱鋼塔安裝期間，主梁也在施工，如何減小和預(yù)防主梁施工對(duì)鋼塔安裝的縱橋向垂直度產(chǎn)生影響，是鋼塔安裝施工控制重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

3 鋼塔受力與變形分析

3.1 塔梁同步施工工況

采用塔梁同步施工方案時(shí)，為確保鋼塔受力與變形滿足設(shè)計(jì)要求，本方與同濟(jì)大學(xué)合作，對(duì)不同工況條件下的鋼塔受力與變形利用有限元分析軟件進(jìn)行了建模計(jì)算，各工況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 塔梁同步施工工況統(tǒng)計(jì)表

3.2 塔梁同步施工受力與變形分析

根據(jù)上述工況進(jìn)行建模計(jì)算后，鋼-混凝土結(jié)合段在工況四條件下應(yīng)力值最大，約為65 MPa，見(jiàn)圖3。鋼橫梁在工況四條件下應(yīng)力值最大，約為55.4 MPa，見(jiàn)圖 4。

鋼塔塔頂在工況四條件下位移值最大，順橋向≤0.524 mm，橫橋向0.005 mm，豎向2.985 mm。鋼塔塔頂位移圖見(jiàn)圖5。

鋼塔主要節(jié)點(diǎn)位置位移及應(yīng)力情況匯總見(jiàn)表2。

圖 3 工況四條件下鋼-混凝土結(jié)合段鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖（單位:MPa）

圖4 工況四條件下1～3號(hào)鋼橫梁應(yīng)力圖（單位:MPa）

圖5 鋼塔塔頂位移圖（單位:mm）

由表2可以看出，施工順序變化并未對(duì)鋼塔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超過(guò)規(guī)范及設(shè)計(jì)時(shí)采用的結(jié)構(gòu)材料特性允許值，其水平方向位移均小于1 mm，而豎向產(chǎn)生的不大于3 mm的位移是由于隨著塔柱鋼結(jié)構(gòu)安裝架設(shè)，結(jié)構(gòu)自重引起的彈性變形。結(jié)構(gòu)主要位置應(yīng)力也較小。

表2 鋼塔結(jié)構(gòu)主要節(jié)點(diǎn)位移及應(yīng)力情況匯總表

由此可知，主梁施工順序改變不會(huì)對(duì)鋼塔安裝產(chǎn)生不利影響。

4 塔梁同步施工

4.1 塔梁同步施工期間的不平衡荷載控制措施

（1）主梁施工期間嚴(yán)格控制兩側(cè)的主梁施工進(jìn)度，采取兩班人員獨(dú)立平行作業(yè)，保證兩側(cè)進(jìn)度基本一致[2]。

（2）嚴(yán)格控制橋面上材料堆放位置和數(shù)量，必須在指定區(qū)域，等量對(duì)稱堆放。

（3）在GT4節(jié)段兩側(cè)設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)位移觀測(cè)點(diǎn)，控制主梁施工進(jìn)展。

4.2 塔梁同步施工期間的斜拉索保護(hù)措施

（1）主梁施工期間嚴(yán)格控制作業(yè)平臺(tái)的底板與鋼塔結(jié)構(gòu)空隙，特別是南北兩側(cè)，預(yù)防焊渣飛濺。

（2）在塔端的斜拉索根部設(shè)置臨時(shí)防護(hù)罩（見(jiàn)圖6、圖7），保護(hù)斜拉索不被焊渣損壞。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，斜拉索保護(hù)罩的具體尺寸見(jiàn)表3。

圖 6斜拉索臨時(shí)防護(hù)罩設(shè)置示意圖

圖7 防護(hù)罩詳圖（單位:mm）

表3 斜拉索保護(hù)罩尺寸參數(shù)表

（1）主梁施工期間在塔柱施工投影線向外3 m范圍內(nèi)設(shè)置警戒區(qū)，用鋼管圍擋，鋼塔施工期間嚴(yán)禁人員進(jìn)入。

（2）明確鋼塔的吊裝運(yùn)輸路徑，對(duì)塔吊人員專項(xiàng)交底，不得隨意變更，在梁面上作明確標(biāo)識(shí)。

（3）設(shè)置專用人員行走通道，通道上部搭設(shè)防墜落防護(hù)架，防護(hù)架采用48×3.5 mm鋼管搭設(shè)，雙層布置，頂部鋪設(shè)雙層防墜物鋼網(wǎng)片。

