陳軍

（重慶市大足區(qū)交通局，重慶 400999）

組合梁斜拉橋施工過(guò)程復(fù)雜、工藝要求較高，施工工法對(duì)成橋線形及受力狀態(tài)影響較大。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)修建的組合梁斜拉橋大多采用單節(jié)段連續(xù)吊裝施工技術(shù)，逐段吊裝、逐段澆筑濕接縫混凝土。不同節(jié)段主梁連續(xù)吊裝施工方法下橋面板濕接縫澆筑時(shí)間不同，施工過(guò)程中橋面板和鋼主梁應(yīng)力狀態(tài)以及成橋后線形及內(nèi)力均存在差異。為縮短工期、提升工效，必須在確保結(jié)構(gòu)安全、成橋狀態(tài)合理的基礎(chǔ)上選擇合理的主梁連續(xù)吊裝施工方法。

一、工程概況

某雙塔整幅組合梁斜拉橋跨徑為75m+80m+350m+80m+75m，在二邊跨處設(shè)有輔助橋墩,以空間索面型式布設(shè)斜拉索。并采取半漂浮約束支撐系統(tǒng),橫向抗風(fēng)性支坐與豎向支座中心均設(shè)置在索塔和過(guò)渡橋墩、輔助墩橋墩頂部。鋼主橋?yàn)榉蛛x式雙邊箱扁平鋼板橋組合橋梁型式,風(fēng)嘴布置于鋼主橋外面。橋面板采用高剪力強(qiáng)度螺栓與鋼板泵管的聯(lián)合承載，索塔塔身為鉆石形設(shè)計(jì)。主梁及索塔上的斜拉索分別通過(guò)鋼錨箱和鋼錨梁錨固，張拉端在塔端。

該組合梁斜拉橋原采用單節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案，但是這種單節(jié)段施工進(jìn)度慢，無(wú)法滿足橋梁通航時(shí)間要求。為此，應(yīng)考慮兩節(jié)段和三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案的可行性。

二、施工方案

當(dāng)前國(guó)內(nèi)組合梁主要采用預(yù)制橋面板和鋼主梁，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，不同的組合梁斜拉橋施工方案所對(duì)應(yīng)的濕接縫澆筑時(shí)間、預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)機(jī)以及斜拉索張拉次數(shù)不盡相同[1]，相應(yīng)的施工工藝繁簡(jiǎn)程度和工效也不同。鑒于該組合梁斜拉橋主橋采取的是較為特殊上部結(jié)構(gòu)形式，為保證合龍目標(biāo)如期完成，上部梁段所有的安裝任務(wù)應(yīng)當(dāng)在8個(gè)月內(nèi)完成。為此，在設(shè)計(jì)階段展開(kāi)對(duì)鋼主梁安裝方案的比選。

該橋梁梁段中主塔塔下采用浮吊支架拼裝，其余的過(guò)渡墩和輔助墩墩頂梁段也采用同樣處理方式，為避免以上處理侵占主線工期，必須保證浮吊支架拼裝施工任務(wù)提前完成，基于此，本文僅展開(kāi)橋面吊機(jī)拼裝工效的比較。具體情況見(jiàn)表1～表3。由表可知，在展開(kāi)單節(jié)段組合梁吊裝及張拉施工的過(guò)程中，單個(gè)梁段所需要的施工時(shí)間約為13.5d；如果同時(shí)吊裝兩個(gè)節(jié)段，則兩個(gè)梁段吊裝所需要的時(shí)間共為19d，將該時(shí)間平攤至單個(gè)梁段后，所用時(shí)間僅為9.5d/梁段；三節(jié)段吊裝時(shí)，所需要的時(shí)間共為24.5d，將該時(shí)間平攤至單個(gè)梁段，則所用時(shí)間更短，僅為8d/梁段；斜拉橋主梁吊裝期間，預(yù)應(yīng)力張拉壓漿及等強(qiáng)、濕接縫澆筑及等強(qiáng)兩個(gè)施工階段所耗費(fèi)的時(shí)間基本一致且均較長(zhǎng)，通過(guò)縮短這兩項(xiàng)施工步驟，可大大縮短工期、提升工效。經(jīng)過(guò)比較，該斜拉橋最終選用施工時(shí)間最短、工效最高的三節(jié)段連續(xù)吊裝張拉施工方案。

