大跨度疊合梁斜拉橋線形控制的一般方法

趙鵬磊 王曉寧

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

?

大跨度疊合梁斜拉橋線形控制的一般方法

趙鵬磊 王曉寧

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

結合貴州省烏江特大橋工程實例，從斜拉橋疊合梁的施工工序、制造線形、安裝線形和成橋線形等方面，闡述了大跨徑疊合梁斜拉橋節段懸臂拼裝施工過程中線形控制的一般方法，使成橋線形滿足了設計線形的要求。

疊合梁，斜拉橋，切線拼裝，線形控制

近年來，隨著鋼鐵產能的提高和鋼結構橋梁建設技術的進步，我國鋼結構橋梁迎來了飛速發展的良好契機。疊合梁作為鋼結構橋梁的一種形式，是用剪力鍵或抗剪結合器或其他方法將混凝土橋面板與其下的鋼板梁結合成整體的梁式結構，其充分發揮了混凝土抗壓性能好和鋼材抗拉強度高的特點，具有結構輕、受力性能好、建筑高度小等優點。而且采用正交異性橋面板的疊合梁，能有效解決直接在鋼梁頂板上澆筑瀝青鋪裝造成的二者“粘不牢”、橋面過早開裂破壞的問題。所以疊合梁的應用范圍正逐步從中小跨徑的梁橋向大跨徑的斜拉橋和懸索橋方向發展，而線形控制是大跨徑橋梁施工過程中的重要工作，其指標的好壞直接決定了一座橋梁建設的成敗。疊合梁斜拉橋的線形控制與疊合梁的施工順序密切相關，線形控制工作本質上是控制鋼梁的制造線形和安裝線形，使成橋線形最終滿足設計線形的要求。

1 工程概況

貴州省烏江特大橋為(54+71+360+71+54)m五跨鋼—混疊合梁斜拉橋，主梁橫向中心距26 m，橋梁全寬28 m。邊跨采用π型混凝土主梁，主梁中心線梁高3.16 m，邊主肋梁高2.88 m；中跨采用雙邊“上”字形鋼主梁結合橋面板的整體鋼—混疊合梁斷面，路線中心線處梁高3.16 m，鋼邊主梁中心線處梁高2.9 m，標準節段長度12 m，橫梁基本間距為4 m，橋面板厚28 cm。主橋索塔采用H型，塔高172 m，單個塔柱下設18根φ3.0 m樁基。全橋共有112根鍍鋅φ7 mm平行鋼絲斜拉索，斜拉索在橋塔上塔柱設鋼錨梁錨固，在中跨鋼梁通過錨拉板錨固(見圖1)。

2 疊合梁的施工工序

斜拉橋疊合梁施工工序復雜、施工工藝要求較高，合理的施工工序是保證結構安全及實現設計意圖的關鍵，錯誤的施工工序甚至會導致鋼梁與橋面板內力分配的不同，出現橋面板開裂的問題，影響結構安全和耐久性[1]。由于施工場地及運輸條件限制，斜拉橋疊合梁多采用節段懸臂拼裝方法施工，即利用橋面吊機分段吊裝鋼梁，并安裝橫梁和小縱梁，然后吊裝在預制場預制好的混凝土橋面板，澆筑濕接縫形成疊合梁體系(見圖2)。

在這種施工工序中，斜拉索采用兩次張拉技術，既滿足結構受力需要，也簡化了施工步驟，可以大幅降低工期和施工費用。橋面板濕接縫滯后1個節段澆筑，對混凝土的養護十分有利，同時避免了懸臂端負彎矩在濕接縫中產生拉應力致使橋面板開裂現象的發生。

3 疊合梁的制造線形

制造線形是指鋼梁節段在加工廠制作過程中零應力狀態下的線形[2]。目前，斜拉橋疊合梁懸臂拼裝施工時，其梁段的安裝方法一般為切線安裝法。切線安裝法指懸臂拼裝施工過程中斜拉橋新增節段沿前一節段自由端的切線方向安裝。其原理是將所有節段均按無應力狀態安裝，不計節段重量，節段按剛體轉動。施工中，實際梁段安裝時，再加載梁段重量[3]。假設斜拉橋疊合梁有限元計算結果恒載及收縮徐變工況下位移值為Z1，汽車工況最小位移值為Z2，設計線形高差為Z3，則制造線型Z=-(Z1+0.5Z2)+Z3。按照這種計算方法，本橋中跨疊合梁的制造線形如圖3所示。

