朱杰 陳一赫

摘 要：在城市橋梁美學要求不斷提升的背景下，異形斜拉橋得到了較快速的發(fā)展。本文研究的壽春西路橋便是一種全新的異形斜拉橋，為國內(nèi)首次采用。在現(xiàn)場施工過程中，發(fā)現(xiàn)了原有施工方案中的施工組織矛盾，故對其進行優(yōu)化后形成實際施工方案，在兩種施工方案中，上塔的最大懸臂施工高度發(fā)生了變化。本文對兩種施工方案中結構的應力、位移響應及斜拉索索力進行了分析。討論了結構在不同施工方案中施工工序的影響，有助于加強對此類橋型的認識，為今后同類型結構的施工提供參考。結果表明：上塔柱懸臂施工高度的增加對于副塔應力具有較大影響，且使其成橋累計位移變大。

關鍵詞：斜拉索;塔間索;施工階段;施工工藝

目前國內(nèi)城市橋梁的異形斜拉橋設計越來越多，部分異形斜拉橋在施工上具有一定的難度與獨特性。已有學者針對雙塔間具有拉索的斜拉橋進行過相關分析^[1-3]，但其橋塔均為對稱結構，本文的壽春西路橋橋塔為非對稱性形式，施工方法與常規(guī)橋梁具有很大不同^[4]。本文針對壽春西路橋的施工過程，分析了兩種施工方案中上塔柱應力、位移及斜拉索索力變化。

一、工程背景

橋梁采用108m+70m“V”型塔雙索面斜塔斜拉橋。塔柱采用矩形塔，主塔上塔柱高70m，副塔上塔柱高50m，其中下塔柱高約18.6m;塔柱順橋向為“V”型，橫橋向為“Λ”型，主跨及邊跨側(cè)均設置8對斜拉索。全橋共設置24對共48根斜拉索，分別為M1～M8、S1～S8、B1～B8，其中M1～M8 斜拉索一端錨固于主塔，一端錨固于副塔并于主塔頂進行張拉;S1～S8一端錨固于副塔，一端錨固于鋼梁并于副塔頂進行張拉;B1～B8 斜拉索一端錨固于副塔，一端錨固于混凝土梁并于副塔頂進行張拉。M系列索即為中間拉索。

二、施工方案

（一） 施工方案的變更及原因

本橋存在兩種施工方案，在原計劃施工方案中，由于現(xiàn)場實際施工中出現(xiàn)組織矛盾，上塔柱第2節(jié)完成后后，所安裝的上塔滑模施工系統(tǒng)下部結構過長，導致以下兩個問題：

1、在原計劃施工階段中，支撐的安裝比較及時，為保證上塔柱在施工過程中的結構安全，最多澆筑兩節(jié)就需要布置雙向支撐系統(tǒng)，而滑模系統(tǒng)下部結構過長導致了在需要布置支撐的位置無法進行施工，支撐的布置將損壞滑模的下部結構，對滑模的整體性及安全性產(chǎn)生影響，故需要適當拉長上塔柱節(jié)段施工與支撐布置的時間。

2、由于壽春西路橋橋塔在縱橋向及橫橋向均具有一定的傾斜角度，斜拉索的索面與坐標軸不垂直，斜拉索張拉過程與上塔柱節(jié)段施工時間差較短，與施工頂截面距離過近，故上塔滑模系統(tǒng)的下部結構在橫橋向同樣造成遮擋。

鑒于此種情況，在后續(xù)調(diào)整中，變更了施工方案，延后了部分支撐以及斜拉索的張拉及布置時間，由此帶來的影響通過臨時支撐的布置及增大部分斜拉索初張索力的措施來降低或消除。從而，本橋具有在不同懸臂施工高度下的兩種施工方案。

（二） 兩種施工方案說明

在原計劃施工方案中，全橋共有99個施工階段，上塔柱在滑模施工過程中最多澆筑2節(jié)段就進行支撐及斜拉索的布置與張拉。而在優(yōu)化后的施工方案中，施工階段變?yōu)?14個，增加的施工階段主要是臨時支撐的安裝與拆除，上塔柱的最大懸臂施工高度變?yōu)?節(jié)，由此產(chǎn)生結構在施工過程中的響應變化。

三、模型概況

六安市壽春西路橋主梁采用鋼混組合梁形式，故在副塔側(cè)具有一定長度的鋼混段，通過進行截面相關參數(shù)的換算，其截面在模型中采用用戶自定義。在鋼梁、混凝土主梁及橋塔、斜拉索方面均考慮了實際材料容重與標準材料容重之間的差異，并進行相應修正。根據(jù)圖紙信息，建立全橋有限元仿真計算模型。

