某非對稱平衡體系混合梁斜拉橋上部結(jié)構(gòu)施工控制研究

戚原 向偉

摘要： 某斜拉橋為混凝土梁+鋼混組合梁的形式，上部結(jié)構(gòu)邊、中跨采用非對稱平衡體系，通過采用對稱懸拼施工與非對稱懸拼施工方法比較，對于結(jié)構(gòu)復雜的非對稱平衡體系斜拉橋，需輔以臨時支撐等措施，以減小塔頂偏位，對同類型橋梁施工具有指導意義。

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.

關(guān)鍵詞： 斜拉橋；非對稱平衡體系；懸拼施工

Key words： cable-stayed bridge；asymmetrical balanced system；cantilever construction

中圖分類號：U448.25；U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0107-02

1 工程概況

某橋梁結(jié)構(gòu)布置為（156+430+156）m混凝土梁+組合梁的混合梁斜拉橋，總長742m。索塔為A型塔柱，東岸塔高146.7m，西岸塔高139.7m。該橋梁上跨河谷，溝底為泥石流沖積物，東岸處于橫向斜坡地段，坡體陡峻；西岸地勢較為平坦，為歷史上多次泥石流堆積形成。

邊跨主梁采用預應力混凝土雙邊肋主梁，主梁中心高度2.62m，全寬13.8m，頂板厚28cm，標準梁段長8.5m，最大重量約400t。中跨主梁采用鋼混組合梁，鋼梁主要由縱梁、橫梁及小縱梁組成，標準梁段長12m，最大重量約270t。

2 上部結(jié)構(gòu)施工方案設計的控制目標

該斜拉橋上部結(jié)構(gòu)邊、中跨采用非對稱平衡體系，主塔兩側(cè)梁段重量不平衡，邊中跨梁重差達3300t。作者按照常規(guī)對稱懸拼施工方案對該橋進行了計算，主梁采用邊跨懸澆+中跨懸拼對稱施工，邊跨離塔中線16.5m處設一個臨時支墩，中跨Z0節(jié)段壓重200kN/m，Z13及Z15節(jié)段壓重50kN/m。計算結(jié)果為：施工過程中主梁及主塔應力滿足要求，但主塔塔頂偏位最大達44cm，中跨主梁向上撓度和邊跨主梁向下?lián)隙染艽螅R時支墩最大反力約700t，無法保障橋梁施工質(zhì)量和安全。

由于對稱懸拼施工將在塔柱兩側(cè)產(chǎn)生巨大的拼裝梁段重量差，導致塔柱承受強大的不平衡力矩，不利于塔柱安全，同時造成較大的塔頂位移，增加了施工精度控制的難度，難以保障成橋線形和施工質(zhì)量。因此，該橋無法沿用常見的平衡體系斜拉橋?qū)ΨQ懸拼施工法。

該橋在施工方案設計上應區(qū)別于常規(guī)斜拉橋，確定施工控制目標為：①降低塔柱在施工過程中承受的不平衡力矩和塔頂偏位，確保懸臂施工狀態(tài)下橋梁穩(wěn)定；②采取必要措施控制永久結(jié)構(gòu)施工過程中應力撓度，重點控制塔柱、主梁應力和撓度在控制范圍內(nèi)；③保證成橋索力和線形滿足設計要求。

3 主要施工控制措施

為達到預定控制目標，應采取措施盡量降低懸拼施工過程中主塔兩側(cè)荷載差，減小不平衡力矩。結(jié)合實際情況，我們采用了兩類控制措施。

3.1 不平衡彎矩約束控制措施

施工過程中輔以主塔墩旁支架、臨時支墩、邊跨橋臺旁現(xiàn)澆支架和塔梁臨時固結(jié)的措施。在主塔處搭設墩旁托架，B0、1#現(xiàn)澆梁和Z0#節(jié)段鋼梁在托架上施工；臨時支墩設置在邊跨距塔中線27.75m處（B3#節(jié)段），設計臨時支墩反力800T；B15～B17梁段在邊跨橋臺旁現(xiàn)澆支架上施工；塔梁固結(jié)于中跨合龍后解除。

