悬索桥索塔大跨度横梁施工变形控制技术

贺恩明

(1重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074；2重庆城建（控股)集团有限责任公司，重庆 400013）

悬索桥索塔大跨度横梁施工变形控制技术

贺恩明1，2

(1重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074；2重庆城建（控股)集团有限责任公司，重庆 400013）

该文以重庆南涪高速涪陵青草背长江大桥中横梁施工作为研究对象，采用施工支架构造处理、施工工艺和测量控制等技术对大跨度、大吨位横梁施工的变形控制进行分析，使横梁施工满足规范要求，确保施工质量，对类似悬索桥、斜拉桥的大跨度横梁施工提供参考。

大跨度；索塔横梁；变形控制；重庆涪陵青草背长江大桥；架空式支架；落地式支架

0 前言

悬索桥是世界上跨越能力最强的桥型，除具有与一般桥梁相同的墩台及基础外，还包括索塔、锚锭、索鞍、缆索及加劲梁等部分组成。对于单跨悬索桥的索塔横梁，除了承担中跨主梁部分荷载，还将承担边跨引桥主梁部分荷载，其跨度和断面尺寸较大，变形控制是一个施工难题。本文根据在建的重庆涪陵青草背长江大桥索塔横梁施工变形控制作一些简单介绍，以供参考。

1 工程概况

重庆涪陵青草背长江大桥为重庆三环高速公路涪陵李渡至南川双河口段工程项目中的一座特大桥，主桥为788m单跨悬索桥，流线型扁平钢箱梁，门形框架索塔，南岸引桥为（4× 35m预应力混凝土T梁+（2～90m）预应力混凝土T形刚构，北岸引桥为17×35m四联预应力混凝土T梁。全桥长1719m。如图1。

图1 桥梁总体立面布置图（单位：m）

大桥索塔由上下游塔柱、上下横梁组成的门式框架结构，高约170m，其中中横梁离基础高约74m。在中横梁处，因两塔肢之间有主、引桥的梁体通过，上下游塔肢相距29.0m，横梁为预应力混凝土三箱式结构，中横梁梁高7.5m、宽7.0m、壁厚1.0m，混凝土926m3，重约2400t，属大跨度、大吨位的横梁结构。如图2所示。

2 横梁施工方案的选择

图2 索塔构造图

悬索桥索塔横梁的施工通常有两种方案，一是架空式支架，二是落地式支架。两者各有优缺点。梁式支架所用的材料较少，施工成本低；不足之处有：横梁的荷载全部由两侧塔柱承担，因横梁荷载大，塔柱侧的支撑牛腿设置比较强大，对塔柱的钢筋有较大影响，并对索塔受力影响较大，同时因跨径大，需增设较大的斜向支撑（属于受压构件，稳定性要求高）以减少支架跨中变形，在施工过程中，还需塔柱施工超过预埋件位置后才能进行安装。落地式支架将横梁荷载传至大地上（或刚度特别大的构件上），对塔柱的影响较小，在塔柱施工过程中，可以穿插进行支架拼装，还可以作塔柱的内撑；其不足之处有：由于高度大，所需材料较多，施工成本高，因支架较高，支架压缩变形大。

鉴于此，涪陵青草背长江大桥索塔横梁的施工充分利用两种方案的优势，采取搭设万能杆件落地支架，并在塔梁交接处下方增设牛腿的组合方式来形成横梁的施工平台。该支架在横梁施工前期，作为索塔内撑支撑架，保证索塔塔肢的变形满足规范[1]要求。根据施工设计图，在塔肢施工至牛腿处，进行牛腿预留预埋设置。在塔肢施工的液压爬模系统超过预留预埋位置，进行牛腿设置。支架完善后与其形成支撑体系。横梁施工支撑体系如图3所示。

图3 横梁施工支架总体布置图

3 大跨度横梁施工变形控制

悬索桥大跨度横梁将承担主桥端主梁和引桥主梁的荷载，结构断面通常较大，因此混凝土荷载都非常大，其施工变形控制[2]主要从施工支架的构造处理、工艺要求和测量控制三方面着手。

