基于幾何控制法的鋼箱梁制造尺寸計(jì)算

李立峰，鄭舜航，李積泉，路云強(qiáng)，蔣啟昊

(1.湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082；2.佛山市交通投資集團(tuán)有限公司，廣東 佛山 528000；3.中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，武漢 湖北 430000)

混合體系梁式橋[1-3]是新型梁式橋結(jié)構(gòu)類型，該結(jié)構(gòu)在混凝土梁式橋的基礎(chǔ)上將主跨跨中區(qū)域改為鋼箱梁布置，可以減輕結(jié)構(gòu)重量、增強(qiáng)跨越能力.與單一材料的鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu)相比，混合體系梁式橋的整體結(jié)構(gòu)在受力性能、跨越能力、結(jié)構(gòu)布局、經(jīng)濟(jì)效益等方面都有著較大優(yōu)勢(shì)，在橋梁建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊.

在混合體系梁式橋中，混凝土部分一般采用懸臂澆筑法施工，為了加快施工進(jìn)度并保證結(jié)構(gòu)的整體性，鋼箱梁部分一般采用整體吊裝法[4-5]施工.因此如何保證合龍時(shí)鋼箱梁端與混凝土梁端平順對(duì)接，是施工的關(guān)鍵和重點(diǎn)，特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)體系不對(duì)稱[6-7]時(shí)，中間的T構(gòu)將反復(fù)承受較大的不平衡荷載，導(dǎo)致主梁的最大懸臂處產(chǎn)生較大的反復(fù)變形（包括水平變形、豎向變形和轉(zhuǎn)角）.鋼箱梁在無應(yīng)力制造時(shí)必須考慮這些變形，并以這些變形作為無應(yīng)力制造尺寸計(jì)算的依據(jù).若加工時(shí)未能準(zhǔn)確控制無應(yīng)力制造尺寸，可能會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)合龍困難，強(qiáng)行合龍后橋梁也會(huì)由于受力不合理而降低使用壽命.在整體吊裝法的施工實(shí)踐中，已經(jīng)發(fā)展、完善了多種施工控制技術(shù)[8-9]，特別是無應(yīng)力狀態(tài)法[10-13]概念的提出及應(yīng)用，在一定程度上方便了施工控制工作，但介紹鋼箱梁制造尺寸計(jì)算[14-15]方法的文獻(xiàn)較少.準(zhǔn)確計(jì)算鋼箱梁制造尺寸，以滿足其在安裝定位、連接時(shí)的要求，是確保主橋成橋后線形滿足設(shè)計(jì)要求、橋梁安全、順利修建的關(guān)鍵.

基于全過程幾何控制法[16-19]的理念，以鋼箱梁的無應(yīng)力制造狀態(tài)為紐帶，加大了對(duì)制造、合龍階段的控制.本研究以大跨非對(duì)稱式混合體系梁式橋?yàn)槔岢稣w吊裝施工中鋼箱梁制造尺寸的計(jì)算方法，并給出該主航道橋鋼箱梁制造尺寸的詳細(xì)計(jì)算步驟及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果.

1 工程背景

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

重慶石板坡大橋?qū)倩旌象w系梁式橋，于2006年建成[20]，其跨中鋼箱梁段的長(zhǎng)度達(dá)到108 m ，該橋的建成成為混合體系梁式橋建設(shè)的里程碑.我國(guó)建成的混合體系梁式橋舉例如表1所示.表中，l為主跨跨徑，h為鋼箱梁梁高，D為鋼箱梁的長(zhǎng)度，m為鋼箱梁的質(zhì)量.混合體系梁式橋均采用對(duì)稱體系布置，中跨只設(shè)置1節(jié)大節(jié)段鋼箱梁，長(zhǎng)度超過75 m，這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工均較為有利，尚未有跨徑布置為雙中跨且設(shè)置2節(jié)鋼箱梁的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)體系.

