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标题 某非对称平衡体系混合梁斜拉桥上部结构施工控制研究
范文 戚原 向伟

摘要： 某斜拉桥为混凝土梁+钢混组合梁的形式，上部结构边、中跨采用非对称平衡体系，通过采用对称悬拼施工与非对称悬拼施工方法比较，对于结构复杂的非对称平衡体系斜拉桥，需辅以临时支撑等措施，以减小塔頂偏位，对同类型桥梁施工具有指导意义。
Abstract： A cable-stayed bridge is composed of concrete beam and steel-concrete composite beam. The superstructure side and middle span are constructed with asymmetrical balanced system. By comparing the construction methods of asymmetrical cantilever construction and asymmetrical cantilever construction， for cable-stayed bridges with complex asymmetrical balanced system， temporary support is needed to reduce the tower top deviation， which is of guiding significance for the construction of the same type of bridges.
关键词： 斜拉桥；非对称平衡体系；悬拼施工
Key words： cable-stayed bridge；asymmetrical balanced system；cantilever construction
中图分类号：U448.25；U445.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）19-0107-02
1 工程概况
某桥梁结构布置为（156+430+156）m混凝土梁+组合梁的混合梁斜拉桥，总长742m。索塔为A型塔柱，东岸塔高146.7m，西岸塔高139.7m。该桥梁上跨河谷，沟底为泥石流冲积物，东岸处于横向斜坡地段，坡体陡峻；西岸地势较为平坦，为历史上多次泥石流堆积形成。
边跨主梁采用预应力混凝土双边肋主梁，主梁中心高度2.62m，全宽13.8m，顶板厚28cm，标准梁段长8.5m，最大重量约400t。中跨主梁采用钢混组合梁，钢梁主要由纵梁、横梁及小纵梁组成，标准梁段长12m，最大重量约270t。
2 上部结构施工方案设计的控制目标
该斜拉桥上部结构边、中跨采用非对称平衡体系，主塔两侧梁段重量不平衡，边中跨梁重差达3300t。作者按照常规对称悬拼施工方案对该桥进行了计算，主梁采用边跨悬浇+中跨悬拼对称施工，边跨离塔中线16.5m处设一个临时支墩，中跨Z0节段压重200kN/m，Z13及Z15节段压重50kN/m。计算结果为：施工过程中主梁及主塔应力满足要求，但主塔塔顶偏位最大达44cm，中跨主梁向上挠度和边跨主梁向下挠度均很大，临时支墩最大反力约700t，无法保障桥梁施工质量和安全。
由于对称悬拼施工将在塔柱两侧产生巨大的拼装梁段重量差，导致塔柱承受强大的不平衡力矩，不利于塔柱安全，同时造成较大的塔顶位移，增加了施工精度控制的难度，难以保障成桥线形和施工质量。因此，该桥无法沿用常见的平衡体系斜拉桥对称悬拼施工法。
该桥在施工方案设计上应区别于常规斜拉桥，确定施工控制目标为：①降低塔柱在施工过程中承受的不平衡力矩和塔顶偏位，确保悬臂施工状态下桥梁稳定；②采取必要措施控制永久结构施工过程中应力挠度，重点控制塔柱、主梁应力和挠度在控制范围内；③保证成桥索力和线形满足设计要求。
3 主要施工控制措施
为达到预定控制目标，应采取措施尽量降低悬拼施工过程中主塔两侧荷载差，减小不平衡力矩。结合实际情况，我们采用了两类控制措施。
3.1 不平衡弯矩约束控制措施
