摘要：結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)無背索斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并分析施工方案，從主梁、主塔、索導(dǎo)管傾角、橋塔內(nèi)力控制等方面對(duì)施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。實(shí)踐結(jié)果表明：無背索，斜拉橋施工關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于確保橋梁工程的整體施工質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用，可將成橋后斜拉橋的主梁高程偏差值控制在1.3cm，橋塔縱向偏差值控制在1.6cm，橋塔未產(chǎn)生受力裂縫等病害問題。

關(guān)鍵詞：斜拉橋；鋼混混合梁；主塔內(nèi)力；索導(dǎo)管傾角

1" "工程概況

某橋梁工程項(xiàng)目為無背索獨(dú)塔斜拉橋，整體采用塔梁墩固結(jié)鋼構(gòu)體系，橋梁主梁為鋼混混合梁結(jié)構(gòu)，其中鋼箱梁與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁長(zhǎng)度分別為91m和44m，結(jié)合段長(zhǎng)度為2m，箱梁均為單箱三室結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁高度為3m，鋼箱梁高度為2m。

斜拉橋的橋塔位置采用鋼混結(jié)構(gòu)，橋塔高度為72m，縱向?yàn)闈M足景觀造型和采用反S形曲線擬合，將終端傾斜角設(shè)為50°，底部與頂部角度接近于垂直狀態(tài)。采用“先梁后塔”與“塔索同步”的施工方案，加強(qiáng)對(duì)索導(dǎo)管傾角與橋塔內(nèi)力的有效施工控制，以保障施工質(zhì)量，提高施工效率。

2" "結(jié)構(gòu)體系分析

以往的無背索斜拉橋在施工控制環(huán)節(jié)，主要是憑借橋塔自重與剛度特征，依靠斜塔自重完成對(duì)塔梁固結(jié)點(diǎn)位置的彎矩抵消。而應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土材料會(huì)使橋的主梁承載力偏大，不利于滿足索塔自重要求[1]。

與此同時(shí)，斜拉橋作為一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，在成橋的線形方面有著十分嚴(yán)格的要求，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的改變會(huì)直接對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配情況產(chǎn)生影響[2-3]。一旦斜拉橋的線形與設(shè)計(jì)值發(fā)生偏離，將會(huì)造成內(nèi)力與設(shè)計(jì)值不相符。因此，在橋梁工程結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，有必要加強(qiáng)對(duì)拉索垂度、臨時(shí)荷載或混凝土收縮等影響因素分析，兼顧各項(xiàng)條件，完成結(jié)構(gòu)體系的調(diào)整[4-5]。

該項(xiàng)目中，橋梁主要以鋼構(gòu)體系為整體結(jié)構(gòu)，主梁為鋼混組合梁，主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中央分隔帶位置設(shè)斜拉索。由于橋梁建設(shè)對(duì)周圍景觀要求比較高，經(jīng)過勘測(cè)得知河道的寬度在100m左右，為了使該項(xiàng)目中的無背索斜拉橋適用于該河道寬度，需要依靠橋塔重力來平衡主梁的荷載，使主塔傾斜度達(dá)到60°左右。在塔梁墩固結(jié)體系下，只有少數(shù)小跨徑橋?qū)⑺汗探Y(jié)、塔墩分離。

該項(xiàng)目選用豎琴形索面，配合曲線型塔柱進(jìn)行施工，其中前2根短索塔短索導(dǎo)管長(zhǎng)度為16.5m。為降低主梁質(zhì)量，使塔柱自重有所減輕，根據(jù)該斜拉橋的實(shí)際情況，融合施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境氣候特點(diǎn)，采取鋼混組合結(jié)構(gòu)，以發(fā)揮鋼筋與混凝土材料的作用。