3.1 施工支架的构造处理

由于中横梁断面尺寸和跨度较大，施工荷载约3000t，对于中横梁施工承重支架高达70m左右，压缩变形较大，在施工措施设计时，进行了多种结构形式的比选和优化，使其既能满足杆件的受力要求，又能满足塔肢的受力要求，采取在塔梁交接处下方增设牛腿，以分担部分施工荷载。牛腿为穿墙的三角牛腿，具有足够的强度和刚度。由于落地支架高度较高，跨中位置变形较大（理论计算时，全荷载状态下跨中变形约5.4cm，第一次浇筑状态下变形为4.2cm），为减小底模系统在混凝土浇筑过程中的变形过大问题，采取在牛腿与支架预留5cm间隙，加塞3cm厚木板，支架拼装完成后，在荷载试验时将两端施加一定的压力进行强制锁定，以改善支架受力，同时能减小支架顶的相对变形。其构造处理见图4。

图4 支架与索塔塔肢连接构造图

3.2 工艺要求

拼装前，必须对所用材料进行筛选，剔除不符合要求的部分。支架拼装过程中，要求必须按设计图的构造进行拼装，上齐螺栓和方块并紧固到位。拼装完成后进行检查验收。

按索塔塔肢上型钢牛腿设计要求准确埋置牛腿，牛腿的加工质量在埋置前需认真检查。当支架拼装完成后，在型钢牛腿上方安装分配梁，用张拉杆+千斤顶对支架端部进行下压，加垫的木板紧密接触后用螺栓进行锁定，然后松开千斤顶。

支架拼装完成经检查符合构造要求后，对支架按横梁荷载分布情况等效进行荷载试验（分级加载），以消除支架的部分非弹性变形，掌握支架的弹性变形，与设计理论值进行比较，分析后确定底模施工预拱度[3]。

按支架结构受力计算模式，对混凝土加载作相应的处理，即先浇筑跨中底板混凝土，然后浇筑两侧混凝土至与跨中混凝土大致齐平，再浇筑跨中腹板，最后浇两侧，这样可让支架先受力变形，减小与强制位移处的相对变形，同时可防止塔梁相接处出现受力裂纹。

做好混凝土浇筑和养护期间的温度控制，减小支架受温度影响。由于中横梁的施工在夏天进行，将采取对支架外露部分用棚布进行遮盖，支架采取淋水降温。

根据横梁结构特点，采取分两次施工完成，在第二次混凝土浇筑前，需对第一次混凝土实施部分预应力张拉，改善第一次混凝土与支架协同受力状况，防止第二次混凝土过程中，第一次混凝土变形过大出现受力裂纹。

3.3 测量控制

在承重支架预压前，对支架顶设置足够的测量控制点（能较好反映支架受力变形），并对支架受力较大部位设置应变片，在支架分级加载过程中，读取相应的数值，综合考虑施工环境，将修正后的数值与理论值进行比较，掌握支架的受力状态。

根据支架荷载试验结果，换算底模预拱度标高，然后准确放样。

在横梁第一次混凝土浇筑、部分预应力力张拉、第二次混凝土浇筑过程中，均应加强支架变形的观测。

4 结论

涪陵青草背长江大桥索塔中横梁的施工，通过构造处理、工艺严格把关和测量监控量测等一系列的控制，将横梁施工变形控制在了允许范围之内 （实测成型后的中横梁底面跨中标高比理论值高0.3cm，线型顺畅，四周无裂缝）。通过支架构造处理、预变形工艺以及测量控制技术的成功运用，为大跨度、大吨位横梁结构的施工积累了一定经验。

[1]中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]毛志兵.建筑结构施工预变形控制技术与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]唐宏.现浇箱梁模板和支架的设计与施工质量的控制[J].城市建设理论研究，2012（6）.

Deformation Control over Long-span Beam Construction of Cable Bent Tower of Suspension Bridge

Based on the beam construction of Yangtze River Bridge in Qingcaobei,Fuling,construction stand treatment,construction technique and survey control are adopted to analyze deformation control of long-span and large-tonnage beam construction.Thus beam construction can meet construction requirements and construction quality can be ensured.It can offer some references for similar construction.

long span;cable bent tower beam;deformation control;Yangtze River Bridge in Qingcaobei of Fuling;aerial cable support;ground support

TU312

A

1671-9107（2014）05-0034-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.05.034

2014-03-07

贺恩明（1974-），男，重庆人，硕士研究生，高级工程师，主要从事桥梁技术研究与管理。

孙苏，李红