表1 國(guó)內(nèi)已建成混合體系梁式橋統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of hybrid girder bridges built in China

1.2 總體布置

如圖1所示，依托工程（龍翔大橋主航道橋）是四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)混合體系橋梁，其跨徑布置為118 m+2×202 m+93 m，橋梁全長(zhǎng)615 m，其中3#墩為墩梁固結(jié)布置，其余橋墩墩頂布置摩擦擺式支座.2個(gè)主跨的跨中各布置1個(gè)長(zhǎng)度為75 m的鋼箱梁，整體吊裝施工；2#、3#墩混凝土梁段長(zhǎng)度均為118.4 m，采用懸臂澆筑法施工[21]；2#墩邊跨布置長(zhǎng)度為53.8 m的鋼箱梁，支架上拼接；4#墩混凝土梁段長(zhǎng)152.2 m，采用懸臂澆筑和支架現(xiàn)澆施工.橋?qū)?×16.5 m，分左右兩幅，橋面鋪裝采用10 cm鋼纖維混凝土+8 cm瀝青混凝土鋪裝.主墩墩頂處梁高10.4 m；跨中鋼箱梁部分梁高4.2 m，等截面布置；全橋合龍后再?gòu)埨w外索.

圖1 混合體系梁式橋總體布置圖Fig.1 General layout of hybrid girder bridge

1.3 截面布置

主橋跨中及1#墩側(cè)邊跨端部采用鋼箱梁，其余部分采用混凝土箱梁，最大懸臂端截面如圖2所示.主跨跨中鋼箱梁理論區(qū)段分為4.3 m鋼混結(jié)合段（先導(dǎo)段）+75 m整體標(biāo)準(zhǔn)鋼箱梁段+4.3 m鋼混結(jié)合段（嵌補(bǔ)段）.鋼箱梁為等高鋼箱梁，梁高4.2 m，頂板寬16.3 m、板厚16 mm，懸臂長(zhǎng)4 m，設(shè)置2%的橫坡；腹板板厚16～20 mm；底板寬度為8.25 m，板厚20～24 mm，質(zhì)量為710 t，其標(biāo)準(zhǔn)截面如圖3所示.

圖2 混凝土梁截面Fig.2 Section of concrete beam

圖3 鋼箱梁截面Fig.3 Section of steel box girder

1.4 施工工序

從結(jié)構(gòu)總體布置可知，依托工程為非對(duì)稱布置結(jié)構(gòu)體系，在施工方法上，受航道通航要求的影響，在混凝土箱梁采用懸臂澆筑施工到最大懸臂狀態(tài)且2個(gè)邊跨均合龍之后，2個(gè)中跨的大節(jié)段鋼箱梁采用分開依次進(jìn)行吊裝合龍的辦法，即先完成3#墩到4#墩的鋼箱梁吊裝和合龍，再完成2#墩到3#墩的鋼箱梁吊裝和合龍，如圖4所示.圖中，a、b、c、d分別代表4#墩大里程側(cè)、3#墩大里程側(cè)、3#墩小里程側(cè)、2#墩大里程側(cè)主梁與鋼箱梁的匹配對(duì)接斷面，P為配重.