施工过程中辅以主塔墩旁支架、临时支墩、边跨桥台旁现浇支架和塔梁临时固结的措施。在主塔处搭设墩旁托架，B0、1#现浇梁和Z0#节段钢梁在托架上施工；临时支墩设置在边跨距塔中线27.75m处（B3#节段），设计临时支墩反力800T；B15～B17梁段在边跨桥台旁现浇支架上施工；塔梁固结于中跨合龙后解除。
3.2 悬臂拼装控制措施。
悬拼施工过程中，中跨混合梁超边跨悬浇梁一个节段同步施工，桥面湿接缝滞后钢梁安装2节段施工，悬臂施工总体步骤：安装牵索挂篮并将斜拉索接长至挂篮上，边跨斜拉索第一次张拉；挂篮绑扎钢筋、安装模板等；边跨混凝土浇筑至一半时第二次张拉边跨斜拉索，同时中跨拼装完成钢梁，挂设并第一次张拉中跨斜拉索。继续浇筑边跨节段剩余混凝土，同时安装中跨桥面板。中跨架梁吊机前移，浇筑桥面板湿接缝；待边跨梁段混凝土强度达到设计强度后张拉预应力；边跨斜拉索由挂篮转换至主梁上，第三次张拉边跨斜拉索（终张），同时第二次张拉中跨斜拉索（终张）。
4 主要施工控制指标及计算结果
4.1 主塔偏位
向中跨侧偏位：当边跨悬完成B6#节段、中跨悬拼完成Z7#节段，且B6节段预应力张拉完成时偏位最大，1#塔塔顶有向中跨最大偏位156mm，2#塔塔顶有向中跨最大偏位144mm。
向边跨测最大偏位：17#斜拉索终张拉完成后，拆除边跨牵索挂篮、中跨架梁吊机后，1#塔塔顶有向边跨最大偏位228mm，2#塔塔顶有向边跨最大偏位204mm。
二期恒载施工后，1#塔顶向边跨偏位159mm，2#塔塔顶向边跨偏位162mm。
4.2 主塔应力
施工过程中主塔根部大弯矩为243013kN·m；施工过程中主塔始终处于全截面受压，其中主塔下塔柱根部最小应力为-7.0MPa，最大应力为-2.8MPa；主塔中塔柱根部最小应力为-10.0MPa，最大应力为-1.0MPa，最大压应力均小于0.70fck=0.7×0.85×32.4=19.3MPa，满足规范要求。
4.3 中跨钢梁应力
施工过程中中跨钢主梁的最大应力为60.2MPa，最小应力为-184MPa。
4.4 中跨混凝土桥面板计算
施工阶段中跨混凝土桥面板最大拉应力为2.5MPa，最大压应力为11.6MPa；成桥后中跨混凝土桥面板最大拉应力为1.5MPa，最大压应力为11.6MPa。
4.5 边跨混凝土梁应力
施工阶段边跨混凝土梁上缘最大拉应力为1.5MPa，最大壓应力为9.3MPa，下缘最大拉应力为0.8MPa，最大压应力为15MPa。
4.6 成桥线形及索力
成桥后边跨主梁最大竖向位移-132mm，中跨主梁最大竖向位移+405mm。（表2）
4.7 临时支墩最大反力
临时墩最大支点反力为4396kN，中跨墩旁托架最大支点反力为2638kN。临时墩设计反力为8000kN，中跨墩旁托架设计反力为4000kN。
4.8 塔梁临时锚固及临时纵向限位
塔梁临时锚固采用预埋直径为32mm的PSB930级精轧螺纹钢筋实现，精轧螺纹钢筋布置在纵桥向塔中线两侧各2.6m处，单侧布置44根，则单侧预埋钢筋能承受的最大拉力为：
计算模型中采用弹性连接模拟塔拉临时锚固，施工过程中塔梁临时固结单侧最大拉力为F=7494kN。
施工过程临时纵向限位的最大纵桥向水平力为F=4365kN。
5 结语
①非对称平衡体系斜拉桥结构复杂，应采用非对称悬拼施工，辅以临时支撑措施。②悬臂施工过程中，中跨墩旁托架、边跨临时墩、边跨现浇支架均参与受力，且直接影响施工过程中主梁线型，施工监控过程中在满足主梁线型的同时应加强对各临时结构反力的控制，以保证施工安全。③实际施工时，中跨组合梁重量可能是负公差，而边跨混凝土梁很可能是混凝土超方，导致主塔偏位比计算结果更大，现场施工时应注意严格控制边跨混凝土浇筑方量。④施工过程中，中跨墩旁托架支点反力较大，其原因是中跨梁段过早较边跨超前一个节段施工，施工中应注意加强该位置检查。
参考文献：
[1]陈凌宇，李欣然，陈伟德.江阴五星桥（斜拉桥）施工监控[J].结构工程师，2005（12）.
[2]李铮.挂篮悬臂浇筑连续箱梁施工工法的应用[J].世界桥梁，2010（02）.
[3]宁平华.结合梁斜拉桥塔梁临时固结装置研究[J].中外公路，2004（08）.
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更新时间：2024/12/23 2:23:53