四、結果分析

（一）應力分析

通過在上塔柱中間高度的截面，選取四角點處的應力，計算得到的在優(yōu)化前后兩種施工方案中主、副塔應力變化情況。

對于主塔方面，原計劃施工階段與實際施工階段的應力變化曲線相似，說明在上塔柱的施工工序的調(diào)整對于塔身截面應力沒有較大的影響，上塔柱增加3m高度的懸臂施工段不會明顯影響結構響應。原因主要考慮主塔塔身截面面積較小、抵抗能力較低有關，加之主塔在縱橋向預應力為非對稱布置，預應力能夠顯著影響主塔塔身截面內(nèi)力分布，故主塔方面對于增加一個懸臂施工節(jié)段的影響并不敏感。

在副塔方面，不同的施工工序?qū)τ诟彼斫孛鎽τ绊懨黠@，應力曲線及平均應力水平均發(fā)生變化，由于副塔塔身預應力均為對稱分布，且作為主要構件，溝通連接件眾多，三種拉索匯集在其塔身，使自身應力情況非常復雜。在沿縱向方向靠近橋梁中心線處的拉應力水平上升，在其外側(cè)壓應力水平對應升高。結構的應力安全儲備降低，充分發(fā)揮材料性能。

（二）位移分析

選取在施加二期荷載后兩種施工方案中沿高度的豎向累計塔身位移。主塔方面，主塔的豎向累計塔身位移在調(diào)整后比原計劃施工階段高2倍，傾斜趨勢相同;而副塔方面，豎向的累計塔身位移比原計劃施工階段高1.5倍，傾斜方向產(chǎn)生了變化。此情況考慮在實際施工階段中。增大了部分斜拉索的初張索力，導致了副塔塔身的累計位移方向出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)，可通過施工中進行塔身預偏改善累計位移變大的情況。

（三）索力變化

在兩種施工方案中，施加二期荷載之后橋梁的索力值，在實際的施工階段當中，為更好的滿足施工工序調(diào)整后結構在施工過程中的應力與位移控制要求，由于增大了部分斜拉索的初張索力，使得在成橋后的M索力分布較不均勻，S索及B索的各索索力的波動程度變化不大，可通過后期調(diào)索調(diào)至成橋索力。

五、結語

六安市壽春西路橋在設計上屬國內(nèi)首次采用，施工過程相對常規(guī)斜拉橋不同，在實際現(xiàn)場工作中易出現(xiàn)未知問題。本文針對在橋梁施工過程中出現(xiàn)的兩種施工方案進行了結構的響應分析，討論了結構在不同施工方法下的結構響應差異，主要結論如下：

（一）在應力方面，主塔對于兩種施工方法的結構應力敏感度較低，小幅度的增加懸臂施工高度對主塔應力影響很小;副塔對于不同的施工工序敏感性較高，應力變化明顯，增加懸臂施工高度后副塔的應力安全儲備降低，拉應力水平略微提高。

（二）在位移方面，上塔柱在實際施工階段中的累計塔身位移均比原施工階段大，主塔的傾斜方向相同，但副塔在兩種施工方案中的傾斜方向不同。

（三）在調(diào)整施工階段后，M索斜拉索索力的變化幅度較大，各索索力差異性增大，S索與B索索力差異較小，說明塔間索在非對稱橋塔施工中的控制具有較大難度。

由于具有塔間索的非對稱雙斜塔斜拉橋在設計上的特殊性，針對其在施工過程中的結構響應還有更多的討論空間，本文僅對在實際施工中出現(xiàn)的兩種施工發(fā)難進行討論，借此深化對此種結構的認識。

參考文獻：

[1]王鵬禹，劉欣，杜仕朝，鄭鵬. “花瓣式”異形斜拉橋鋼拱塔節(jié)段吊裝施工技術[J].四川理工學院學報（自然科學版），2016，29（02）：65-69.

[2]劉夢偉. 雙拱塔斜拉橋結構分析與參數(shù)優(yōu)化研究[D].長安大學，2016.

[3]蔡海良. 翼型斜拉橋方案設計研究[J].公路交通科技（應用技術版），2013，9（09）：192-195.

[4]陳一赫. 具有塔間索的雙斜塔斜拉橋施工控制分析[D].武漢理工大學，2019.

作者簡介：朱杰（1987.02-），男，漢族，山西大同，大學本科，主要方向為橋梁工程施工。