4 疊合梁的安裝線形

安裝線形是主梁在拼裝過程中各新安裝梁段自由端連接成的線形，由于新安裝梁段在不斷改變，因此該線形上的各點并不同時存在[2]。斜拉橋疊合梁的安裝線形采用零初始位移法計算，對于線彈性結構而言，安裝線形為：He=Hc-D,其中，He為安裝線形；Hc為成橋線形；D為梁段自安裝至成橋的位移值。對于一個標準節施工中拉索采用二次張拉使鋼梁安裝到位的疊合梁橋，主梁具有兩個安裝線形，即拉索初張后的安裝線形He1和拉索二張后的安裝線形He2。假定某一個標準節段施工中，拉索初張后該節段鋼梁梁端的位移值為V1，拉索二張后梁端的位移值為V2，成橋施工階段該節鋼梁梁端的位移值為V3，則從拉索初張至成橋的位移值D1=V3-V1，從拉索二張至成橋的位移值D2=V3-V2，由此計算出拉索初張后鋼梁的安裝線形He1=Hc-(V3-V1)，拉索二張后鋼梁的安裝線形He2=Hc-(V3-V2)。按照上述方法計算本橋中跨疊合梁的安裝線形如圖4所示。

5 疊合梁的成橋線形

成橋線形指橋梁修建完成并達到正常使用狀態時設計要求的線形，成橋線形是通過合適的制造線形和安裝線形實現的，其最本質的反映是設計線形和預拱度。設計線形即路線豎曲線，在這里用Z0表示，斜拉橋的預拱度由收縮徐變位移fc和活載最小位移fq組成，一般可以理解為Δ=-(fc+0.5fq)，則成橋線形Hc=Z0-(fc+0.5fq)。按照這種計算方法，本橋中跨疊合梁的成橋線形如圖5所示。

6 結語

通過本文所介紹的疊合梁斜拉橋線形控制的方法，對有限元分析軟件建立的精確模型所獲取的位移結果進行簡單處理即可算出鋼梁加工所需的制造線形和施工現場懸臂拼裝的安裝線形，從最終的成橋結果可以看出，實際成橋線形大于設計成橋線形，且二者誤差較小，這是由于疊合梁斜拉橋受混凝土收縮、徐變等影響，正向計算與反向計算無法閉合的原因，實際施工時只要二者線形誤差值在設計精度范圍內即可。本橋中跨合龍實際誤差小于10 mm，從合龍誤差和成橋線形方面均說明了本文所介紹的疊合梁斜拉橋線形控制方法是正確的，也是準確的，可供同行在今后的大跨徑斜拉橋監控和施工工作中參考。

[1] 祝海燕.疊合梁斜拉橋主梁施工工序方案比選[J].工程科技，2016(8)：163.

[2] 李 喬，唐 亮.懸臂拼裝橋梁制造與安裝線形的確定[A].第十六屆全國橋梁學術會議論文集[C].2004：297-302.

[3] 周 瀟.懸臂拼裝斜拉橋安裝線形與制造線形的區別和聯系[J].公路交通科技，2016(5)：66-69.

On general methods of linear control over cable-stayed bridge at large-span superposed beam

Zhao Penglei Wang Xiaoning

(No.2RoadSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,CCCC,Wuhan430056,China)

Combining with Wujiang Super Bridge in Guizhou Province, the paper illustrates the general methods for the linear control in the construction process of the cantilever assembly of the cable-stayed bridge of large-span superposed beam from the construction sequence, manufacturing linear, installation linear, and bridge lineaer of the superposed beam of the cable-stayed bridge, so as to meet the demands of the design linear.

superposed beam, cable-stayed bridge, tangent assembly, linear control

1009-6825(2017)06-0192-02

2016-12-20

趙鵬磊(1983- )，男，工程師； 王曉寧(1984- )，男，工程師

U448.27

A