大跨徑鋼混疊合梁斜拉橋三節(jié)段安裝施工技術要點

殷緒敏

（中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖241000）

1 相思洲大橋主橋

平南相思洲大橋是荔浦至玉林市高速路上的一座特大橋。該橋是荔玉高速路的關鍵工程。大橋北岸為平南縣思界鄉(xiāng)，南岸為桂平市木圭鎮(zhèn)。主橋為雙塔雙索面半漂浮體系斜拉橋，跨徑為40 m+170 m+450 m+170 m+40 m。主跨450 m，邊跨170 m。

2 工程特點

斜拉橋是一種結構受力復雜的橋梁，雖然采用鋼混疊合梁降低了橋梁造價，但對于現(xiàn)場施工控制帶來了更多的挑戰(zhàn)。相思洲大橋為廣西在建最大跨徑斜拉橋，2019年新冠肺炎疫情對前期索塔施工造成了一定的影響，作為兩岸人民期盼已久的跨江通道，項目通車工期未受任何外來因素干擾。

相思洲大橋位于潯江平南段，該段河流受當?shù)赜昙居绊懀樗q暴跌，最大水位變化達到13 m，洪水期具有不固定和不可預見性，作為荔浦至玉林高速公路的控制性工程，該情況對項目的順利通車帶來了極大的不確定性。

3 結構特點

相思洲大橋主梁采用分離式雙箱組合結構鋼混疊合梁，主梁的標準斷面如圖1所示。橫斷面布置為1.5 m（拉索區(qū)）+2.25 m（人行道）+12 m（行車道）+2 m（中央分隔帶）+12 m（行車道）+2.25 m（人行道）+1.5 m（拉索區(qū)），箱梁總寬度為33.5 m，主梁頂面設置2%雙向橫坡，底板不設橫坡。主跨中心位置標準高度為3.5 m。單個邊箱梁的腹板到中腹板間距為8.6 m，中腹板橫向間距為15.3 m。分離式邊箱之間通過工字形橫隔板和混凝土橋面板連接，橫隔板的縱向標準間距為3.6 m。

圖1 主梁標準斷面圖（單位：cm）

主梁根據(jù)不同的位置共劃分為15種節(jié)段類型（A～J），全橋共89個疊合梁節(jié)段。標準節(jié)段長度為10.8 m，合龍節(jié)段長度為7.8 m，標準節(jié)段單個梁段吊重為378 t。

斜拉索為環(huán)氧鍍層無黏結鋼鉸線，扇形布置，邊跨與中跨各布設20對拉索。拉索在梁端部用錨板錨固，塔端用鋼錨梁錨固，拉索張拉采用塔端張拉，中跨拉索間距為19×10.8 m，邊跨拉索間距為14×10.8 m+5×7.2 m。

4 多節(jié)段鋼-混疊合梁安裝施工工藝

項目施工工藝選擇過程中，采用空間有限元軟件建立精細化力學模型對比分析了混凝土橋面板濕接縫滯后1～4段的4種施工工藝對橋梁結構在施工過程及成橋狀態(tài)的受力影響。結果表明：隨著滯后梁段的增加，已澆筑梁段的濕接縫會出現(xiàn)拉應力超標，鋼梁頂板壓應力隨滯后梁段的增加逐漸增大，為減小濕接縫的拉應力，采用增加一張拉索力的措施，進而導致拉索應力超過規(guī)范要求的安全儲備。綜合考慮工期、應力、線形等多種因素，最終選擇三節(jié)段濕接縫整體澆筑工藝，具體如圖2所示。

圖2 單節(jié)段與三節(jié)段一張拉索力對比圖

由于該工藝在國內(nèi)應用較為少見，對于該工藝的現(xiàn)場落實以及施工過程中的質(zhì)量控制，主要從以下幾方面進行控制。

4.1 張拉工序選擇

通過對主梁在濕接縫滯后施工各階段的受力模式進行分析，對拉索索力張拉順序及索力值進行優(yōu)化：

1）三節(jié)段疊合梁節(jié)段施工較正常節(jié)段施工對前序已形成組合截面的橋面板上翼緣產(chǎn)生的拉應力大大增加，故需對斜拉索一張拉索力進行整體優(yōu)化、分析和控制；

2）3道濕接縫澆筑后，進行斜拉索二張拉索力時，小號索張拉會引起懸臂前端主梁橋面板拉應力超標，需要優(yōu)化張拉順序，具體實施順序為：首先，對n+2的二次張拉使得濕接縫內(nèi)儲備一定的壓應力，再對n+1、n號的索力進行第二次調(diào)整，使拉索拉力優(yōu)化后能夠滿足施工過程中結構應力控制指標和運營階段主梁內(nèi)力控制指標[1]。

4.2 合理的拉索張拉力

利用鋼絞線斜拉索不受錨固長度控制的特性，可以任意設置一張力，通過對主梁在濕接縫滯后施工各階段的受力模式進行分析，對張拉索力值進行優(yōu)化：即以n、n+1、n+2三個節(jié)段作為一個施工循環(huán)，第n～n-1節(jié)段間、n+1～n節(jié)段間、n+2～n+1節(jié)段間接縫澆筑連接前，n、n+1號拉索的索力基本可控制在其成橋索力的90%～110%，n+2號拉索可控制其成橋索力的30%～50%。

