程曉毛

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司建設(shè)部，上海 200071）

1 工程概況

徐州—宿遷—淮安—鹽城鐵路鹽城特大橋新洋港斜拉橋位于鹽城市亭湖區(qū)新洋港與通榆河匯流的喇叭口處，東臨通榆河，西臨既有新長(zhǎng)鐵路。該橋與既有鐵路線間距最小22 m，最大95 m，接近正交跨越新洋港（右前夾角104°），跨越處新洋港河面寬度約240 m。徐宿淮鹽鐵路鹽城特大橋自1029#墩—1034#墩（D2K326+794.06—D2K327+444.66）布置5 跨連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，跨越新洋港航道，南北兩側(cè)對(duì)稱布置，跨度為（72+96+312+96+72）m。連續(xù)鋼桁梁斜拉橋?yàn)殡p線鐵路橋，橋跨長(zhǎng)650 m，采用梁塔分離、半漂浮體系［1-2］。橋跨布置見圖1。

圖1 橋跨布置（單位：m）

2 鋼桁梁合龍總體方案

合龍桿件在工廠內(nèi)按照設(shè)計(jì)圖紙加工。利用合龍口兩端斜拉索索力調(diào)整、橋面臨時(shí)壓重的方法調(diào)整合龍口前端下?lián)霞稗D(zhuǎn)角，并將塔梁固結(jié)釋放，通過頂拉裝置及溫差調(diào)整鋼梁縱向偏差。同時(shí)，利用在合龍桿件上設(shè)置合龍銷孔、上下游桿件對(duì)拉等輔助措施實(shí)現(xiàn)鋼梁精確合龍［3-4］。鋼桁梁合龍工藝流程見圖2。

圖2 鋼桁梁合龍工藝流程

3 技術(shù)難點(diǎn)

新洋港斜拉橋鋼桁梁合龍受內(nèi)力、線形、穩(wěn)定性、溫度、外荷載的變換等影響存在諸多難點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下方面［5］：

1）鋼桁梁的剛度大。新洋港斜拉橋?yàn)槿氰旒芙Y(jié)構(gòu)，其主弦桿和部分斜桿采用尺寸較大的箱形截面，正交異性橋面板與主桁共同受力。受到外力作用后，鋼梁產(chǎn)生的變形較小，整體剛度較大，因此合龍時(shí)其姿態(tài)調(diào)整難度增大。

2）影響合龍點(diǎn)空間坐標(biāo)的因素多。x方向（縱向）即鋼梁長(zhǎng)度方向上的坐標(biāo)值變化受鋼梁制造、安裝偏差、索力及溫度的影響；z方向（豎向）坐標(biāo)值的變化受到安裝荷載、索力及日照的影響；y方向（橫向）坐標(biāo)值的變化受鋼梁安裝順序、起吊荷載及日照的影響。因此，x，y，z三個(gè)方向相互制約，導(dǎo)致難以控制合龍點(diǎn)的位置。

3）鋼梁合龍?zhí)帉?duì)應(yīng)點(diǎn)多。在合龍?zhí)幰还灿?根弦桿和2 根斜腹桿。合龍時(shí)要求6 個(gè)點(diǎn)均能精確對(duì)位，施工控制難度大。

4）溫度影響大。施工時(shí)懸臂長(zhǎng)度較大的鋼梁受日照影響易發(fā)生平面彎曲變形。此外，溫度引起的伸縮量也較大，影響施工精度。

5）合龍精度要求高。合龍點(diǎn)采用直徑為33 mm的栓孔，按照設(shè)計(jì)圖一次性成孔，再用直徑為32.85 mm的沖釘打入栓孔，精度要求高，施工難度大。

4 鋼桁梁合龍精度敏感性分析

4.1 合龍口狀態(tài)預(yù)測(cè)

采用MIDAS/Civil有限元分析軟件對(duì)合龍工況進(jìn)行仿真分析，預(yù)測(cè)合龍口狀態(tài)［6］。合龍口模型如圖3所示。

圖3 合龍口模型示意（左側(cè)為北岸，右側(cè)為南岸）

計(jì)算結(jié)果表明，合龍口橫向偏差1.9 mm，豎向偏差22.4 mm，縱向偏差24.8 mm，不滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 主塔橫梁處縱移敏感性

北岸1031#墩頂部設(shè)置縱移系統(tǒng)，北岸解除塔梁固結(jié)，南岸暫不解除，分別施加500，1 000，1 500，2 000 kN頂推力，北岸合龍口A點(diǎn)和D點(diǎn)x方向、z方向位移變化曲線見圖4。x方向正值表示北岸指向南岸，反之為負(fù)；z方向向上為正值，向下為負(fù)值［7］?？梢姡寒?dāng)北岸塔梁固結(jié)釋放后，隨著對(duì)頂荷載的變化，合龍口x方向敏感性較強(qiáng)，而z方向受到的影響較??；對(duì)頂荷載不考慮摩擦力，對(duì)頂裝置設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這部分荷載［8］。

