斜拉桥塔梁同步施工与控制技术研究

易璋

摘要：针对某斜拉桥工程实际情况，在分析其同步施工可行性的基础上，提出同步施工控制要点和方法，包括线型控制、索力控制、应力控制位移控制等，为这一施工方式的推广应用提供参考借鉴。

【关键词】斜拉桥；塔梁同步施工；施工控制

1.工程概况

某桥梁主桥采用三跨预应力砼结构，双塔和双索面形式，半漂浮斜拉桥。其中，主梁截面呈 形，为典型的双向体系；主塔结构呈宝石形，包括两个横向系梁。因多方面原因的影响，使两岸进度相差近6个月。为有效减小进度上的差异，决定在对8#墩对应的1#-9#节段进行施工时，采用塔梁同步方式。

2.同步施工的可行性研究

对斜拉桥而言，它是由拉索、塔和梁组成的典型高次超静定体系。当设计人员确定了成桥状态后，如果选定施工方法，则可选择和这一方法适应的状态。针对不同方法，有与之相适应的状态。其中，关键在于状态差异，这是因为差异能决定实际状态能否达到预期。对此，在分析过程中，要建立不同的有限元模型，通过计算对采用同步施工方法是否可行進行对比。

2.1成桥索力的对比

在斜拉桥中，拉索为承重构件，而索力则是影响成桥时主梁实际应力重要因素。索力满足要求与否对成桥状态是否合理有直接影响。研究表明，这两种施工方式都不会对索力造成太大影响，和主塔邻近的短索，其索力受到的影响相比最大，但只有3.3kN，不及索力0.5%。可见，采用同步施工方式不会对成桥索力造成太大影响。

2.2成桥线型的对比

主梁线型可综合衡量出能否达到理想的成桥状态。为使成桥状态达到预期，在节段施工中可提供不同预拱度来实现。研究表明，这两种不同的施工方式对应的预拱度差值都小于4mm。可见，采用同步施工方式不会对线型造成太大影响。

2.3主梁应力的对比

主梁的应力与成桥之后的实际运营状态有直接关系，是成桥状态达到预期的重要指标。研究表明，对大部分节段而言，其应力没有明显差别。少数节段虽然存在差别，但都不超过0.001MPa。因此，采用同步施工方式不会对主梁应力造成太大影响。

2.4主塔应力位移的对比

1#、2#索均锚固于上横梁以下，索力不会对塔支位移与应力造成太大影响。然而，在塔支实现横向联系以前，竖向及横、顺桥向上的分力会对底面应力与顺、横桥向上的位移造成较大影响，严重时会产生失稳破坏。

2.5塔支底面应力的对比

因3#-9#索均锚固于上横梁以上，所以张拉索力对其底面应力有很大的影响。除此之外，采用同步施工方式时，压应力储备往往相对较小，同时会对应力安全带来负面影响。通过模拟和计算可知，采用同步施工方式时，底面压应力不低于0.2MPa，还没有产生拉应力。但采用非同步施工方式时，应力达到1.21MPa以上，可能产生拉应力。

2.6顺桥向位移的对比

因边跨索力一旦张拉不对称，会造成塔支产生顺桥向位移。通过模拟和计算可知，采用同步施工方式时，顺桥向上塔支最大位移产生于9#索的张拉过程中，数值为4.8mm；采用非同步施工方式时，顺桥向上塔支最大位移数值为2.5mm。若只从计算数值看，这两种施工方式对应的计算结果并没有太大的差别，而且均处于理想状态。

3.同步施工控制技术

3.1主梁线型的施工控制

对于主梁线型，在施工控制中应通过对预拱度和拉索张拉索力等的调整来控制所处节段实际标高。因拉索进行第三次张拉时，拉索直接作用于斜拉桥主梁，通常将完成这一次张拉时的主梁实际标准作为基准。为有效消除标高及索力受温度因素的影响，需要对张拉过程中的温度进行严格控制，明确温度要求，需要在气温相对稳定的时刻进行施工。从各节段完成第三次张拉后实际标高数据可以看出，标高的误差不超过18mm，符合施工精度方面的要求。

3.2拉索索力的施工控制

各节段的施工均应对索力予以全过程监视，因拉索第一次和第二次张拉均作用于挂篮，此时需要将控制标高作为核心，牺牲一定索力的精度，但实际误差要控制在10%以内。而第三次张拉则作用于主梁，在控制索力时应同时考虑到标高。通常索力误差不得超过5%。从实测结果中可以看出，拉索索力精度被有效控制，实际误差小于5%。

3.3主梁应力的施工控制

施工中，应对主梁上的关键截面实施应力实时监测。为有效消除因收缩徐变与传感器漂移等造成的影响，在测试过程中需要进行工况前测试与工况后测试，将两个工况间读数发生的变化扣除，保证测试结果准确性与可靠性。在主梁上，共设置9个断面，1个断面设置11个测试传感器。

3.4主塔应力与位移的施工控制

为保证塔支应力与位移均可以得到良好控制，使结构整体处于安全状态，符合规范的相关要求，需要在施工中采用以下控制措施。

3.4.1以原设计为基础，在和上横梁以上相距10m的位置设置1排横向支撑，单个横向支撑应具备至少1000kN的预推力，一般每排设置2个。这样能有效加强塔支之间的横向联系。

3.4.2在上塔柱和上横梁顶面相交处设置应力传感器，对应力进行实时监测，确保上塔柱处于安全状态，应力与规范要求相符。

同步施工中，塔支底面应力与顶端位移的实测结果如表1所示。可以看出，底面应力的最小值为1.13MPa，横、顺桥向上的最大位移分别为6.0mm和8.0mm，和采用非同步施工方式时的情况基本吻合。这样除了能对塔支的应力进行有效控制，防止破坏发生，还能保证施工精度。

4.结束语

同步施工是一项不拘泥于传统方法的新措施，经以上计算分析与实践可以看出：（1）采用同步施工方式时，对主梁进行施工控制可完全按照常规方法实施。在成桥之后，不会对内力、索力与主梁的线型造成太大影响，可达到预期的成桥状态。（2）采用同步施工方式时，对主塔造成的影响明显大于对主梁造成的影响。基于此，需要在实际施工中以实际情况为依据，采取有效措施加强主塔之间的横向联系，提高整体刚度，保证主塔的垂直度、顶端位移及最不利截面实际压应力均可得到有效的施工控制。（3）值得一提的是，采用同步施工方式时，可增设施工平台，这样能有效缩短工程周期，起到降低成本的作用。

【参考文献】

[1]顾箭峰，曾祥红.混合梁斜拉桥塔梁同步施工可行性分析[J].桥梁建设，2016，46（1）：111-116.

[2]谢官模，刘志.不对称独塔斜拉桥塔梁同步施工的可行性研究[J].公路工程，2014（1）：169-171.