自锚式悬索桥大节段钢箱梁吊装线形控制

李育萨 周 婧 魏家乐

(1.陕西省区域地质矿产研究院，陕西 咸阳 712000；2.西安市公路工程管理处，陕西 西安 710000; 3.陕西通宇公路研究所有限公司，陕西 西安 710000)



自锚式悬索桥大节段钢箱梁吊装线形控制

李育萨1周 婧2魏家乐3

(1.陕西省区域地质矿产研究院，陕西 咸阳 712000；2.西安市公路工程管理处，陕西 西安 710000; 3.陕西通宇公路研究所有限公司，陕西 西安 710000)

结合大沽河航道桥实桥现场施工情况，提出了大节段吊装架设施工方法的钢箱梁线形控制方法，从工厂拼装线形控制方法、临时墩变形控制法、钢箱梁梁端转角控制法、裸梁线形偏差控制法等方面进行了详细论述，并在全桥钢箱梁架设过程中体系转换各阶段实施了精确控制，该方法可为同类桥梁施工提供借鉴和参考。

自锚式悬索桥，大节段吊装，钢箱梁拼装架设，线形控制

不同于传统的地锚式悬索桥，自锚式悬索桥的主缆不再“扎根”于地下，而是锚固于主梁，主缆在上部主梁施工完成后才能施工，一般采用先梁后缆的方法施工。自锚式悬索桥上部主梁主要有以下几种施工方法：搭设支架施工法、桥位吊架架设法、两端顶推施工法及斜拉扣挂法等[1]。本文主要针对节段吊装的方法进行相关研究(见图1)。

1 工程概况

本文以已经落成的青岛海湾大桥为研究背景，桥型布置图见图2。大桥设计为主跨跨径260 m的独塔自锚式悬索桥。主塔采用哑铃型独柱塔；大型主缆及空间吊杆采用的是平行钢丝；主梁采用的是大型钢箱梁。主要施工流程如下：工厂大节段预制、现场节段调整拼接、大型浮吊运输、吊装就位。钢箱梁采用分离式截面，最大吊装节段长72 m，最大梁重10 200 kN，见图3。

针对该桥吊装架设的大节段钢箱梁，对其从工厂里预制拼装、桥位处吊装架设、临时墩上调整连接的整个过程的主要特点和难点进行详细的分析控制研究。

2 大节段吊装施工的钢箱梁线形控制

2.1 工厂拼装线形控制

1)钢箱梁无应力拼装线形理论上均为曲线，但实际工厂加工制造时，钢箱梁的标准小节段是以直代曲，拼装时控制不严容易在接口处出现折角。该桥72 m大节段钢箱梁在工厂制造时由6段12 m小节段钢箱梁拼装而成，以直代曲的线形误差为3 mm。2)在工厂进行线形拼装时，钢箱梁节段较长、宽度较大，由于地基不均匀沉降和焊接变形等一系列原因，拼装成大节段的线形则会发生偏差，很难达到控制目标。该桥72 m大节段钢箱梁最大竖向拼装线形误差达到20 mm，横向也超过10 mm。3)由于受力需要，钢箱梁内会有局部加强的情况，并且钢板厚度会存在微小偏差，实际拼装完成的大节段钢箱梁的重量可能与设计重量存在一定偏差，梁重偏差会引起钢箱梁线形产生较大偏差。该桥实际梁重偏差约3%，将引起后期桥面线形误差超过10 cm[2]，为线形控制造成了很大困难。以上不可避免的施工误差都将导致钢箱梁线形与目标值发生偏离，加大线形控制难度，实际在施工中可采取多种手段进行控制，如调整钢箱梁架设线形、吊索力以及主缆线形等，从而保证成桥时钢箱梁线形接近设计线形。

