斜拉橋塔梁同步施工與控制技術研究

易璋

摘要：針對某斜拉橋工程實際情況，在分析其同步施工可行性的基礎上，提出同步施工控制要點和方法，包括線型控制、索力控制、應力控制位移控制等，為這一施工方式的推廣應用提供參考借鑒。

【關鍵詞】斜拉橋；塔梁同步施工；施工控制

1.工程概況

某橋梁主橋采用三跨預應力砼結構，雙塔和雙索面形式，半漂浮斜拉橋。其中，主梁截面呈 形，為典型的雙向體系；主塔結構呈寶石形，包括兩個橫向系梁。因多方面原因的影響，使兩岸進度相差近6個月。為有效減小進度上的差異，決定在對8#墩對應的1#-9#節段進行施工時，采用塔梁同步方式。

2.同步施工的可行性研究

對斜拉橋而言，它是由拉索、塔和梁組成的典型高次超靜定體系。當設計人員確定了成橋狀態后，如果選定施工方法，則可選擇和這一方法適應的狀態。針對不同方法，有與之相適應的狀態。其中，關鍵在于狀態差異，這是因為差異能決定實際狀態能否達到預期。對此，在分析過程中，要建立不同的有限元模型，通過計算對采用同步施工方法是否可行進行對比。

2.1成橋索力的對比

在斜拉橋中，拉索為承重構件，而索力則是影響成橋時主梁實際應力重要因素。索力滿足要求與否對成橋狀態是否合理有直接影響。研究表明，這兩種施工方式都不會對索力造成太大影響，和主塔鄰近的短索，其索力受到的影響相比最大，但只有3.3kN，不及索力0.5%?？梢?，采用同步施工方式不會對成橋索力造成太大影響。

2.2成橋線型的對比

主梁線型可綜合衡量出能否達到理想的成橋狀態。為使成橋狀態達到預期，在節段施工中可提供不同預拱度來實現。研究表明，這兩種不同的施工方式對應的預拱度差值都小于4mm。可見，采用同步施工方式不會對線型造成太大影響。

2.3主梁應力的對比

主梁的應力與成橋之后的實際運營狀態有直接關系，是成橋狀態達到預期的重要指標。研究表明，對大部分節段而言，其應力沒有明顯差別。少數節段雖然存在差別，但都不超過0.001MPa。因此，采用同步施工方式不會對主梁應力造成太大影響。

2.4主塔應力位移的對比

1#、2#索均錨固于上橫梁以下，索力不會對塔支位移與應力造成太大影響。然而，在塔支實現橫向聯系以前，豎向及橫、順橋向上的分力會對底面應力與順、橫橋向上的位移造成較大影響，嚴重時會產生失穩破壞。

2.5塔支底面應力的對比

因3#-9#索均錨固于上橫梁以上，所以張拉索力對其底面應力有很大的影響。除此之外，采用同步施工方式時，壓應力儲備往往相對較小，同時會對應力安全帶來負面影響。通過模擬和計算可知，采用同步施工方式時，底面壓應力不低于0.2MPa，還沒有產生拉應力。但采用非同步施工方式時，應力達到1.21MPa以上，可能產生拉應力。

2.6順橋向位移的對比

因邊跨索力一旦張拉不對稱，會造成塔支產生順橋向位移。通過模擬和計算可知，采用同步施工方式時，順橋向上塔支最大位移產生于9#索的張拉過程中，數值為4.8mm；采用非同步施工方式時，順橋向上塔支最大位移數值為2.5mm。若只從計算數值看，這兩種施工方式對應的計算結果并沒有太大的差別，而且均處于理想狀態。

3.同步施工控制技術

3.1主梁線型的施工控制

對于主梁線型，在施工控制中應通過對預拱度和拉索張拉索力等的調整來控制所處節段實際標高。因拉索進行第三次張拉時，拉索直接作用于斜拉橋主梁，通常將完成這一次張拉時的主梁實際標準作為基準。為有效消除標高及索力受溫度因素的影響，需要對張拉過程中的溫度進行嚴格控制，明確溫度要求，需要在氣溫相對穩定的時刻進行施工。從各節段完成第三次張拉后實際標高數據可以看出，標高的誤差不超過18mm，符合施工精度方面的要求。

3.2拉索索力的施工控制

各節段的施工均應對索力予以全過程監視，因拉索第一次和第二次張拉均作用于掛籃，此時需要將控制標高作為核心，犧牲一定索力的精度，但實際誤差要控制在10%以內。而第三次張拉則作用于主梁，在控制索力時應同時考慮到標高。通常索力誤差不得超過5%。從實測結果中可以看出，拉索索力精度被有效控制，實際誤差小于5%。

3.3主梁應力的施工控制

施工中，應對主梁上的關鍵截面實施應力實時監測。為有效消除因收縮徐變與傳感器漂移等造成的影響，在測試過程中需要進行工況前測試與工況后測試，將兩個工況間讀數發生的變化扣除，保證測試結果準確性與可靠性。在主梁上，共設置9個斷面，1個斷面設置11個測試傳感器。

3.4主塔應力與位移的施工控制

為保證塔支應力與位移均可以得到良好控制，使結構整體處于安全狀態，符合規范的相關要求，需要在施工中采用以下控制措施。

3.4.1以原設計為基礎，在和上橫梁以上相距10m的位置設置1排橫向支撐，單個橫向支撐應具備至少1000kN的預推力，一般每排設置2個。這樣能有效加強塔支之間的橫向聯系。

3.4.2在上塔柱和上橫梁頂面相交處設置應力傳感器，對應力進行實時監測，確保上塔柱處于安全狀態，應力與規范要求相符。

同步施工中，塔支底面應力與頂端位移的實測結果如表1所示。可以看出，底面應力的最小值為1.13MPa，橫、順橋向上的最大位移分別為6.0mm和8.0mm，和采用非同步施工方式時的情況基本吻合。這樣除了能對塔支的應力進行有效控制，防止破壞發生，還能保證施工精度。

4.結束語

同步施工是一項不拘泥于傳統方法的新措施，經以上計算分析與實踐可以看出：（1）采用同步施工方式時，對主梁進行施工控制可完全按照常規方法實施。在成橋之后，不會對內力、索力與主梁的線型造成太大影響，可達到預期的成橋狀態。（2）采用同步施工方式時，對主塔造成的影響明顯大于對主梁造成的影響?；诖耍枰趯嶋H施工中以實際情況為依據，采取有效措施加強主塔之間的橫向聯系，提高整體剛度，保證主塔的垂直度、頂端位移及最不利截面實際壓應力均可得到有效的施工控制。（3）值得一提的是，采用同步施工方式時，可增設施工平臺，這樣能有效縮短工程周期，起到降低成本的作用。

【參考文獻】

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