圖4 非對(duì)稱合龍的典型施工工序Fig.4 Key construction process of asymmetric closing

本結(jié)構(gòu)體系屬于四跨非對(duì)稱布置，施工方法也屬于非對(duì)稱施工，且鋼箱梁的質(zhì)量非常大，導(dǎo)致本橋在鋼箱梁吊裝過程中受力和變形特別復(fù)雜.為了保證3#墩受力安全，其主梁一側(cè)須配重，橋墩發(fā)生朝配重側(cè)的變形，當(dāng)鋼箱梁吊裝時(shí)，又發(fā)生朝吊裝處的變形.鋼箱梁質(zhì)量大，無論是在第一個(gè)還是第二個(gè)主跨在吊裝鋼箱梁中，每個(gè)T構(gòu)、特別是3#墩須承受較大的不平衡荷載并出現(xiàn)偏離墩中心的變形.變形不僅僅包括主梁自身的變形，而且還包括3#墩墩身轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的附加變形，水平、豎向、轉(zhuǎn)角3個(gè)方向均有較大變形，因此必須都考慮.由于主梁的最大懸臂處在各個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生很大的反復(fù)變形（包括豎向、水平和轉(zhuǎn)角），復(fù)雜性遠(yuǎn)大于三跨對(duì)稱結(jié)構(gòu)體系，選取主梁與鋼箱梁的4個(gè)匹配對(duì)接斷面a、b、c、d，在典型工序下的形心軸變形結(jié)果如表2所示.表中，Δu為匹配對(duì)接斷面處主梁形心軸的水平變形增量，Δv為匹配對(duì)接斷面處主梁形心軸的豎向變形增量，β為匹配對(duì)接斷面處主梁形心軸的轉(zhuǎn)角變形增量，下標(biāo)a、b、c、d分別對(duì)應(yīng)各匹配對(duì)接斷面；+表示向大樁號(hào)側(cè)或向上變形以及順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，-反之.

表2 吊裝時(shí)主梁形心軸變形增量Tab.2 Deformation of central shaft of main beam during lifting

在主梁最大懸臂端預(yù)應(yīng)力張拉完成后，開始準(zhǔn)備鋼箱梁合龍，將這個(gè)階段視為鋼箱梁合龍施工的初始階段，并假定此時(shí)主梁各個(gè)截面坐標(biāo)值為0.工序Ⅰ在3#墩小里程側(cè)施加配重，跨中T構(gòu)受到不平衡荷載，引起截面b、c坐標(biāo)變化；截面a、d受力狀態(tài)未發(fā)生變化，其坐標(biāo)值仍為0.工序Ⅱ進(jìn)行3#墩到4#墩間鋼箱梁合龍施工，鋼箱梁荷載傳遞到跨中T構(gòu)和4#墩T構(gòu)，a、b、c截面坐標(biāo)變化.工序Ⅲ將3#墩小里程配重由200 t卸載至100 t，由于此時(shí)跨中T構(gòu)和4#墩T構(gòu)已經(jīng)形成整體結(jié)構(gòu)，受力狀態(tài)隨著配重的變化而變化，引起截面a、b、c坐標(biāo)發(fā)生變化.工序Ⅳ進(jìn)行2#墩到3#墩鋼箱梁合龍施工，鋼箱梁荷載傳遞到整個(gè)主橋結(jié)構(gòu)，a、b、c、d截面坐標(biāo)發(fā)生變化.由表2可知，吊裝過程中最大豎向變形增量達(dá)到130.9 mm，最大水平變形增量達(dá)到35.9 mm，最大轉(zhuǎn)角變形達(dá)到0.138°，這給鋼箱梁制造尺寸的設(shè)計(jì)增加了難度，若不考慮這些變形，將會(huì)造成合龍時(shí)鋼箱梁長(zhǎng)度過長(zhǎng)或過短、合龍標(biāo)高與控制標(biāo)高差距過大以及匹配斷面轉(zhuǎn)角不適配的情況，甚至有可能導(dǎo)致鋼箱梁無法順利合龍.

1.5 配重設(shè)置原則

在進(jìn)行3#墩到4#墩的鋼箱梁吊裝時(shí)，配重的大小根據(jù)不平衡彎矩控制原則來確定，即T構(gòu)兩端的配重荷載和鋼箱梁荷載在墩頂處引起的不平衡彎矩盡可能小，以保證T構(gòu)的穩(wěn)定性.在實(shí)際施工過程中，配重荷載不會(huì)與鋼箱梁荷載同步施加，而是在鋼箱梁吊裝前全部布置好，2種荷載的施加存在時(shí)間差，因此令配重引起墩頂負(fù)彎矩為鋼箱梁引起墩頂負(fù)彎矩的一半，這樣能使T構(gòu)在吊裝過程中最大不平衡彎矩達(dá)到最小.配重P的計(jì)算式為