2.2 临时墩变形控制

在大节段钢箱梁吊装架设到临时墩上时，如果认为临时墩有无穷大的刚度，则在支点位置的钢箱梁高程值则不发生改变，支点位置对应的钢箱梁高程值即为钢箱梁的架设高程。在大节段内无应力拼装和大节段间有应力拼装中该支撑处线形数据一致，而其他位置两者差异则为大节段钢箱梁的简支变形。然而在实际情况中，临时墩会不可避免的发生弹性和非弹性变形。其中的弹性变形量可以通过计算精确得到，非弹性变形量也可以通过预压试验去实测。在实际施工中，现场先根据预估高程进行大节段钢箱梁的架设，之后可让临时墩支架在钢箱梁自重作用下自然稳定一段时间，然后测得钢箱梁高程的变化量，再通过在临时墩支点上的千斤顶配合增减钢垫板的方式调整钢箱梁高程使之达到目标高程，之后再进行相邻大节段钢箱梁间的焊接。

2.3 钢箱梁梁端转角控制

由于大节段跨径和自重均较大，钢箱梁架设到桥位临时墩上时将发生自然变形，造成梁端发生转角α(见图4a))，使大节段之间存在一定张口，无法焊接[3]。此时，需要采取一定措施将转角张口调整为零，才能将相邻大节段焊接连成整体。

这里提出两种梁端转角的调整方式：方法一，在转角处将梁端进行切割δ，与前段钢箱梁匹配成零转角后，便可直接焊接，见图4b)；方法二，采用千斤顶主动顶升一定的高度h，使箱梁在开口处能平顺过渡，见图4c)。

2.4 裸梁线形偏差控制

钢箱梁节段吊装到临时墩上时，由于结构跨度和自重较大，跨中必然产生变形；然而由于存在重量、刚度上的误差及钢箱梁局部焊接应力等[4]因素，钢箱梁节段架设后，跨中实际产生的变形与理论计算会存在一定偏差，严重时钢箱梁线形呈现波浪，影响成桥线形。为解决该问题，提出“预架设”的方法，使钢箱梁在工厂拼装时就预先考虑：吊装架设前，在工厂预先模拟大节段钢箱梁的实桥简支状态，通过工厂实测得到真实的变形及应力，作为理论计算结果修正的依据[5]，指导钢箱梁节段现场架设时线形控制。

3 结语

对于采用大节段吊装架设的钢箱梁自锚式悬索桥，其钢箱梁的线形控制难度非常大，一旦形成线形则很难进行调整。本文结合大沽河航道桥实桥现场施工情况，研究提出了大节段吊装架设施工方法的钢箱梁线形控制方法，工厂拼装线形控制方法、临时墩变形控制、钢箱梁梁端转角控制法、裸梁线形偏差控制法等方面，在全桥钢箱梁架设过程中进行了精确控制，有效保证了最终成桥线形达到设计目标值。

[1] 胡建华.现代自锚式悬索桥理论与应用[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 赵 煜,魏家乐,贺拴海.基于大节段吊装法的自锚式悬索桥主梁线形控制方法[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2011,27(3)：418-424.

[3] 蔡建军,季 辉,沈锐利.青岛海湾大沽河航道桥钢箱梁大节段安装架设关键技术研究[J].施工技术,2011,40(11):66-71.

[4] 莫慧兰,张震韬,徐文胜.苏通大桥施工构件尺寸偏差对主梁线形影响分析[J].华中科技大学学报(城市科学版)，2010,27(3)：62-65.

[5] 魏家乐．大节段吊装施工的自锚式悬索桥施工控制仿真分析及关键技术[D].西安：长安大学，2010.

The linear control of large segment steel box girder hoisting of self anchored suspension bridge

Li Yusa1Zhou Jing2Wei Jiale3

(1.Shaanxi Regional Geological and Mineral Institute, Xianyang 712000, China;2.Xi’an Highway Engineering Management Office, Xi’an 710000, China;3.Shaanxi Tongyu Highway Research Institute Limited Company, Xi’an 710000, China)

Combining with the trail bridge site construction situation of Dagu river channel bridge, this paper put forward the steel box girder linear control method,factory assembling linear control method, temporary pier deformation control method, steel box girder beam angle control method, bare girder linear deviation control method and other aspects of large segment hoisting erectioncon struction method, and made detailed discussion, and implementation of accurate control in each stage of full-bridge steel box girder erection process system transformation, this method provided reference for similar bridge construction.

self-anchored suspension bridge, large segment hoisting, steel box girder assembling erection, alignment control

1009-6825(2017)16-0164-02

2017-03-04

李育萨(1964- )，男，工程师

U448.1

A