曲磊，劉剛

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司，山東東營 257300）

0 引言

斜拉橋結(jié)構(gòu)橋面系主要以加勁梁受壓或受彎為主，支撐體系則以橋塔受壓及斜拉索受拉為主。與拱橋和梁式橋不同的是，斜拉橋跨越性能優(yōu)越，且橋型美觀，在大跨徑橋梁中應(yīng)用較為廣泛。我國修建混凝土斜拉橋的歷史始于20世紀(jì)70年代，改革開放后斜拉橋建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。組合梁斜拉橋施工工序復(fù)雜、施工周期長，成橋結(jié)構(gòu)受力狀況及線形受施工技術(shù)水平的影響較大，施工方案及工序不同便會(huì)導(dǎo)致鋼主梁和橋面板完全不同的內(nèi)力分配，若施工安排不當(dāng)，則很容易引發(fā)橋面板混凝土開裂，不利于結(jié)構(gòu)耐久性和安全性。為此，必須綜合考慮施工工期、技術(shù)水平、施工環(huán)境，合理安排施工，確保施工質(zhì)量。

1 工程概況

某橋梁主橋?yàn)殡p塔索半封閉鋼箱組合梁斜拉橋設(shè)計(jì)，橋塔采用鉆石形結(jié)構(gòu)，跨徑按照70m+140m+480m+140m+70m布置，并以5跨為1個(gè)連續(xù)漂浮體系單元。主梁上斜拉索標(biāo)準(zhǔn)間距9.0m，邊跨尾索斜拉索間距6.0m，橋塔斜拉索間距2.0m，全橋段共設(shè)置斜拉索210根。主梁為流線形半封閉鋼箱組合梁結(jié)構(gòu)，劃分為108個(gè)梁段，標(biāo)準(zhǔn)梁段實(shí)際重量378t，輔助墩處梁段重量最大，達(dá)430t。除邊跨壓重塊梁段通過焊接方式連接外，其余梁段均通過高強(qiáng)螺栓連接。組合梁段懸臂安裝安排在橋塔施工結(jié)束后進(jìn)行，通過橋面吊機(jī)+輔助安裝平臺(tái)對(duì)稱安裝，也即0#塊、16#梁段輔助墩和邊跨密索通過支架搭設(shè)及浮吊方式安裝，其余梁段均通過橋面吊機(jī)吊裝。

2 多節(jié)段連續(xù)吊裝施工

2.1 工序調(diào)整

當(dāng)前我國組合梁斜拉橋施工一般采用現(xiàn)場(chǎng)吊裝預(yù)制鋼主梁和橋面板的施工方案，不同施工方案主要在斜拉索張拉次數(shù)、預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)機(jī)及橋面板濕接縫澆筑等方面存在較大差異，且施工工效不盡相同[1]。考慮到該組合梁斜拉橋主橋上部結(jié)構(gòu)較為特殊，為保證在臺(tái)風(fēng)期到來前順利合龍，避免懸臂結(jié)構(gòu)受臺(tái)風(fēng)不利影響，其主橋上部全部梁段安裝任務(wù)必須在8個(gè)月內(nèi)完成，故必須進(jìn)行組合梁斜拉橋鋼梁安裝方案可行性分析。該橋梁主橋上部全部吊裝梁段中，輔助墩、主塔、過渡墩頂梁段均采用浮吊支架拼裝，且必須提前完成，不得占用主線施工工期，為此，提出單節(jié)段吊裝張拉（方案1）、兩節(jié)段吊裝張拉（方案2）和三節(jié)段吊裝張拉（方案3）等三種橋吊拼裝方案并進(jìn)行具體工效對(duì)比分析。方案1中一個(gè)梁段吊裝施工耗時(shí)13.5d，方案2中兩個(gè)梁段吊裝施工共耗時(shí)19d；方案3中三個(gè)梁段吊裝施工共耗時(shí)24.5d，且在施工期間，濕接縫澆筑和預(yù)應(yīng)力張拉壓漿等工序耗時(shí)較長，壓縮這兩項(xiàng)工序是工效提升的關(guān)鍵。為此本橋梁梁段安裝主要采用三節(jié)段連續(xù)吊裝張拉施工方案，即方案3，相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力張拉工序調(diào)整安排詳見圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力張拉工序調(diào)整安排