式中：G為 鋼箱梁重力，按g=10m/s，得到G=7 100 kN；l1為鋼箱梁重力作用點(diǎn)距離墩頂處距離，取l1=61 m；l2為鋼箱梁重力作用點(diǎn)距離墩頂處距離（由于配重的布置需要一定的場(chǎng)地和空間，按合力點(diǎn)距離墩頂處53 m設(shè)計(jì)）.由式（1）計(jì)算得到P=2040kN/m，實(shí)際按200±5 t施加即可.在進(jìn)行2#墩到3#墩的鋼箱梁吊裝時(shí)（3#墩到4#墩鋼箱梁吊裝后），原則上應(yīng)隨著鋼箱梁的起吊同步拆除3#墩小里程200 t不平衡配重，但由于拆除配重時(shí)間較長(zhǎng)，在起吊前先卸載100 t配重，起吊后再卸載剩余100 t配重.

1.6 鋼箱梁的吊裝及合龍溫度考慮

鋼箱梁段采用整體吊裝法，提升設(shè)備采用4臺(tái)350 t的千斤頂，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)每個(gè)千斤頂?shù)暮奢d和行程，并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保各千斤頂?shù)耐叫裕唧w步驟如下.1)駁船將跨中鋼箱梁運(yùn)抵橋位處，并進(jìn)行絞錨定位，安裝鋼箱梁提升吊點(diǎn)和4臺(tái)液壓連續(xù)千斤頂.2)檢查各項(xiàng)準(zhǔn)備工作無誤后，進(jìn)行跨中鋼箱梁提升,確保提升過程4點(diǎn)同步，提升總高度約25 m，共7.5 h完成1片鋼箱梁提升.3)鋼箱梁提升至設(shè)計(jì)高程位置后，用臨時(shí)鎖定裝置進(jìn)行鎖定，校對(duì)調(diào)整對(duì)接位置，滿足要求后在頂、底、腹板上的加勁肋上采用高強(qiáng)螺栓連接.4)待鋼箱梁準(zhǔn)確定位后，選擇合適的合龍溫度，將所有高強(qiáng)螺栓擰緊，再進(jìn)行端斷面接口的頂、底、腹板及嵌補(bǔ)段焊接.如圖5所示為依托工程鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝情況.

圖5 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝情況Fig.5 Hoisting steel box girder

鋼箱梁在確定最終的制造尺寸前，應(yīng)嚴(yán)格關(guān)注合龍時(shí)的氣溫變化情況.溫度變化引起的結(jié)構(gòu)變形考慮±10 ℃的影響，在升溫10 ℃時(shí)，由混凝土伸長(zhǎng)引起合龍口的縮短量為12.2 mm，鋼箱梁梁端的伸長(zhǎng)量為7.2 mm，合龍口的相對(duì)變形為19.4 mm，降溫時(shí)數(shù)值相反.如果合龍實(shí)際溫度跟設(shè)計(jì)合龍溫度相差過大，可能會(huì)導(dǎo)致焊縫過寬或過窄，甚至?xí)斐珊淆埨щy，因此，在鋼箱梁合攏前一個(gè)月，實(shí)測(cè)系統(tǒng)溫度對(duì)合攏口寬度的影響.在施工現(xiàn)場(chǎng)夜間溫度相對(duì)穩(wěn)定的條件下，連續(xù)測(cè)量合龍口的寬度及大氣溫度，確定合龍時(shí)間，同時(shí)在鋼梁預(yù)制廠內(nèi)測(cè)量鋼箱梁自身由于溫度變化引起的伸縮量，校正匹配量，以確保鋼箱梁的精確合龍.