主梁位置應(yīng)用鋼混結(jié)構(gòu)，以主跨為分界點(diǎn)位，與塔梁固結(jié)點(diǎn)保持大約19m距離。對(duì)分界點(diǎn)位置，需要分析主梁的應(yīng)力傳遞情況與主梁剛度變化情況。對(duì)鋼混結(jié)合段處，需要做好結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)分析，保障橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。

3" "施工方案分析

3.1" "總體施工方案

常規(guī)斜拉橋多采取先塔后梁與主梁懸拼相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，但無背索斜拉橋塔柱會(huì)產(chǎn)生傾斜，使塔柱自身無法有效保持平衡，需依靠斜拉索保持主梁的質(zhì)量平衡。為此對(duì)無背索斜拉橋需要先梁后塔，且塔索同步進(jìn)行施工，完成主梁架設(shè)后再對(duì)主塔進(jìn)行懸臂節(jié)段施工。

項(xiàng)目整體施工方案主要為“先梁后塔”與“塔索同步”。具體施工流程如下：搭設(shè)橋梁支架，對(duì)混凝土箱梁與鋼混結(jié)合段進(jìn)行現(xiàn)澆施工，安裝鋼箱梁。張拉箱梁預(yù)應(yīng)力，澆筑混凝土。搭設(shè)主塔平臺(tái)，依靠勁性骨架對(duì)主塔節(jié)段進(jìn)行懸臂澆筑，保持塔端同步張拉斜拉索，然后放索，將主梁支架與主塔支架一次拆除。

3.2" "承臺(tái)深基坑施工方案

項(xiàng)目施工位置存在淤泥質(zhì)土壤，填筑材料內(nèi)摻雜巖石。一般深基坑施工多為放坡開挖與圍堰施工方法相結(jié)合，但施工存在一定風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)研討決定采用“放坡+圍堰開挖”的施工方案，放坡開挖同時(shí)觀察土壤與水文變化情況，必要時(shí)使用鋼板樁圍堰。開挖期間如果填土效果良好，可將放坡開挖坡比設(shè)計(jì)為1：1.25，隨后掛網(wǎng)噴漿護(hù)面，依靠抽水機(jī)提高施工效率。

3.3" "承臺(tái)一次性澆筑方案

項(xiàng)目中橋梁承臺(tái)屬于大體積混凝土，根據(jù)圖紙要求對(duì)承臺(tái)位置分層施工。為防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穩(wěn)定裂縫，要求結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差不能超出±25℃。采用分層施工手段預(yù)防裂縫問題，加強(qiáng)對(duì)混凝土入模時(shí)溫度的有效控制，要求混凝土溫度≤30℃。

此外，使用低水化熱膠凝材料，比如具有低水化熱特征的硅酸鹽水泥，并在材料內(nèi)摻入一部分粉煤灰，以降低材料發(fā)熱量，防止混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)溫度急劇升高。夏季施工時(shí)，要求摻入粉煤灰的混凝土入模溫度≤30℃，冷卻水管共3層，每層保持1m的間隔距離，水管間距1.2m，承臺(tái)養(yǎng)護(hù)7d后可以拆模。

4" "施工控制關(guān)鍵技術(shù)

4.1" "主梁施工控制技術(shù)

鋼混混合梁結(jié)構(gòu)中，鋼箱梁與混凝土梁的高度分別為2m和3m，采用單箱三室斜腹板界面，混合位置處于主跨區(qū)域，與主塔中心相距19m。對(duì)主梁進(jìn)行澆筑與拼裝，邊跨區(qū)域的混凝土主梁跨徑為25m，采用鋼管臨時(shí)墩與貝雷架相結(jié)合的施工方案。為防止臨時(shí)墩沉降，避免主梁出現(xiàn)開裂問題，要求鋼管臨時(shí)墩必須支撐在承臺(tái)上，貝雷架的跨徑達(dá)到25m。邊跨區(qū)域主梁自重770kN/m，所需貝雷架數(shù)量較多，需增強(qiáng)支點(diǎn)位置的剪力。

