浅谈山区悬索桥加劲梁设计与施工中的若干问题

谭　科　李晓鸿

摘要：文章结合工程实践，探讨了山区悬索桥加劲梁设计与施工的一些细节问题，为同类桥梁设计和施工提供一些经验，保证工程的顺利进行。

关键词：山区悬索桥；加劲梁设计；吊装；桥梁施工

中图分类号：U448文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）07-0171-02

一、概述

悬索桥施工通常包括索塔施工、锚碇施工、猫道架设、索鞍安装、主缆架设、整形索夹、吊索安装、加劲梁吊装、桥面系及防护施工等。所以，悬索桥不但要经过一个相当复杂的施工过程才能形成，而且其工序间顺序性很强，并相互关联，如何对结构状态的各工序下的控制参数进行跟踪监测、调整、控制，确保施工过程安全和成桥后的结构实际状态尽可能符合理想状态这一施工控制问题是悬索桥成功建设的关键技术之一。而山区悬索桥加劲梁施工是所有施工过程当中特别重要的一步，本文就山区悬索桥加劲梁设计和施工的一些问题作一些探讨。

二、问题及解决方法

（一）加劲梁预制

1．混凝土板式加劲梁的优点。（1）由于用混凝土加劲梁替代钢加劲梁，使悬索桥用钢量大大降低，在材料用量上与同跨径斜拉桥有可比性；（2）混凝土悬索桥自重大，从而主索重力刚度大，在同样跨径、同样荷载作用下，其变形比钢悬索桥小，动力稳定性好；（3）混凝土悬索桥加劲梁养护工作少；（4）混凝土加劲梁断面形式一般为箱型。箱型加劲梁虽然抗弯抗扭刚度大，但结构复杂，预制工序和施工缝多，工期长，阶段重量难以控制，空中连接施工复杂。另外，混凝土箱型加劲梁因各种原因而开裂的情况较普遍。板式加劲梁虽然抗弯、抗扭能力较箱梁差，但其足够重量而产生的主缆重力刚度足以满足中小跨径悬索桥的设计需要。

2．混凝土板式加劲梁重量的控制。与钢材不同，混凝土加劲梁重量会随原材料等因素的变化而变化，必须将混凝土加劲梁重量控制在设计范围内，以确保主缆、吊杆等重要部件的安全度；同时，山区混凝土悬索桥加劲梁吊装只能自跨中向两端进行，所以，加劲梁节段预制必须在两岸进行，而在桥址两岸就地采集的骨料容重不一定相同，施工中必须予以注意，否则将造成桥梁纵向偏载。必要时应统一骨料源。北盘江大桥根据测定两岸骨料容重一致，所以采取两岸分别采集骨料。

3．加劲梁预制节段与预制台座间应有足够的光洁度。混凝土板式加劲梁预制件与预制台座间的接触面很大，如果预制件与预制台座间的光洁度差，对横向预应力的建立会产生不利影响，施工中应特别注意。

（二）加劲梁架设

架设加劲梁顺序可以从主跨跨中开始，向桥塔方向逐段吊装；也可以从桥塔开始，向主跨跨中前进。从桥塔开始吊装的优点是施工比较方便，缺点是桥塔两侧的索夹首先夹紧，此时主缆形状与最终几何线形差别最大，因而主缆中次应力较大；从主跨跨中开始架设加劲梁优点是在架设桥塔附近的加劲梁段时，主缆线形已非常接近其最终几何形状，此时将桥塔附近的索夹夹紧，主缆的永久性角变位最小。对于山区小跨径悬索桥，由于常常都要跨越很深的峡谷，不可能采取事先把加劲梁运送到安装位置，垂直起吊的吊装方法，如果从桥塔开始吊装施工反而很不方便，难度较大，所以山区小跨径悬索桥加劲梁采用从主跨跨中开始，先架设1号加劲梁在一岸，然后架设2、3号加劲梁在另外一岸，每一岸交替架设2片加劲梁。根据以前得出的经验，用这样的架设顺序可以最大限度地保证成桥状态时候的主缆线形满足设计要求，尽量避免由于架设梁段时总是在一岸产生较大的荷载，让缆在一岸产生较大的非弹性变形，从而影响最终成桥线形。

