一座混合式疊合梁斜拉橋施工控制關鍵技術探究

（南寧縱橫時代建設投資有限公司， 廣西 南寧 530219）

1 工程背景

本文的工程背景為南寧青山大橋主橋，該工程為混合式疊合梁斜拉橋，跨度布置為（64+106+430+106+64）=770m。主梁采用混合梁結構，中跨主梁為鋼混疊合梁，邊跨主梁采用預應力混凝土梁。斜拉索采用平行鋼絞線斜拉索，每個塔柱設有17對索，全橋共136根。斜拉索根據索力不同采用的鋼絞線股數分別為31、37、43、55、61、63、65、73根等20種規格。

圖1 主橋立面布置示意圖（單位：m）

2 平行鋼絞線斜拉索等值張拉法

平行鋼絞線斜拉索施工過程中常采用兩種張拉方式：一種是傳統的整體張拉，另一種是單根張拉。單根張拉普遍采用等值張拉法進行控制，單根鋼絞線張拉力的計算和鋼絞線張拉力的控制是等值張拉法的關鍵。

2.1 施工方法及原理

平行鋼絞線斜拉索單根張拉過程中，隨著每根鋼絞線的張拉，橋梁結構均產生相應的變形，主梁產生上撓，索塔產生壓縮[1]，斜拉索梁端和塔端錨點間的相對距離逐漸縮短，已張拉鋼絞線的工作長度隨之縮短，導致已張拉鋼絞線的索力不斷變小。

根據等值張拉法的基本理論[2]，本橋的張拉工藝為第（m+1）根鋼絞線施加拉力F1，第（m+2）根鋼絞線施加拉力F2，在施加拉力F2過程中，F2增大，F1減少，當F2=F1時，完成第二根鋼絞線張拉，按此方法循環直至完成所有鋼絞線施工，使得每根鋼絞線受力均勻[3]。如下圖所示：

圖2 等值張拉法原理圖

具體施工方法：在第（m+1）根鋼絞線上安裝索力傳感器，張拉第（m+1）根鋼絞線錨固后讀取傳感器讀數F1-1，安裝第（m+2）根鋼絞線張拉至讀取的第（m+1）根鋼絞線傳感器讀數 F1-2，安裝第（m+3）根鋼絞線張拉至讀取的第（m+1）根鋼絞線傳感器讀數F1-3，重復以上步驟（并補齊1-m根）直至一束鋼絞線單根張拉結束[3]。

2.2 基準索力及張拉值確定[4]

平行鋼絞線斜拉索單根張拉索力采用“等值張拉法”進行控制，其中1～m根鋼絞線張拉力僅承受PE護套的自重，張拉力由PE護套垂度確定，一般為1至4根，一般單根鋼絞線的預張力取設計索力的0.15倍到0.2倍。計算方法如下：

第1～m根張拉力：

第（m+1）根張拉力：

其中：N為斜拉索計算索力；n為張拉根數；1d為斜拉索張拉完成后梁端錨點與塔端錨點間斜拉索索長理論變形值；2d為工作夾片回縮量；ΔNs為收縮徐變引起的斜拉索索力減小值，ΔNs=（N－Ns）（Ns為考慮收縮徐變后的斜拉索索力設計值）；G為錨點間斜拉索重力；α為斜拉索設計仰角。

3 施工控制優化分析

施工控制計算中通過跟蹤計算分析及成橋狀態預測，可以優化施工步驟。在確保結構施工過程和成橋狀態滿足設計及規范要求的情況下進行優化，不僅保證施工過程及成橋狀態結構受力安全，而且能大大縮短工期，降低施工成本。

3.1 施工步驟優化

南寧青山大橋作為一座混合式疊合梁斜拉橋，其中跨鋼混疊合梁的施工包含邊主鋼梁安裝、橋面板架設等工序，是施工控制的關鍵。

（1）根據施工圖，原設計施工步驟為：

主塔施工→邊跨混凝土梁支架施工→中跨邊主鋼梁安裝（中跨單側共17個節段）→對稱單根張拉鋼絞線斜拉索→安裝橋面板并澆筑濕接縫→二次整體張拉斜拉索→循環中跨主梁施工直至 17#節段安裝橋面板→邊跨拆除支架→體系轉換并合龍→安裝合龍段橋面板→二次張拉 17#斜拉索→澆筑合龍段橋面板濕接縫→張拉橋面板預應力→二期恒載施工→通車。

（2）施工控制過程中，根據施工過程的跟蹤計算分析，對原設計施工步驟進行了優化。優化后施工步驟為：

主塔施工→邊跨混凝土梁支架施工→施工部分二恒（邊跨鋼護欄基座）→中跨邊主鋼梁安裝→對稱單根張拉鋼絞線斜拉索→安裝橋面板并澆筑濕接縫→二次整體張拉斜拉索→循環中跨主梁施工直至14#索初次張拉完成后安裝中跨縱向24.5m的護欄基座→安裝橋面板并澆筑濕接縫→二次整體張拉斜拉索→15#索初次張拉完成后繼續安裝中跨縱向24m的護欄基座→安裝橋面板并澆筑濕接縫→二次整體張拉斜拉索→16#索初次張拉完成后繼續安裝中跨縱向24m的護欄基座→安

3.2 結果分析

通過施工節段和成橋狀態的兩種施工步驟對比分析，結果表明，無論是成橋狀態還是施工過程中，按工況二的方法施加部分的二期恒載力對結構內力、線形及索力的影響較小，結構處于可控狀態。因此，在同類型橋梁結構施工過程中，裝橋面板并澆筑濕接縫→二次整體張拉斜拉索→17#索初次張拉完成后繼續安裝中跨縱向24m的護欄基座→安裝橋面板→安裝邊跨護欄→邊跨拆除支架→體系轉換并合龍→安裝合龍段橋面板→二次張拉 17#斜拉索→澆筑合龍段橋面板濕接縫→中跨安裝完成全部護欄基座及護欄→張拉預應力→二期恒載施工→通車。

只要計算準確，提前施工小部分二期恒載，不僅結構處于可控狀態，而且能大大縮短工期，節約施工成本。

4 結語

本文以南寧青山橋為工程背景，介紹了平行鋼絞線斜拉索等值張拉法的基本原理和施工工藝。根據施工控制中的計算分析，優化了部分二期恒載的施工步驟，并與原設計施工步驟進行了對比分析，得到如下結論：

(1)等值張拉法是平行鋼絞線單根張拉普遍采用的控制方法，單根鋼絞線張拉力如何計算是等值張拉法的關鍵。

(2)在鋼混疊合梁斜拉橋施工過程中，可根據計算，提前施工小部分二期恒載，不僅結構處于可控狀態，而且能大大縮短工期，節約施工成本。本文為今后同類型橋梁施工監控提供參考。

[1]王鵬,王根會.斜拉索單根張拉施工控制技術研究[C]//第 14屆全國結構工程學術會議論文集.北京:工程力學雜志社.2005:294-298

[2]鄒力,彭旭民,位東升.平行鋼絞線斜拉索等值張拉力精確計算方法[J].重慶交通大學學報（自然科學版）.2015(2):7-9

[3]陳林.平行鋼絞線斜拉索施工技術[J].公路交通技術.2008(5):66-69

[4]徐建紅,范厚彬.錨具夾片回縮引起預應力損失的研究[J].公路,2006(7):93-96