鋼混混合梁施工時(shí)，先進(jìn)行主梁施工，再進(jìn)行混合段施工，張拉主梁預(yù)應(yīng)力后安裝鋼箱梁。對(duì)主梁結(jié)構(gòu)線形控制。該斜拉橋的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁端采用現(xiàn)澆法進(jìn)行施工，分段拼裝鋼箱梁，共計(jì)11個(gè)階段，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度為8m。通過合理設(shè)置主梁預(yù)拱度，完成對(duì)線形的有效控制。

4.2" "主塔施工控制技術(shù)

承臺(tái)之上主塔高度為72m，下塔柱高度為12m，主梁以上高度為60m。中心線縱向采用反S形的曲線形式擬合，使主塔中部?jī)A斜角達(dá)到50°，塔底部和頂部的角度接近垂直狀態(tài)?？v向?qū)挾瘸蕽u變趨勢(shì)，底部與頂部縱寬分別為11.75m和3.25m，橫向等寬3m。

主塔位置使用四邊倒角實(shí)心截面，縱向?qū)挾扔傻撞肯蝽敒?.5～0.5m的漸變，橫向?qū)挾鹊葘?.3m。上塔柱共劃分成15個(gè)節(jié)段，澆筑高度最大為4.581m。根據(jù)模板受力情況進(jìn)行節(jié)段劃分，確保塔根位置最大拉應(yīng)力＜2MPa時(shí)不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力裂縫問題。

一般斜拉橋橋塔部位呈垂直狀態(tài)，兩側(cè)斜拉索的索力會(huì)均等分布，實(shí)際施工過程中無需對(duì)橋塔預(yù)偏量進(jìn)行額外設(shè)置。針對(duì)該斜拉橋加強(qiáng)線形控制，將橋塔的預(yù)偏量劃分為水平與豎向兩部分。對(duì)橋塔位置進(jìn)行分段澆筑施工，計(jì)算每節(jié)塔柱澆筑施工環(huán)節(jié)的節(jié)段預(yù)偏量，同時(shí)計(jì)算索塔錨固點(diǎn)位置的預(yù)偏量值，從坐標(biāo)中得到預(yù)偏量結(jié)果。根據(jù)握預(yù)偏量的變化趨勢(shì)，完成對(duì)橋塔線形的有效控制，為后續(xù)斜拉橋施工技術(shù)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。索塔錨固點(diǎn)預(yù)偏量如表1所示。

4.3" "索導(dǎo)管傾角控制

完成橋梁線形的控制后，還要安裝索導(dǎo)管，判斷斜拉索垂度給傾角控制造成的影響。確保斜拉索位于導(dǎo)管內(nèi)部，且保持位置居中，實(shí)現(xiàn)對(duì)索導(dǎo)管傾角的有效控制。將傾角取值為錨固點(diǎn)傾角，采用切線法對(duì)傾角變化量加以計(jì)算[6-7]。

該項(xiàng)目中橋梁的塔柱為實(shí)心的，且索導(dǎo)管的長(zhǎng)度在16.5m左右，已經(jīng)超出索長(zhǎng)大約1/3，計(jì)算后利用割線法對(duì)索導(dǎo)管傾角進(jìn)行調(diào)整，修正夾角，使導(dǎo)管前端的降低值能夠低于索導(dǎo)管中點(diǎn)位置垂度，最終符合施工要求。

4.4" "橋塔內(nèi)力控制

橋臺(tái)選擇傾斜的鋼混結(jié)構(gòu)，由于其彎矩偏大，橋塔位置會(huì)形成較大的拉應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成受力裂縫，為此需加強(qiáng)對(duì)各環(huán)節(jié)斜拉索索力的控制。