2.2 施工方案

該組合梁斜拉橋主梁安裝有橋面吊機(jī)對(duì)稱懸拼和浮吊支架拼裝兩種施工方式，整體施工時(shí)塔梁施工同步進(jìn)行，塔下支架搭建、主梁浮吊拼裝機(jī)橋面吊機(jī)安裝等均應(yīng)在主塔塔冠合龍前完成，合龍后進(jìn)行橋面吊機(jī)對(duì)稱懸拼施工，并在此期間先完成輔助墩、過渡墩墩頂浮吊拼裝節(jié)段施工，待吊機(jī)行進(jìn)至相應(yīng)位置后便開始邊跨、次邊跨合龍。采用支架法進(jìn)行索塔、輔助墩及過渡墩墩頂梁段施工，主梁主要通過駁船運(yùn)輸至橋位處，再通過浮吊起吊至拼裝支架，借助事先設(shè)置于支架上的千斤頂對(duì)主梁進(jìn)行位置調(diào)換，并固定、焊接主梁，澆筑濕接縫，張拉預(yù)應(yīng)力。通過橋面吊機(jī)進(jìn)行其余梁段吊裝施工，并劃分為不同吊裝節(jié)段、澆筑濕接縫，張拉預(yù)應(yīng)力。

2.3 鋼絞線安裝

加工好的主梁放置6個(gè)月后才能進(jìn)行疊合，疊合完成后還應(yīng)再放置3個(gè)月。在較長的疊合周期內(nèi)，主梁鋼絞線波紋管預(yù)留管道很容易發(fā)生堵塞，故在安裝鋼絞線之前必須用清水沖洗波紋管預(yù)留管道，保證暢通。安裝鋼絞線的過程中，必須起吊標(biāo)準(zhǔn)梁段至安裝完畢梁段以上1.0m位置，再通過人工推送安裝下一梁段鋼絞線，結(jié)束鋼絞線安裝后將梁段下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.4 鋼梁吊裝定位

在處理好節(jié)段梁初步定位的基礎(chǔ)上，通過4個(gè)200t千斤頂、8個(gè)50t千斤頂、30t手拉葫蘆和螺桿，按照軸線→里程→標(biāo)高的調(diào)整次序分別進(jìn)行鋼梁標(biāo)高、鋼梁軸線及里程等的精確調(diào)位及循環(huán)調(diào)整，直至節(jié)段標(biāo)高、高差及軸線均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再完成節(jié)段焊接固定。鋼梁吊裝基準(zhǔn)節(jié)段為T01節(jié)段，將千斤頂落放于混凝土墩進(jìn)行主梁調(diào)整；將千斤頂口頂至橫隔板與主梁腹板交點(diǎn)處再增加2塊20mm厚的鋼板和軟膠墊以進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整；將T形加勁焊接于主梁底板作為千斤頂頂推受力點(diǎn)，以進(jìn)行軸線及里程調(diào)整。調(diào)整完成后按設(shè)計(jì)要求臨時(shí)固定T01節(jié)段和塔柱，避免調(diào)整其余節(jié)段時(shí)出現(xiàn)碰撞和位置偏移。

梁段通過橋面吊機(jī)吊裝時(shí)，先將梁段起吊至設(shè)計(jì)位，再依次調(diào)整軸線、標(biāo)高和里程，完成軸線調(diào)整后焊接底板，并通過橋面吊的方式起提梁段前端標(biāo)高，應(yīng)確保梁段軸線穩(wěn)定不動(dòng)，防止相同工序重復(fù)施工。