表1 組合梁斜拉橋主梁?jiǎn)喂?jié)段吊裝張拉

表2 組合梁斜拉橋主梁兩節(jié)段吊裝張拉

表3 組合梁斜拉橋主梁三節(jié)段吊裝張拉

在該組合梁斜拉橋采用了本文所推薦的三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案后，所對(duì)應(yīng)的主梁安裝方式主要有橋面吊機(jī)對(duì)稱(chēng)懸拼和浮吊支架拼裝兩種，必須根據(jù)工程實(shí)際及相關(guān)規(guī)范予以確定。在三節(jié)段連續(xù)吊裝施工開(kāi)始后，首先進(jìn)行同步展開(kāi)塔和梁施工，包括塔下支架搭設(shè)、安裝橋面吊機(jī)、安裝主梁浮吊拼裝機(jī)等在內(nèi)的環(huán)節(jié)必須在主塔塔冠合龍前完成；待塔冠合龍后，便隨即展開(kāi)橋面吊機(jī)懸拼；此后，在持續(xù)懸拼過(guò)程中，必須確保將過(guò)渡墩和輔助墩墩頂浮吊拼裝節(jié)段及相關(guān)的施工任務(wù)早于設(shè)計(jì)要求而完成。

三、受力分析

施工方法調(diào)整后，各節(jié)段受力狀態(tài)可能發(fā)生改變，為此必須進(jìn)行施工過(guò)程中主梁受力變化的分析。采用MIDAS/Civil空間有限元軟件進(jìn)行該組合梁斜拉橋模型構(gòu)建[2]，如圖1所示。此后，進(jìn)行橋面板單節(jié)段、兩節(jié)段、三節(jié)段吊裝張拉三種施工方案下混凝土橋面板和鋼梁內(nèi)力模擬，以得出主梁節(jié)段內(nèi)力狀態(tài)。

圖1 有限元模型

（一）應(yīng)力計(jì)算

為進(jìn)行不同施工方案對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響的分析，對(duì)三種施工方案下有限元模型進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，得出施工節(jié)段橋面板及主梁應(yīng)力。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，單節(jié)段連續(xù)吊裝施工過(guò)程中各梁段橋面板拉壓應(yīng)力最大值分別位于0.69MPa～0.87MPa和-3.49MPa～-1.69MPa范圍內(nèi)；主梁拉壓應(yīng)力最大值依次位于1.31MPa～3.99MPa和-29.1MPa～-18.8MPa范圍內(nèi)。二節(jié)段連續(xù)吊裝施工過(guò)程中各梁段橋面板拉壓應(yīng)力最大值分別位于1.00MPa～1.59MPa與-3.83MPa～-0.85MPa范圍內(nèi)；主梁拉壓應(yīng)力最大值則位于14.7MPa～20.1MPa和-28.5MPa～-17.3MPa范圍內(nèi)。三節(jié)段連續(xù)吊裝施工過(guò)程中各梁段橋面板拉壓應(yīng)力最大值依次位于1.43MPa～2.06MPa和-3.41MPa～-1.69MPa范圍內(nèi)；主梁拉壓應(yīng)力最大值則位于13.3MPa～25.1MPa和-33.6MPa～-18.8MPa范圍內(nèi)。從應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可知，施工方案從單節(jié)段連續(xù)吊裝調(diào)整為兩節(jié)段和三節(jié)段連續(xù)吊裝后，橋面板與主梁拉應(yīng)力明顯增大，但因濕接縫在數(shù)個(gè)節(jié)段吊裝后一次澆筑，接縫處主梁未澆筑混凝土?xí)纬晒餐芰Φ穆?lián)合截面[3]，引起其上翼緣和邊緣區(qū)拉應(yīng)力增大；非濕接縫區(qū)聯(lián)合截面的形成促使混凝土和鋼共同受力。所以，施工方案的調(diào)整所引起的應(yīng)力變化并不大。