4.4.1" "張拉索力

為保證傾斜塔柱局部平衡，在橋塔節(jié)段施工環(huán)節(jié)要求張拉索力與成橋索力必須一致。因主梁預(yù)拱度的存在，使得落架前橋塔與索梁錨固點(diǎn)的間距較小，斜拉索看起來“超長(zhǎng)”。其中cb1～cb6號(hào)的斜拉索錨杯長(zhǎng)度為42cm，cb7～cb10號(hào)斜拉索錨杯長(zhǎng)度為37cm。

斜拉索錨頭前端長(zhǎng)度如表2所示。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息可知，梁端螺母處于錨杯前1/3位置時(shí)，cb6～cb8斜拉索超長(zhǎng)梁超過理論長(zhǎng)度，該處斜拉索塔端錨杯需要用到錨墊板。

為解決上述問題，需減小無應(yīng)力索長(zhǎng)，對(duì)螺母的位置做出調(diào)整，或減小一部分張拉索力，讓梁端螺母位于錨杯前1/3的位置。澆筑塔柱節(jié)段環(huán)節(jié)，塔端與梁端的錨頭前端長(zhǎng)度超過最小理論值，有效解決了斜拉索“超長(zhǎng)”問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)橋塔拉應(yīng)力的有效控制。

4.4.2" "放索索力

對(duì)橋塔部位進(jìn)行施工后，主梁落架會(huì)加大斜拉索的索力。此時(shí)橋塔的內(nèi)力超出容許值，有必要在落架前進(jìn)行放索處理[8]。受應(yīng)力限制，放索需要分2次進(jìn)行，且放索應(yīng)力需要與實(shí)際工程施工中索力與目標(biāo)索力的差值相同。其中，目標(biāo)索力可以采用反推的方式，在迭代法的試用下求解。

按照橋梁實(shí)際設(shè)計(jì)要求，放索量依據(jù)螺母旋出量控制，保持螺母位置不動(dòng)，外旋塔端螺母，延長(zhǎng)錨頭前端位置的長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放索索力的控制。斜拉橋放索索力如表3所示。

5" "結(jié)束語

本文針對(duì)無背索獨(dú)塔斜拉橋，采取“先梁后塔”與“索塔同步”的總體施工方案，通過無應(yīng)力狀態(tài)法實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的有效施工控制。根據(jù)主梁與橋塔線形控制，加強(qiáng)對(duì)索導(dǎo)管傾角的控制，不斷完善各項(xiàng)施工關(guān)鍵技術(shù)，將成橋后斜拉橋的主梁高程偏差值控制在1.3cm，橋塔縱向偏差值不超過1.6cm，橋塔未產(chǎn)生受力裂縫問題，使橋梁受力與線形均能符合工程預(yù)期要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 程宏斌.獨(dú)塔無背索曲線鋼管梁斜拉橋設(shè)計(jì)與分析[J].中

國(guó)市政工程，2023（1）：16-19+90．

[2] 俞伯林.曲線無背索獨(dú)塔斜拉橋拉索張拉施工方案分析[J].

福建交通科技，2022（7）：42-46．

[3] 王永禎.曲線形獨(dú)塔無背索斜拉橋荷載試驗(yàn)研究[J].福建

建材，2019（9）：3-5．

[4] 湯少青，馬虎.扭背索獨(dú)塔斜拉橋鋼箱梁施工線形控制研

究[J].中外建筑，2019（4）：213-214．

[5] 張光亮.曲線形獨(dú)塔無背索斜拉橋施工關(guān)鍵技術(shù)[J].交通

世界，2019（15）：96-98．

[6] 李健剛，楊冰.斜拉橋異形鋼索塔錨固區(qū)受力敏感性因素

分析[J].橋梁建設(shè)，2023，53（3）：64-70.

[7] 黃小明，高志玉.基于無應(yīng)力狀態(tài)法的斜拉橋施工控制仿

真分析方法[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2023，43（6）：78-83.

[8] 涂光亞，周郅哲.大跨度鋼箱梁斜拉橋主梁制造誤差分析

與優(yōu)化調(diào)整[J].中外公路，2023，43（3）：88-92.