1.7 鋼箱梁整體吊裝合龍施工要求

明確鋼箱梁制造尺寸的主要目的在于保證理想施工情況下梁段在整體吊裝時(shí)滿足焊接或栓接的施工要求[22]，并在橋梁合龍后滿足設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)的要求.1)鋼箱梁在懸吊狀態(tài)下與混凝土梁段對(duì)位時(shí)，端面必須能牢固地連接以保證結(jié)構(gòu)安全，因此對(duì)位的2個(gè)端截面間的縫寬必須滿足焊接或栓接要求，即2個(gè)端截面處的邊腹板的傾角盡量一致，并盡量保持鉛直、方便鋼箱梁從下而上入槽，同時(shí)2個(gè)端截面處的頂板及底板處的縫寬均不宜過大.2)如圖6所示， 在設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)，鋼箱梁端截面的實(shí)測(cè)標(biāo)高Hm與設(shè)計(jì)標(biāo)高Hd的誤差不超過規(guī)定限值，以匹配斷面b為例，即

圖6 匹配斷面關(guān)鍵參數(shù)Fig.6 Key parameters of matching surface

式中：η為標(biāo)高誤差限值; 上標(biāo)b對(duì)應(yīng)匹配斷面b，上標(biāo)i代表第i個(gè)典型施工工序；Δvi為第i個(gè)典型施工工序下匹配斷面的理論豎向變形.

2 鋼箱梁制造尺寸的計(jì)算

2.1 幾何控制法概述

幾何控制法是基于無應(yīng)力狀態(tài)法的理論基礎(chǔ)衍生而來的，可以概況為幾何體系（包括結(jié)構(gòu)體系的形式、構(gòu)件的無應(yīng)力尺寸和形狀等）一定的彈性結(jié)構(gòu)在某一時(shí)刻的內(nèi)力和變形狀態(tài)唯一地取決于此刻結(jié)構(gòu)所受的作用體系（包括荷載、溫度），與此前構(gòu)件的安裝歷程、作用的施加和變遷歷程無關(guān).通過制造和現(xiàn)場(chǎng)吊裝階段對(duì)鋼箱梁無應(yīng)力線形的控制來實(shí)現(xiàn)最終成橋線形滿足理想成橋狀態(tài).本研究將鋼箱梁的施工控制劃分為4個(gè)階段：準(zhǔn)備階段、制造階段、安裝階段以及成橋階段，綜合考慮施工階段變形以及鋼箱梁在自重作用下的轉(zhuǎn)角，并以合龍時(shí)匹配斷面相互平行、相對(duì)縫寬不超過規(guī)定限值為依據(jù)，確定鋼箱梁的制造尺寸，基于幾何控制法的施工控制流程框架如圖7所示.

圖7 基于幾何控制法的施工控制流程框架Fig.7 Construction control flow frame based on geometric control method

2.2 梁端制造傾角的計(jì)算方法

在合龍口匹配對(duì)接的工況下，如何保證鋼箱梁與混凝土梁斷面的平行匹配，是整體吊裝法施工的關(guān)鍵，也是施工監(jiān)控實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成橋狀態(tài)的關(guān)鍵點(diǎn).如圖8所示，定義鋼箱梁與混凝土匹配斷面bi、bj與鉛錘面間的夾角分別為、，并規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)檎患僭O(shè)鋼箱梁從制造階段的無應(yīng)力狀態(tài)至吊掛狀態(tài)，斷面bi、bj的轉(zhuǎn)角累積變形量分別為、，則應(yīng)滿足：

圖8 合龍口平行匹配對(duì)接Fig.8 Parallel docking of close section

式中：ξ為傾角差限值，Δε為邊腹板的頂、底板的相對(duì)縫寬，h為端截面處的梁高，上標(biāo)代表相應(yīng)匹配斷面.根據(jù)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，Δε=0～15mm.考慮到實(shí)際橋梁施工情況可能出現(xiàn)變化，鋼箱梁制造尺寸應(yīng)按照Δε=0 mm的標(biāo)準(zhǔn)來確定，整理后可得制造階段下鋼箱梁端截面b處的制造傾角

