半漂浮体系钢-混混合梁斜拉桥施工控制敏感参数分析

■陈智威

（福建省高速公路建设总指挥部 福州 350000）

1 工程概况

某高速公路跨江大桥为主跨818m 的双塔双索面混合梁斜拉桥， 其跨径布置为70m+75m+84m＋818.0m＋233.5m+124.5m，箱梁全宽(含风嘴)38.9m。主梁东侧边跨及主跨索塔附近区域为混凝土主梁，主跨大部分及西侧边跨为钢箱主梁；索塔采用 “H”形结构，分为下塔肢、中塔肢、上塔肢三部份，中、下塔肢为钢筋混凝土结构，上塔肢(拉索锚固区)为钢锚梁＋混凝土塔壁组合结构。斜拉索为空间扇形双索面，材料采用Φ7 平行钢丝，全桥共216 根。

图1 桥梁结构布置图

2 模型建立

本文以施工过程中出现的误差对成桥后的结构影响为研究对象，不考虑施工阶段进行模拟，建立两套模型，一套为以设计图纸为标准建立的基准模型，另一套为根据误差假设建立的对比模型。两套模型均采用以下参数。

2.1 单元划分

计算采用西南交通大学桥梁结构计算程序NLABS，模型全桥实际结构主梁按斜拉所锚固节点进行结构离散，主梁及塔、墩采用二维梁单位进行模拟，斜拉索采用只能承受拉力的索单元模拟， 计算时考虑斜拉索垂度和大位移几何非线性效应的影响。 整体坐标系建立以顺桥向为x 轴，竖向为y 轴的坐标系。

2.2 主要材料属性

主梁采用C55 混凝土，斜拉索采用高强平行钢丝，钢箱梁采用Q345C 桥梁结构用钢，材料属性见表1～3：

表1 混凝土材料属性

表2 钢箱梁材料属性

表3 斜拉索材料属性

2.3 边界条件

成桥状态结构边界约束条件如表4 所示：

表4 成桥状态结构边界约束条件

3 计算对比结果

根据现有大跨度桥梁设计理论及经验，桥梁动力特性为大跨度桥梁设计极限的控制因数，因此本文在计算结果对比时，对混凝土主梁以从力学角度分析为主，钢箱主梁以线形控制为主。

3.1 拉索锚点未修正对成桥影响量计算结果

在施工塔柱时，塔柱拉索锚点的坐标由设计坐标决定，通过切实可行的测量措施和适当的施工工艺，在放样时塔柱拉索锚点的坐标是可以达到设计要求的，但由于塔柱弹性压缩和收缩、徐变等因素的影响，塔柱长度会较设计长度有所缩短，即使在放样时塔柱拉索锚点的坐标与设计坐标重合，在主梁施工和成桥时，塔柱拉索锚点的标高也将比设计标高要矮，故在施工塔柱时需对塔柱拉索锚点进行预抬高。以下为修正前后对比。

3.1.1 索力影响量

索力影响量详见表5 和图2。

表5 索力影响绝对量统计表

图2 索力影响相对量

3.1.2 混凝土主梁应力影响量

混凝土主梁应力影响量详见图3。

图3 混凝土主梁应力增量(应力单位：MPa)

3.1.3 裸塔状态塔柱与钢锚梁变形差

主梁钢锚施工施工过程中采用节段竖向拼装方式施工，而主塔砼节段采用现浇施工，故在裸塔状态砼节段与钢锚梁将引起压缩量差值。

由图4 可知在26 号索套管处，钢锚梁与对应塔柱混凝土节段出现14.1mm 高差。

图4 砼节段与钢锚梁压缩量差值(差值单位：mm)

3.2 主梁混凝土弹性模量差异影响量计算结果

基准模型材料参数采用规范值，对比模型主梁混凝土弹模值采用工地实测值， 实测弹模值为4.26E4MPa，比规范值大20%，两套模型其余参数均采用规范值及图纸设计值。