（3）鋼塔臨時(shí)構(gòu)件火焰割除時(shí)，底部必須加設(shè)防護(hù)裝置，保證切割的鋼水落在防護(hù)裝置以內(nèi)，不得四處飛濺。

4.3 主梁施工期間的安全控制措施

4.4 塔柱安裝的垂直度控制措施

（1）塔柱施工至GT4節(jié)段后，在塔柱東西兩側(cè)設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，作為鋼塔安裝的基準(zhǔn)控制點(diǎn)。

（2）每次鋼塔節(jié)段安裝前均檢查觀測(cè)點(diǎn)的位移情況，必須保證觀測(cè)點(diǎn)在初始位置方可進(jìn)行下個(gè)鋼塔節(jié)段安裝。

（3）鋼塔安裝過(guò)程中采取高精度垂準(zhǔn)儀軸線強(qiáng)制對(duì)中和全站儀測(cè)量絕對(duì)坐標(biāo)兩種控制手段，保證鋼塔安裝精度。

5 塔梁同步施工效果檢查

采用塔梁同步施工時(shí)對(duì)塔頂安裝就位、主梁推進(jìn)、合龍和二次調(diào)索后的塔頂標(biāo)高進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在整個(gè)主橋施工過(guò)程中，本橋主梁線形、關(guān)鍵截面應(yīng)力均達(dá)到預(yù)期要求。主橋成橋后，主塔偏位、橋面標(biāo)高、應(yīng)力及全橋索力等指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

5.1 主塔偏位

選取塔頂A點(diǎn)和B點(diǎn)作為觀測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖8），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，38號(hào)主塔的A測(cè)點(diǎn)向北偏移15 mm，向下游(東）偏移8 mm。B測(cè)點(diǎn)向北偏移11 mm，向下游(東）偏移5 mm。39號(hào)主塔的A測(cè)點(diǎn)向南偏移18 mm，向下游（東）偏移7 mm。B測(cè)點(diǎn)向南偏移13 mm，向下游（東）偏移4 mm。

圖8 主塔坐標(biāo)測(cè)點(diǎn)示意圖

兩主塔偏移方向均為向邊跨偏移，為有利偏移。

5.2 橋面標(biāo)高

標(biāo)高測(cè)量值與監(jiān)控目標(biāo)值（設(shè)計(jì)值+成橋預(yù)拱度）最大偏差為21 mm，出現(xiàn)在38號(hào)墩中跨20號(hào)節(jié)段，其他位置實(shí)測(cè)標(biāo)高與設(shè)計(jì)值差值均小于20 mm，且全橋橋面標(biāo)高近似呈二次拋物線形式變化，與橋梁設(shè)計(jì)線形一致，滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到預(yù)期監(jiān)控監(jiān)測(cè)目標(biāo)。

5.3 應(yīng)力

0號(hào)塊最大應(yīng)力出現(xiàn)在38號(hào)墩邊跨底板位置，理論計(jì)算下緣最大應(yīng)力為7.55 MPa（受壓），實(shí)測(cè)為9.82 MPa（受壓）；11號(hào)塊最大應(yīng)力出現(xiàn)在38號(hào)墩邊跨頂板位置，理論計(jì)算上緣最大應(yīng)力為9.88 MPa（受壓），實(shí)測(cè)為 12.20 MPa（受壓）；合龍段最大應(yīng)力出現(xiàn)在39號(hào)墩邊跨頂板位置，理論計(jì)算上緣最大應(yīng)力為4.45 MPa（受壓），實(shí)測(cè)為5.83 MPa?？傮w應(yīng)力分析實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值偏差不大，滿足成橋受力要求。

5.4 全橋索力

主橋成橋后全橋索力值偏差控制值最大為4.0%，出現(xiàn)在39號(hào)塔M9下游；索力偏差值均小于5%，滿足設(shè)計(jì)索力值要求，達(dá)到預(yù)期調(diào)索目標(biāo)[3]。

6 結(jié)語(yǔ)

本橋采用塔梁同步施工方法，一方面滿足了全橋線形、關(guān)鍵截面應(yīng)力、索力控制等設(shè)計(jì)要求，另一方面，縮短施工周期約60 d，確保了主橋的如期完成。在施工過(guò)程中所采用的有限元分析模擬、斜拉索保護(hù)措施等對(duì)類似工程有借鑒意義。

[1]羅曉兵.塔梁同步施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),2016,43（3）:75-76.

[2]陳明憲.斜拉橋建造技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].