式中：q為鋼箱梁自重荷載集度，L為鋼箱梁長(zhǎng)度，EI為鋼箱梁抗彎剛度，x為該點(diǎn)沿鋼箱梁長(zhǎng)度的坐標(biāo).合龍時(shí)考慮鋼箱梁端面的轉(zhuǎn)角，即x=0或L，則

若實(shí)際過程中的鋼箱梁制造尺寸忽略制造傾角θb，則在合龍對(duì)接時(shí)，2個(gè)匹配斷面處邊腹板的頂、底點(diǎn)的相對(duì)縫寬將會(huì)出現(xiàn)誤差

由于鋼箱梁制造尺寸不當(dāng)而帶來的相對(duì)縫寬誤差，在不利的情況下可能會(huì)減小實(shí)際施工控制中依靠縫寬來調(diào)整其他匹配斷面的余地，更為不利的情況是這一誤差造成的實(shí)際縫寬超過施工要求限值，造成合龍困難的局面.

2.3 頂、底板配切長(zhǎng)度的計(jì)算方法

在大節(jié)段整體吊裝時(shí)，鋼箱梁自重作用傳遞到混凝土梁段上，使得混凝土梁端斷面產(chǎn)生較大的縱向位移Δu、豎向位移Δv和轉(zhuǎn)角β，與此同時(shí)，鋼箱梁端部在自重作用下也會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角.在懸吊狀態(tài)下，可以通過千斤頂調(diào)整匹配斷面接口處的相對(duì)高差，卻無法有效調(diào)整接口處的頂、底板縱向長(zhǎng)度.即使邊腹板上下對(duì)齊，頂、底板間也可能會(huì)出現(xiàn)縫隙過大或過小的情況，對(duì)接質(zhì)量無法保證.因此，有必要在梁段制造前對(duì)端截面的頂、底板長(zhǎng)度進(jìn)行配切.

如圖9所示，實(shí)現(xiàn)相鄰斷面匹配順接應(yīng)結(jié)合前述計(jì)算得到的鋼箱梁端制造傾角，明確鋼箱梁兩側(cè)匹配斷面的頂、底板制造長(zhǎng)度.為此，先計(jì)算混凝土梁端在鋼箱梁作用下頂、底面的水平變形ΔuT和ΔuB，根據(jù)表2所給出的主梁形心軸變形增量Δu結(jié)合轉(zhuǎn)角βi可以得到

圖9 頂、底板配切長(zhǎng)度的計(jì)算Fig.9 Top and bottom plate matching length calculation

鋼箱梁頂、底板制造尺寸的計(jì)算式為

式中：D為鋼箱梁吊掛前混凝土端斷面b和a之間的實(shí)測(cè)距離，ε為設(shè)計(jì)合理縫寬，h為鋼箱梁頂、底面到中性軸的垂直距離，L′為鋼箱梁軸向長(zhǎng)度理論修正值；上標(biāo)a和b表示相應(yīng)匹配斷面.為了方便制造單位使用，上述鋼箱梁制造尺寸均指結(jié)構(gòu)溫度為20 ℃時(shí)頂、底板中性軸的投影長(zhǎng)度.

3 理論與實(shí)測(cè)結(jié)果分析

3.1 制造尺寸計(jì)算結(jié)果

從正裝仿真模型中提取相應(yīng)的參數(shù)，結(jié)合部分實(shí)測(cè)參數(shù)，對(duì)鋼箱梁端制造傾角及其所對(duì)應(yīng)的頂、底板配切長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，求得鋼箱梁制造尺寸.計(jì)算影響制造尺寸的各個(gè)修正參數(shù)，確定如表3所示的修正值.表中，ai為合龍前主梁梁端與鉛錘面夾角，βi為主梁轉(zhuǎn)角累積變形，βj為鋼箱梁補(bǔ)償傾角，θ為鋼箱梁制造傾角，hT、hB分別為鋼箱梁頂、底面與形心軸距離，ΔuT、ΔuB分別為主梁頂、底面水平變形；+表示向大樁號(hào)側(cè)變形或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，-反之.得到各修正值后，確定鋼箱梁頂、底板的配切制造長(zhǎng)度，如表4所示.將鋼箱梁端部?jī)A角和頂、底面配切長(zhǎng)度代入設(shè)計(jì)坐標(biāo)和成橋預(yù)拱度，即可推出鋼箱梁其他節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，得到鋼箱梁的制造線形，結(jié)果如圖10所示.圖中，H為高程.用基于幾何控制法的鋼箱梁制造尺寸計(jì)算方法確定該橋鋼箱梁制造尺寸和線形，并在制造時(shí)對(duì)其嚴(yán)格控制，以確保吊裝時(shí)實(shí)際制造線形與理論制造線形之差在合理范圍內(nèi).