3.2.1 索力影响量

索力影响量详见表6 和图5。

表6 索力绝对影响量统计表

图5 索力影响相对量

3.2.2 混凝土主梁应力影响量

混凝土主梁应力影响量详见图6。

图6 混凝土主梁应力增量(应力单位：MPa)

3.2.3 成桥线形影响量

成桥线形影响量详见图7。

图7 主梁成桥线形增量(单位：m)

3.2.4 钢箱梁制造线形影响量

钢箱梁制造线形影响量详见图8。

图8 钢主梁制造线形增量(单位：m)

3.3 斜拉索弹性模量差异影响量计算结果

基准模型材料参数采用规范值，对比模型斜拉索弹模模值为2.00E5MPa，两套模型其余参数均采用规范值及图纸设计值。

3.3.1 索力影响量

索力影响量详见表7 和图9。

表7 索力影响绝对量统计表

图9 索力影响相对量

3.3.2 混凝土主梁应力影响量

混凝土主梁应力影响量详见图10。

图10 混凝土主梁应力增量(应力单位：MPa)

3.3.3 主梁成桥线形影响量

主梁成桥线形影响量详见图11。

图11 主梁成桥线形增量(单位：m)

3.3.4 钢主梁制造线形影响量

钢主梁制造线形影响量详见图12。

图12 钢主梁制造线形增量(单位：m)

3.4 混凝土主梁浇筑超方2%影响量计算结果

基准模型主梁混凝土方量采用设计方量，对比模型方量按超方2%考虑，两套模型其余参数均采用规范值及图纸设计值。

3.4.1 索力影响量

索力影响量详见表8 和图13。

表8 索力影响绝对量统计表

图13 索力影响相对量

3.4.2 混凝土主梁应力影响量

混凝土主梁应力影响量详见图14。

图14 混凝土主梁应力增量(应力单位：MPa)

3.4.3 成桥线形影响量

成桥线形影响量详见图15。

图15 主梁成桥线形增量(单位：m)

3.4.4 钢箱梁制造线形影响量

钢箱梁制造线形影响量详见图16。

图16 钢主梁制造线形增量(单位：m)

3.5 钢箱梁整体超重2%影响量计算结果

基准模型钢箱梁重量采用设计值，对比按超重2%考虑，两套模型其余参数均采用规范值及图纸设计值。

3.5.1 索力影响量

索力影响量详见表9 和图17。

表9 索力影响绝对量统计表

图17 索力影响相对量

3.5.2 混凝土主梁应力影响量

混凝土主梁应力影响量详见图18。

图18 混凝土主梁应力增量(应力单位：MPa)

3.5.3 成桥线形影响量

成桥线形影响量详见图19。

图19 主梁成桥线形增量(单位：m)

3.5.4 钢箱梁制造线形影响量

钢箱梁制造线形影响量详见图20。

图20 钢主梁制造线形增量(单位：m)

4 各种影响参数计算结果

各种影响量计算结果见表10。

从表10 可得出：

(1)混凝土主梁及主塔拉索锚点是否修正对混凝土主梁应力及索力影响极小， 考虑施工便利性及控制方法，施工过程中未对其修正。

(2) 主梁混凝土弹模修正对主梁成桥线形、 索力、砼主梁应力及钢梁制造线形影响极小，对已发布的混凝土主梁立模及钢梁制造线形不会带来误差，对混凝土主梁压缩量影响明显，后期将根据实测主梁砼弹模修正计算模型。

(3)拉索弹模修正对主梁成桥线形、索力、砼主梁应力及钢梁制造线形影响极小，但对无应力索长影响显著，无应力索长指令将根据实测值进行修正。

(4)主梁混凝土超方对索力影响明显，在施工过程中，严格控制混凝土浇筑方量。

(5)钢梁超重对索力、成桥线形及制造线形影响极大，而目前加工厂的称重精度低，无法满足控制要求，建议在吊装过程中采用高精度的称重办法，校核梁重。

表10 各种影响量统计表

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