（二）三節(jié)段連續(xù)吊裝施工的可行性

多節(jié)段施工必然降低濕接縫處主梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大橋面板開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，為此，必須進(jìn)行三節(jié)段連續(xù)吊裝施工橋面板最大拉應(yīng)力和主梁最大壓應(yīng)力分析。有限元計(jì)算結(jié)果具體見(jiàn)如圖2和圖3所示。由圖中結(jié)果可以看出，三節(jié)段連續(xù)吊裝施工過(guò)程中，在主梁濕接縫澆筑前，主梁截面突變處橋面板拉應(yīng)力較大，且隨節(jié)段數(shù)量的增多，拉應(yīng)力呈先增后降的趨勢(shì)；臨近塔方向的橋面板拉應(yīng)力累計(jì)值為2.08MPa，超過(guò)了1.9MPa的抗拉強(qiáng)度值，此后隨著節(jié)段數(shù)量的增多而持續(xù)下降；當(dāng)結(jié)束預(yù)應(yīng)力張拉后橋面板負(fù)彎矩及主梁拉應(yīng)力均明顯降低。故該組合梁斜拉橋采用三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案切實(shí)可行。

圖2 三節(jié)段連續(xù)吊裝施工時(shí)橋面板拉應(yīng)力

圖3 三節(jié)段連續(xù)吊裝施工時(shí)鋼主梁壓應(yīng)力

（三）斜拉索索力受施工方案調(diào)整的影響

原施工方案的斜拉索索力主要針對(duì)單節(jié)段連續(xù)吊裝，而在采用三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案下，成橋后的斜拉索索力、主梁線形及內(nèi)力必然發(fā)生偏差，故必須進(jìn)行斜拉索索力初始值的調(diào)整。通過(guò)分析得知，單節(jié)段、兩節(jié)段及三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案下實(shí)際成橋索力和目標(biāo)索力值的誤差依次為-7%～9%、-10%～9%和-12%～9%，表明施工方案的調(diào)整對(duì)成橋索力存在影響，為達(dá)到成橋內(nèi)力分布最佳狀態(tài)，應(yīng)在合龍后二次調(diào)索。但是對(duì)于索力誤差較小的情況，為減小調(diào)索工程量，可不調(diào)整索力。

二次索力計(jì)算采用迭代法[4]，因邊索對(duì)主梁和塔變形量影響較大，為減少總調(diào)索量及調(diào)索對(duì)內(nèi)力的不利影響，應(yīng)先調(diào)整邊索。初始索力為合龍后斜拉索索力，在經(jīng)歷收縮徐變及二期恒載作用后的成橋索力和目標(biāo)索力 的差值為，則首次迭代時(shí)第根拉索索力應(yīng)調(diào)整為，根據(jù)施工次序依次迭代，則第 根拉索索力調(diào)整值為，直至迭代計(jì)算至全部的 ＜±5%。最終得出的該組合梁斜拉橋三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案下各拉索二次調(diào)索成橋索力的偏差≤-3.8%，符合規(guī)范。

單節(jié)段、二節(jié)段及三節(jié)段連續(xù)吊裝施工二次索力調(diào)整值具體如圖4所示，三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案下，大多數(shù)拉索索力調(diào)整值均小于±300kN，僅少數(shù)拉索索力調(diào)整值＞±300kN，說(shuō)明三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案下成橋狀態(tài)合理。

圖4 三節(jié)段連續(xù)吊裝施工索力調(diào)整值

四、多節(jié)段連續(xù)吊裝施工要點(diǎn)

五、結(jié)語(yǔ)