圖10 鋼箱梁制造線形結(jié)果Fig.10 Result of making linear shapes of steel box girder

表3 尺寸修正參數(shù)計(jì)算結(jié)果Tab.3 Calculation results of dimension correction parameters

3.2 現(xiàn)場(chǎng)匹配情況

制造尺寸明確后的兩跨鋼箱梁先后合龍，鋼梁入槽情況如圖11所示.吊裝實(shí)踐結(jié)果表明：該橋各梁段均順利匹配、一次吊裝成功，各匹配斷面縫寬都在理想范圍內(nèi)、現(xiàn)場(chǎng)無需重新配切梁段或拼接板高強(qiáng)螺栓孔擴(kuò)孔，合龍工作順利.兩跨大節(jié)段各匹配斷面的入槽縫寬實(shí)測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?所示，其中εT、εB分別為頂板縫寬、底板縫寬.頂?shù)装逄帉?shí)測(cè)相對(duì)縫寬最大值為8 mm，小于規(guī)定的限值，由此，大節(jié)段匹配情況良好.在龍翔大橋主航道橋全部合龍后，實(shí)測(cè)成橋后的線形，結(jié)果如圖12、13所示，圖中，H為高程，X為縱橋向坐標(biāo)，e為高程誤差.結(jié)果表明：主梁線形平順，與理論設(shè)計(jì)線形十分吻合，線形誤差均不超過3 cm、控制結(jié)果良好，也進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究的計(jì)算方法的有效性.

圖11 鋼箱梁入槽情況Fig.11 Closure of steel box girder

圖12 主梁成橋線形實(shí)測(cè)結(jié)果Fig.12 Alignment result of main beam

圖13 主梁高程誤差Fig.13 Elevation error of main beam

表5 入槽縫寬實(shí)測(cè)結(jié)果Tab.5 Measured results of slot width mm

4 結(jié) 語

本研究1)根據(jù)幾何控制法，從鋼箱梁懸吊時(shí)匹配斷面應(yīng)保持相互平行的關(guān)系著手，基于施工階段分析結(jié)果和部分現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)參數(shù)，提出簡(jiǎn)單高效的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)體系兩跨鋼箱梁制造尺寸計(jì)算方法.2)計(jì)算方法綜合考慮了混凝土梁端水平變形、自重引起的混凝土及鋼箱梁梁端傾角，最終鋼箱梁各匹配斷面的入槽相對(duì)縫寬均小于規(guī)定限值，基本實(shí)現(xiàn)匹配斷面的平行對(duì)接，無需再采取強(qiáng)制調(diào)整措施，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果及橋梁的順利合龍，驗(yàn)證了本研究所提方法的精確性.3)本研究所提方法和相關(guān)結(jié)果可以為整體吊裝法非對(duì)稱混合體系梁式橋的施工實(shí)踐提供有益的參考，并實(shí)現(xiàn)對(duì)成橋線形的有效控制.本研究對(duì)橫向荷載因素考慮較少，實(shí)際合龍時(shí)其影響不可忽視，下一步工作可以針對(duì)橫向溫度梯度荷載、橫向風(fēng)荷載這些影響合龍精度的因素開展進(jìn)一步研究.