3.2 懸臂拼裝控制措施。

懸拼施工過程中，中跨混合梁超邊跨懸澆梁一個節(jié)段同步施工，橋面濕接縫滯后鋼梁安裝2節(jié)段施工，懸臂施工總體步驟：安裝牽索掛籃并將斜拉索接長至掛籃上，邊跨斜拉索第一次張拉；掛籃綁扎鋼筋、安裝模板等；邊跨混凝土澆筑至一半時第二次張拉邊跨斜拉索，同時中跨拼裝完成鋼梁，掛設并第一次張拉中跨斜拉索。繼續(xù)澆筑邊跨節(jié)段剩余混凝土，同時安裝中跨橋面板。中跨架梁吊機前移，澆筑橋面板濕接縫；待邊跨梁段混凝土強度達到設計強度后張拉預應力；邊跨斜拉索由掛籃轉(zhuǎn)換至主梁上，第三次張拉邊跨斜拉索（終張），同時第二次張拉中跨斜拉索（終張）。

4 主要施工控制指標及計算結(jié)果

4.1 主塔偏位

向中跨側(cè)偏位：當邊跨懸完成B6#節(jié)段、中跨懸拼完成Z7#節(jié)段，且B6節(jié)段預應力張拉完成時偏位最大，1#塔塔頂有向中跨最大偏位156mm，2#塔塔頂有向中跨最大偏位144mm。

向邊跨測最大偏位：17#斜拉索終張拉完成后，拆除邊跨牽索掛籃、中跨架梁吊機后，1#塔塔頂有向邊跨最大偏位228mm，2#塔塔頂有向邊跨最大偏位204mm。

二期恒載施工后，1#塔頂向邊跨偏位159mm，2#塔塔頂向邊跨偏位162mm。

4.2 主塔應力

施工過程中主塔根部大彎矩為243013kN·m；施工過程中主塔始終處于全截面受壓，其中主塔下塔柱根部最小應力為-7.0MPa，最大應力為-2.8MPa；主塔中塔柱根部最小應力為-10.0MPa，最大應力為-1.0MPa，最大壓應力均小于0.70fck=0.7×0.85×32.4=19.3MPa，滿足規(guī)范要求。

4.3 中跨鋼梁應力

施工過程中中跨鋼主梁的最大應力為60.2MPa，最小應力為-184MPa。

4.4 中跨混凝土橋面板計算

施工階段中跨混凝土橋面板最大拉應力為2.5MPa，最大壓應力為11.6MPa；成橋后中跨混凝土橋面板最大拉應力為1.5MPa，最大壓應力為11.6MPa。

4.5 邊跨混凝土梁應力

施工階段邊跨混凝土梁上緣最大拉應力為1.5MPa，最大壓應力為9.3MPa，下緣最大拉應力為0.8MPa，最大壓應力為15MPa。

4.6 成橋線形及索力

成橋后邊跨主梁最大豎向位移-132mm，中跨主梁最大豎向位移+405mm。（表2）

4.7 臨時支墩最大反力

臨時墩最大支點反力為4396kN，中跨墩旁托架最大支點反力為2638kN。臨時墩設計反力為8000kN，中跨墩旁托架設計反力為4000kN。

4.8 塔梁臨時錨固及臨時縱向限位

塔梁臨時錨固采用預埋直徑為32mm的PSB930級精軋螺紋鋼筋實現(xiàn)，精軋螺紋鋼筋布置在縱橋向塔中線兩側(cè)各2.6m處，單側(cè)布置44根，則單側(cè)預埋鋼筋能承受的最大拉力為：

計算模型中采用彈性連接模擬塔拉臨時錨固，施工過程中塔梁臨時固結(jié)單側(cè)最大拉力為F=7494kN。

施工過程臨時縱向限位的最大縱橋向水平力為F=4365kN。

5 結(jié)語

①非對稱平衡體系斜拉橋結(jié)構(gòu)復雜，應采用非對稱懸拼施工，輔以臨時支撐措施。②懸臂施工過程中，中跨墩旁托架、邊跨臨時墩、邊跨現(xiàn)澆支架均參與受力，且直接影響施工過程中主梁線型，施工監(jiān)控過程中在滿足主梁線型的同時應加強對各臨時結(jié)構(gòu)反力的控制，以保證施工安全。③實際施工時，中跨組合梁重量可能是負公差，而邊跨混凝土梁很可能是混凝土超方，導致主塔偏位比計算結(jié)果更大，現(xiàn)場施工時應注意嚴格控制邊跨混凝土澆筑方量。④施工過程中，中跨墩旁托架支點反力較大，其原因是中跨梁段過早較邊跨超前一個節(jié)段施工，施工中應注意加強該位置檢查。

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