疊合梁斜拉橋施工步驟優化

(華南理工大學 廣東 廣州 510641)

珠海市洪灣水道主航道斜拉橋是橋跨布置為(73+162+500+162+73)m 的雙塔雙索面疊合梁斜拉橋，全長970 米。主梁采用鋼-混凝土疊合梁，疊合梁總長970m，鋼梁部分包括縱梁、橫梁、小縱梁、壓重箱及過渡梁、錨拉板、鋼錨梁、鋼牛腿及預埋件等組成。

圖1 洪灣水道主航道橋總體布置(單位：m)

在采用兩根工字鋼主縱梁以及橫梁組成梁格系，使用剪力釘把工字鋼上翼板和混凝土板結合起來的疊合梁斜拉橋中，標準節段的施工步驟為：

(1)利用散拼或者整體吊裝的方式將新節段的鋼梁拼接在已有梁端上；

(2)架設好斜拉索，并進行第一次過程張拉；

(3)用剪力釘將預制混凝土板和梁格系結合起來；

(4)澆筑濕接縫；

(5)待濕接縫達到強度要求后，進行第二次過程張拉；

(6)吊梁機前移，準備起吊下一節段。

圖1 雙節段施工流程

需要明確的是，第一次過程張拉具有減小由于新拼梁段的自重引起已有梁段的應力增大的作用，優化了施工階段的主梁應力，且由于組合截面沒有形成之前，裸鋼梁的剛度較小，可以通過第一次過程張拉調整線形。而只有當濕接縫澆筑完并達到強度要求后，鋼結構和混凝土才真正意義上的結成整體，此后才能進行第二次過程張拉，使混凝土板整體受壓。吊梁機前移和第二次過程張拉的次序不應該反過來，否則可能會引起混凝土板受拉開裂。從以上可以看出：第一次過程張拉的必要性以及第二次過程張拉前后的施工步驟具有嚴格的施工順序，由此保證主梁的施工安全。實際施工中，常常需要采取一定的措施加快工程進度，從疊合梁斜拉橋的標準節段施工步驟不難知道，濕接縫的澆筑以及達到強度要求所耗用的工期是比較長的，而且每一個節段都需要挪移吊機也是需要耗費時間的，為了縮短工期，本文提出了兩個節段同步施工作為一個標準工序的方法，如圖1所示。

在采用雙節段施工流程的時候，為保證施工過程的安全，應重點考慮站位橫梁的承載能力是否滿足吊機由于起吊距離的加大帶來的支點反力的增大，以及二次張拉的延后是否對已完成節段的混凝土受力不利這兩種情況。

一、橫梁驗算與吊機站位

為了增強架梁吊機的起吊距離，理應將吊機的前支點安裝在最外側的橫梁上，但由于該橫梁上的混凝土為下一節段拼裝完成后才澆筑，因此橫梁能否通過驗算是個問題。若未能通過驗算，吊機務必后退至下一段的橫梁上。對裸的鋼橫梁進行建模(如圖2所示)，吊機參數如表1所示：

表1 吊機參數

圖2 裸鋼橫梁計算模型

圖3 吊機前支點最大反力作用下裸橫梁應力圖

圖4 吊機后支點最大反力作用下裸橫梁應力圖

由上述建模計算結果可知：吊機站位裸橫梁時應力過大，因此需要站位已經澆筑濕接縫的鋼橫梁上。即吊機在施工時不能站在最外側的橫梁上，必須往后退到下一段橫梁。

二、雙節段施工應力狀態

施工階段鋼梁最大拉應力為119MPa，最大壓應力為166 MPa，均滿足要求。

圖5 施工階段鋼梁應力包絡圖(MPa)

施工階段混凝土最大拉應力為1.96MPa，最大壓應力為11.4MPa，均滿足要求。

可以看出，雙節段法施工步驟下，前面已完成的混凝土的確會出現一定程度的拉應力，但都在允許的范圍值之內，因此該施工步驟是可行的。

圖6 施工階段混凝土應力包絡圖(MPa)