由于在濕接縫澆筑前，n+2號索力較小，為了減小當前循環(huán)施工對上一循環(huán)節(jié)段產(chǎn)生過大彎矩，需要將n、n+1號的一張拉索力提高。在濕接縫澆筑后，通過對n+2的二次張拉使得濕接縫內(nèi)儲備合理的壓應力，同時對n、n+1號的索力略做調(diào)整，使拉索拉力優(yōu)化后能夠滿足施工過程及運營階段結構應力與主梁線形控制指標。濕接縫澆筑流程圖如圖3所示。

圖3 濕接縫澆筑流程圖

5 施工質(zhì)量控制要點

5.1 主梁安裝

相思洲大橋主梁安裝采用支架法+懸臂吊裝施工工藝，針對塔區(qū)和邊跨梁段采用支架法施工，兩個邊跨輔助墩梁段采用懸臂吊裝法進行施工。

支架區(qū)梁段采用大型浮吊進行吊裝作業(yè)，依次滑移到設計位置。塔區(qū)和邊跨梁段安裝過程中，分別向邊跨預偏5.3 cm和20 cm。在支架上安裝邊跨梁段時，根據(jù)邊跨合龍工藝，輔助墩安裝標高高出設計標高8 cm，調(diào)整線型。邊跨合龍過程中，通過整體頂推合龍，采用砂箱形強制降低輔助墩墩頂塊高程，實現(xiàn)該處橋面板混凝土儲備應力的增加，解決了斜拉橋施工過程中輔助墩出現(xiàn)的負彎矩可能引起的橋面板開裂現(xiàn)象[2]。

相思洲大橋主橋跨中合龍采用無應力溫度合龍工藝，在合龍過程中通過對最后一個循環(huán)施工過程的監(jiān)控，對合龍口在合龍溫度下的結構尺寸進行推算，在合龍前對合龍段進行精確切割。合龍段吊裝采用南北主橋橋面吊機對稱吊裝，此舉極大地避免了單側配重吊裝過程中出現(xiàn)的不確定性。

在主梁合龍段吊裝完成，利用馬板固定合龍段后，及時對稱解除主塔臨時錨固，使梁段實現(xiàn)無應力焊接，為橋梁的耐久性提供保障。

5.2 濕接縫澆筑施工

相思洲大橋主橋濕接縫寬1 m、長33.5 m，從中軸線向兩側設置2%橫坡，混凝土采用C55微膨脹混凝土，單條標準濕接縫混凝土方量9.4 m3，一次需要澆筑56.3 m3。由于需要采用三節(jié)段濕接縫混凝土同時澆筑工藝，須在主梁吊裝過程中同步進行鋼筋綁扎和模板安裝施工。為此，項目配備木工班組8個、電焊工8組進行同步作業(yè)，以確保在3個節(jié)段梁段吊裝和焊接工期內(nèi)完成濕接縫施工，以期達到節(jié)省工期的目標。

濕接縫澆筑過程中，對混凝土的初凝時間要求控制在6 h上，混凝土澆筑采用吊車、叉車等起重設備配合2 m3料斗進行吊罐法澆筑。混凝土澆筑時，從懸臂端向固定端對稱澆筑，澆筑完成后，及時保濕養(yǎng)護，同時對前端梁段進行嚴格的荷載控制，謹防出現(xiàn)懸臂端梁段的擾動。在濕接縫強度達到設計強度后，為保證施工的正常進行，要及時張拉橋面臨時預應力，相思洲大橋橋面板橫向共設置6組φ32 mm精軋螺紋鋼作為臨時預應力。

5.3 斜拉索索力控制

相思洲大橋主橋斜拉索采用37～85孔不等的鋼絞線斜拉索，拉索施工采用等值張拉法進行。三節(jié)段濕接縫滯后澆筑過程中，斜拉索一張拉索力施工與正常疊合梁斜拉橋施工類似，施工過程中主要通過主梁線型進行索力控制，以設計索力為校核。施工階段，在第二個循環(huán)施工過程中，通過對比主梁應力、應變、線形和斜拉索索力對結構模型中的主梁結構剛度進行修正。經(jīng)過現(xiàn)場實測，主梁結構剛度與設計剛度比值為0.98，為后期的索力控制提供了重要依據(jù)。

斜拉索二張拉索力在3個節(jié)段濕接縫達到設計強度且橋面吊機行走到位后進行施工，二張拉索力施工由于應在夜間溫度較為穩(wěn)定的情況下施工，且施工順序為先前端后后端，對應至索塔內(nèi)施工順序為先上后下。在塔內(nèi)施工空間狹小、夜間施工時間有限的情況下，項目對3對斜拉索張拉工藝進行改進，前端（塔內(nèi)最上）斜拉索張拉采用單根張拉，中后端（塔上中下）斜拉索張拉采用整體張拉，在此情況下，斜拉索二張拉索力可在一個夜間全部完成，極大地提高了斜拉索二張拉索力施工效率和施工質(zhì)量。

6 結語

疊合梁多節(jié)段安裝施工技術在荔玉高速相思洲大橋工程的施工中進行了應用，在項目提前完成合龍目標的前提下，項目主梁安裝高程偏差控制在2 cm以內(nèi)，主橋跨中合龍段合龍精度控制在3 mm，索力偏差和索力離散性控制均滿足規(guī)范和設計要求。該技術為疊合梁斜拉橋施工過程中的一次探索，極大地縮短了橋梁施工周期，為施工企業(yè)帶來了巨大的成本優(yōu)勢。