2.5 梁段調(diào)位及匹配

施工過程中組合梁斜拉橋構(gòu)件在日照下對(duì)溫度的敏感性存在差異，鋼梁頂及底板溫差會(huì)影響主梁線形及橋塔偏位，為此必須選擇夜間或凌晨溫度相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間段進(jìn)行施工。具體程序如下：將梁段提升至設(shè)計(jì)位置，借助安裝在橋面吊機(jī)施工平臺(tái)的液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)鋼梁橫縱向移動(dòng)，在這一過程中拉動(dòng)事先設(shè)置在鋼梁間的縱向、斜向手拉葫蘆，促使鋼梁向內(nèi)側(cè)靠攏；通過安裝于吊機(jī)及鋼梁間的手拉葫蘆進(jìn)行梁段位置的精調(diào)，保證鋼梁與螺栓孔位一致；按照先上下后中間的次序?qū)⑵唇影宕蛉霙_釘，以避免接縫兩側(cè)梁段發(fā)生較大形變，確保梁段實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力匹配；擰緊高強(qiáng)螺栓，檢驗(yàn)合格后按設(shè)計(jì)要求及施工方案匹配連接梁段拼接板。

2.6 斜拉索張拉

該施工階段主要在塔端進(jìn)行，通過650t穿心千斤頂同步+分級(jí)張拉，張拉過程中逐步將軟牽引鋼絞線及張拉桿拆除。張拉過程實(shí)施錨頭伸長量和張拉力雙指標(biāo)控制[2]，并加強(qiáng)斜拉索索力調(diào)整及整體線形控制。結(jié)束后，復(fù)測(cè)主梁標(biāo)高、里程、軸線等參數(shù)，保證橋梁線形。

3 施工監(jiān)控計(jì)算

3.1 施工監(jiān)控

該組合梁斜拉橋通航孔橋多節(jié)段鋼主梁和橋面板吊裝后澆筑1段濕接縫，在監(jiān)控計(jì)算階段，除應(yīng)充分考慮成橋內(nèi)力及索力外，還必須保證鋼主梁和橋面板在施工過程中不產(chǎn)生較大應(yīng)力。

3.2 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

該斜拉橋通航孔部分斜拉索采用二次和三次張拉施工，根據(jù)對(duì)施工過程中鋼主梁及橋面板應(yīng)力分析可知，鋼主梁拉應(yīng)力和壓應(yīng)力最大可達(dá)117MPa和109MPa，除極個(gè)別點(diǎn)出現(xiàn)拉應(yīng)力外，橋面板其余區(qū)域均表現(xiàn)為壓應(yīng)力。

該斜拉橋通航孔鋼主梁及橋面板應(yīng)力在施工時(shí)均處于安全狀態(tài)，因所采用的空間梁單元整體計(jì)算模型對(duì)濕接縫處鋼主梁局部應(yīng)力計(jì)算存在局限，故改用ANSYS有限元軟件中SHELL板殼單元進(jìn)行建模計(jì)算[3]，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鋼主梁在最不利荷載工況下最大應(yīng)力出現(xiàn)在腹板位置，取值132.8MPa，且其局部應(yīng)力處于安全狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，該組合梁斜拉橋主梁采用多節(jié)段連續(xù)吊裝、多道濕接縫連續(xù)澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉的施工工藝，使?jié)窠涌p澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉工序減少，施工工效顯著提升，工期縮短，使臺(tái)風(fēng)期到來前整個(gè)主橋合龍施工順利完成，并為類似組合梁斜拉橋施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。在進(jìn)行該組合梁斜拉橋施工監(jiān)控計(jì)算時(shí)，除必須考慮成橋狀態(tài)內(nèi)力及索力外，還應(yīng)嚴(yán)格控制鋼主梁及橋面板應(yīng)力在施工過程中不超限，施工監(jiān)控計(jì)算結(jié)果表明，施工過程中鋼主梁和橋面板應(yīng)力均處于安全狀態(tài)。