圖4 合龍口x，z方向位移變化曲線

4.3 合龍口頂拉敏感性

合龍口兩側(cè)下弦處設(shè)置頂拉裝置，北岸、南岸解除塔梁固結(jié)，分別施加 500，1 000，1 500，2 000 kN 對(duì)頂力、對(duì)拉力。北岸合龍口A，D點(diǎn)和南岸合龍口A'，D'點(diǎn)x方向位移變化曲線見圖5?？梢姡寒?dāng)塔梁固結(jié)釋放后，隨著對(duì)頂或?qū)奢d變化，合龍口x方向敏感性較強(qiáng)；對(duì)頂或?qū)奢d不考慮摩擦力，對(duì)頂或?qū)b置設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這部分荷載值。

圖5 合龍口x方向位移變化曲線

4.4 斜拉索敏感性

北岸解除塔梁固結(jié)，南岸暫不解除，分別對(duì)北岸12 號(hào)拉索、南岸10 號(hào)拉索索力增大或減小5%，10%，20%，30%。北岸合龍口A，D點(diǎn)和南岸合龍口A'，D'點(diǎn)z方向、x方向位移變化曲線分別見圖6、圖7。

圖6 合龍口z方向位移變化曲線

圖7 合龍口x方向位移變化曲線

由圖6、圖7可見：當(dāng)北岸塔梁固結(jié)釋放后，隨著索力值變化，合龍口z方向敏感性較強(qiáng)，而x方向影響較小。

4.5 配重敏感性

分別在南北岸合龍口設(shè)置配重50，100，200，300 kN，北岸塔梁固結(jié)解除，南岸不解除。北岸合龍口A，D點(diǎn)和南岸合龍口A'，D'點(diǎn)z方向、x方向位移變化曲線見圖8。

圖8 合龍口z，x方向位移變化曲線

由圖8可見：當(dāng)塔梁固結(jié)釋放后，隨著配重變化，合龍口z方向敏感性較強(qiáng)，而x方向除開始50 kN 配重情況變形約10 mm之外，其他工況下影響均較?。?］。

4.6 上下游對(duì)拉敏感性

在合龍口上下游采用導(dǎo)鏈對(duì)拉主要用于調(diào)節(jié)橫向偏差，分別施加 100，200，300，400 kN 拉力，北岸解除塔梁固結(jié)，南岸暫不解除。北岸合龍口A，D點(diǎn)和南岸合龍口A'，D'點(diǎn)x方向、y方向位移變化曲線見圖9，圖中y方向北岸側(cè)為正，反之為負(fù)。

圖9 合龍口x，y方向位移變化曲線

由圖9可見［10］：當(dāng)塔梁固結(jié)釋放后，隨著上下游對(duì)拉荷載總值變化，合龍口y方向敏感性強(qiáng)，而x方向受到的影響較小。

5 成橋狀態(tài)

鋼桁梁在合龍前，對(duì)合龍口處3 個(gè)方向的線形進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將主橋線形與理論值進(jìn)行對(duì)比。按照安裝順序，依次將合龍口的相應(yīng)桿件安裝就位，通過對(duì)應(yīng)措施調(diào)整鋼梁軸線偏差，將合龍口相對(duì)偏差控制在5 mm 以內(nèi)。待合龍口偏差調(diào)整到滿足合龍要求后，按照先下弦、再上弦、最后合龍斜桿的順序依次完成各合龍口的合龍，合龍完成后再依次安裝橋面系、上平聯(lián)及橫聯(lián)。合龍完畢后，斜拉索邊跨實(shí)測(cè)索力值與理論索力值對(duì)比見圖10，斜拉索跨中實(shí)測(cè)索力值與理論索力值對(duì)比見圖11?？梢?，實(shí)測(cè)索力值與理論索力值基本一致，成橋狀態(tài)良好。

圖10 邊跨索力實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比

圖11 跨中索力實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比

6 鋼桁梁合龍精度控制方法

鋼桁梁合龍時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)的受力在許可范圍內(nèi)才能保證結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形和撓度不會(huì)過大，從而保證合龍安全。施工時(shí)須盡量消除橋梁結(jié)構(gòu)變形的影響。

為了保證橋梁順利施工，須要定期合理地監(jiān)控測(cè)量，系統(tǒng)地掌握關(guān)鍵觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析各斷面的內(nèi)力與變形情況。通過自適應(yīng)控制系統(tǒng)對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)和理論計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和調(diào)整，準(zhǔn)確計(jì)算下一階段的標(biāo)高，最終實(shí)現(xiàn)合龍口相對(duì)偏差控制在指標(biāo)以內(nèi)，達(dá)到跨中高精度無應(yīng)力合龍目標(biāo)［9-10］。

7 結(jié)論

本文以新洋港斜拉橋鋼桁梁合龍施工為例，使用模擬仿真及實(shí)測(cè)分析方法對(duì)鋼桁梁跨中合龍精度敏感性進(jìn)行分析。主要結(jié)論如下：

1）最為有效的豎向位移調(diào)整方法是調(diào)節(jié)斜拉索索力及壓重；

2）通過導(dǎo)鏈對(duì)拉方式能明顯地改變橫向位移；

3）縱向位移對(duì)橋跨方向調(diào)整較為敏感，溫度對(duì)橋跨方向的調(diào)整也有較大影響，須要選擇合適的合龍時(shí)間以減少溫度的影響。

4）在現(xiàn)場(chǎng)施工的過程中，應(yīng)以調(diào)整斜拉索索力、壓重、導(dǎo)鏈對(duì)拉和頂拉等為主要方法，同時(shí)輔以使用長(zhǎng)圓孔、合龍鉸等措施，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)合龍。