加劲梁的吊装程序是，先将梁段从存梁场（或预制场）吊出，用轨道横移到路基上，再用轨道纵移穿出塔底，将跑车吊点放下，挂好梁段吊点，收起重索并起动牵引卷扬机将梁段吊运至安装位置，将梁段下放至其顶面略低于吊索锚头，将梁体锚孔对准锚头，提升梁段至吊索锚头穿出锚孔，起动边吊缆系统将工作吊缆移至安装梁段下，操作人员将吊索锚头螺帽上至预先计算好的位置，松跑车吊点，一段加劲梁即初安装就位。接着按上述程序吊装相邻的下一梁段，每一梁段吊装就位后，均与相邻先吊装就位的梁段临时连接。待所有梁段吊装完毕后，再进行全面测量，以此为依据对各梁段进行微调直至全桥线形满足设计要求，然后将各相邻梁段临时固结。

（三）加劲梁节段标高调整

山区小跨径悬索桥的加劲梁吊装施工中，对梁段标高进行调整可以采取两种方法。第一种是通过预测分析法对每一吊装梁段进行吊装前分析，预测其梁段标高，吊装该梁段后与预测值进行比较调整的方法。第二种方法是等梁段全部吊装完毕后才对其进行线形分析，拟合一条最趋近于实际线形的拟合曲线的方法。对山区小跨径悬索桥一般采用第二种方法，因为在准确制定索鞍顶推时间和顶推量，保证结构安全的前提下，吊装全部梁段后的调整的方法更加方便，缩短了施工时间；如果采用第一种方法，调整多片梁段标高耽误时间不说，由于施工中影响因素较多，在梁段全部架设完毕后可能同样需要进行标高调整，所以，对山区小跨径悬索桥可采用第二种方法。

（四）加劲梁纵向预应力的建立

随着跨径的增大，纵向预应力索越来越长，加之纵向预应力建立时加劲梁上拱量较大，在穿索以及预应力损失都可能存在问题。为保证穿索顺利，应将索在湿接缝浇筑前进行，备用束亦须穿入。另外，采用抽拔管成孔，并处理好湿接缝处成孔问题是减小摩擦引起的预应力损失的关键。钢束张拉采取张拉力和伸长量双控，以伸长量控制为主，实测值与计算值之差一般不大于±6%。如果张拉过程当中出现某根纵向预应力束张拉力和伸长量实测值与计算值误差较大或者纵向预应力束由于摩擦发生断开，应该进行纵向预应力备用束的张拉，张拉前对有问题的预应力束进行放张操作，以保证施加在加劲梁上的预应力不超过设计要求。

（五）湿接缝浇筑顺序

根据控制分析，湿接缝浇筑顺序为，把湿接缝从跨中向两边各自依次编号为1、2、3……浇筑湿接缝从跨中向两岸方向同时浇筑，顺序为2、4、6……一直浇筑到两边的端头梁，再回头从跨中同时向两岸浇筑1、3、5……湿接缝。最后完成湿接缝浇筑。另外，混凝土板式加劲梁存在收缩变形，为减少收缩变形，加劲梁预制节段在吊装前已存放了足够时间，对现浇的湿接缝的收缩变形要予以控制；同时，在纵向预应力作用下加劲梁还有压缩变形。为保证在标准温度时加劲梁长度和吊点位置符合要求，需在湿接缝浇筑时使接缝保持一个合理的宽度，一般为0.5米左右。

加劲梁湿接缝浇筑顺序必须通过施工控制分析得出，随意进行的连续浇筑将导致加劲梁内过大的附加内力；浇筑湿接缝前必须对各加劲梁段空间位置进行必要的调整和临时固定，以确保加劲梁合龙后的圆滑、顺畅。

三、结论

依托工程实践，根据对山区悬索桥加劲梁施工各个环节的一些细节问题的提出和探讨，对工程单位在加劲梁预制、加劲梁架设、加劲梁节段标高调整、加劲梁纵向预应力的建立、湿接缝浇筑顺序等各个环节提供一些可借鉴的经验，有助于保证工程的进度和质量。

作者简介：谭科（1978－），男，四川温江人，重庆市交通规划勘察设计院工程师，硕士，研究方向：桥梁与隧道工程；李晓鸿（1968－），男，重庆长寿人，重庆市交通规划勘察设计院高级工程师。