（一）安裝鋼絞線

加工好的主梁進(jìn)行疊合施工前應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)要求持續(xù)保存半年，按照設(shè)計(jì)要求疊合成型后還應(yīng)以同樣的儲(chǔ)存方式繼續(xù)靜置3個(gè)月，期滿后進(jìn)行結(jié)構(gòu)疊合質(zhì)量檢測(cè)，完全滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后方可正式用于施工。在主梁存放的過(guò)程中，很容易因內(nèi)外部原因而引發(fā)鋼絞線波紋管預(yù)留管道堵塞，所以在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線束正式安裝前，應(yīng)徹底沖洗波紋管預(yù)留管道。安裝鋼絞線時(shí)，應(yīng)通過(guò)吊機(jī)將梁段吊運(yùn)到安裝結(jié)束梁段上方1.0m的位置后暫停，這一位置和高度恰好能滿足施工人員站立作業(yè)的要求。

（二）吊裝鋼梁

待完成節(jié)段初步定位后主要通過(guò)200t千斤頂4個(gè)、36t千斤頂8個(gè)、30t手拉葫蘆的配合調(diào)整節(jié)段位置，與此同時(shí)，該組合梁斜拉橋鋼梁標(biāo)高以及軸線、里程則主要通過(guò)200t千斤頂，以及36t千斤頂分別進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整主梁時(shí)，應(yīng)按照先軸線、后里程和標(biāo)高的次序循環(huán)進(jìn)行，并待軸線、高差等實(shí)際測(cè)量結(jié)果均符合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后再以相應(yīng)的方式連接固定。對(duì)于該組合梁斜拉橋主梁T01節(jié)段而言，可以此為基準(zhǔn)，將千斤頂直接設(shè)置于混凝土墩上展開(kāi)主梁調(diào)整施作；在進(jìn)行標(biāo)高等施工參數(shù)調(diào)整時(shí)，必須確保千斤頂頂口恰好位于橫隔板和主梁腹板相交的區(qū)域，同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在千斤頂頂口下增設(shè)2塊厚度為20mm的橡膠片；在對(duì)該組合梁斜拉橋節(jié)段里程和軸線進(jìn)行調(diào)整時(shí)，必須以豎向支座為依托，以焊接在主梁底板處的加勁裝置為受力點(diǎn)，通過(guò)頂推方式達(dá)到調(diào)整目的。

通過(guò)以上操作將節(jié)段梁起吊至設(shè)計(jì)位置后，必須相應(yīng)進(jìn)行軸線、標(biāo)高和里程等參數(shù)值的調(diào)整，完成后進(jìn)行尺寸及位置檢測(cè)，確保無(wú)誤后焊接底板。

（三）張拉斜拉索

該組合梁斜拉橋節(jié)段吊裝過(guò)程中主要使用設(shè)置在塔端的YDC-650型穿心千斤頂同步進(jìn)行斜拉索張拉施工，拆除張拉桿或牽引鋼絞線的處理與斜拉索張拉同步進(jìn)行。首次張拉完成后向前移動(dòng)橋面吊機(jī)至二次張拉施工位置，此后再展開(kāi)二次張拉；整個(gè)張拉過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)錨頭伸出量和張拉力等施工參數(shù)取值的控制，保證其值完全處于設(shè)計(jì)范圍，并結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整斜拉索索力，以控制橋梁整體線形。

綜上所述，組合梁斜拉橋施工過(guò)程中面臨混凝土橋面板和鋼主梁結(jié)合時(shí)機(jī)的選擇，三節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案因一次性澆筑多道濕接縫，能明顯縮短濕接縫澆筑及等強(qiáng)時(shí)間，加快施工進(jìn)度。從單節(jié)段連續(xù)吊裝施工方案調(diào)整為多節(jié)段方案，會(huì)引起組合梁斜拉橋成橋后內(nèi)力偏差，可通過(guò)二次調(diào)索進(jìn)行偏差修正，調(diào)索前后橋梁內(nèi)力狀態(tài)的比較，以及施工監(jiān)控結(jié)果表明，斜拉橋成橋狀態(tài)合理，施工期間混凝土橋面板應(yīng)力和鋼主梁應(yīng)力均處于安全狀態(tài)。