组合梁斜拉桥多节段连续吊装施工问题探讨

曲磊，刘刚

（山东宇通路桥集团有限公司，山东东营 257300）

0 引言

斜拉桥结构桥面系主要以加劲梁受压或受弯为主，支撑体系则以桥塔受压及斜拉索受拉为主。与拱桥和梁式桥不同的是，斜拉桥跨越性能优越，且桥型美观，在大跨径桥梁中应用较为广泛。我国修建混凝土斜拉桥的历史始于20世纪70年代，改革开放后斜拉桥建设规模不断扩大。组合梁斜拉桥施工工序复杂、施工周期长，成桥结构受力状况及线形受施工技术水平的影响较大，施工方案及工序不同便会导致钢主梁和桥面板完全不同的内力分配，若施工安排不当，则很容易引发桥面板混凝土开裂，不利于结构耐久性和安全性。为此，必须综合考虑施工工期、技术水平、施工环境，合理安排施工，确保施工质量。

1 工程概况

某桥梁主桥为双塔索半封闭钢箱组合梁斜拉桥设计，桥塔采用钻石形结构，跨径按照70m+140m+480m+140m+70m布置，并以5跨为1个连续漂浮体系单元。主梁上斜拉索标准间距9.0m，边跨尾索斜拉索间距6.0m，桥塔斜拉索间距2.0m，全桥段共设置斜拉索210根。主梁为流线形半封闭钢箱组合梁结构，划分为108个梁段，标准梁段实际重量378t，辅助墩处梁段重量最大，达430t。除边跨压重块梁段通过焊接方式连接外，其余梁段均通过高强螺栓连接。组合梁段悬臂安装安排在桥塔施工结束后进行，通过桥面吊机+辅助安装平台对称安装，也即0#块、16#梁段辅助墩和边跨密索通过支架搭设及浮吊方式安装，其余梁段均通过桥面吊机吊装。

2 多节段连续吊装施工

2.1 工序调整

当前我国组合梁斜拉桥施工一般采用现场吊装预制钢主梁和桥面板的施工方案，不同施工方案主要在斜拉索张拉次数、预应力张拉时机及桥面板湿接缝浇筑等方面存在较大差异，且施工工效不尽相同[1]。考虑到该组合梁斜拉桥主桥上部结构较为特殊，为保证在台风期到来前顺利合龙，避免悬臂结构受台风不利影响，其主桥上部全部梁段安装任务必须在8个月内完成，故必须进行组合梁斜拉桥钢梁安装方案可行性分析。该桥梁主桥上部全部吊装梁段中，辅助墩、主塔、过渡墩顶梁段均采用浮吊支架拼装，且必须提前完成，不得占用主线施工工期，为此，提出单节段吊装张拉（方案1）、两节段吊装张拉（方案2）和三节段吊装张拉（方案3）等三种桥吊拼装方案并进行具体工效对比分析。方案1中一个梁段吊装施工耗时13.5d，方案2中两个梁段吊装施工共耗时19d；方案3中三个梁段吊装施工共耗时24.5d，且在施工期间，湿接缝浇筑和预应力张拉压浆等工序耗时较长，压缩这两项工序是工效提升的关键。为此本桥梁梁段安装主要采用三节段连续吊装张拉施工方案，即方案3，相应的预应力张拉工序调整安排详见图1。

图1 预应力张拉工序调整安排

2.2 施工方案

该组合梁斜拉桥主梁安装有桥面吊机对称悬拼和浮吊支架拼装两种施工方式，整体施工时塔梁施工同步进行，塔下支架搭建、主梁浮吊拼装机桥面吊机安装等均应在主塔塔冠合龙前完成，合龙后进行桥面吊机对称悬拼施工，并在此期间先完成辅助墩、过渡墩墩顶浮吊拼装节段施工，待吊机行进至相应位置后便开始边跨、次边跨合龙。采用支架法进行索塔、辅助墩及过渡墩墩顶梁段施工，主梁主要通过驳船运输至桥位处，再通过浮吊起吊至拼装支架，借助事先设置于支架上的千斤顶对主梁进行位置调换，并固定、焊接主梁，浇筑湿接缝，张拉预应力。通过桥面吊机进行其余梁段吊装施工，并划分为不同吊装节段、浇筑湿接缝，张拉预应力。

2.3 钢绞线安装

加工好的主梁放置6个月后才能进行叠合，叠合完成后还应再放置3个月。在较长的叠合周期内，主梁钢绞线波纹管预留管道很容易发生堵塞，故在安装钢绞线之前必须用清水冲洗波纹管预留管道，保证畅通。安装钢绞线的过程中，必须起吊标准梁段至安装完毕梁段以上1.0m位置，再通过人工推送安装下一梁段钢绞线，结束钢绞线安装后将梁段下放至设计标高。

2.4 钢梁吊装定位

在处理好节段梁初步定位的基础上，通过4个200t千斤顶、8个50t千斤顶、30t手拉葫芦和螺杆，按照轴线→里程→标高的调整次序分别进行钢梁标高、钢梁轴线及里程等的精确调位及循环调整，直至节段标高、高差及轴线均达到设计要求后再完成节段焊接固定。钢梁吊装基准节段为T01节段，将千斤顶落放于混凝土墩进行主梁调整；将千斤顶口顶至横隔板与主梁腹板交点处再增加2块20mm厚的钢板和软胶垫以进行标高调整；将T形加劲焊接于主梁底板作为千斤顶顶推受力点，以进行轴线及里程调整。调整完成后按设计要求临时固定T01节段和塔柱，避免调整其余节段时出现碰撞和位置偏移。

梁段通过桥面吊机吊装时，先将梁段起吊至设计位，再依次调整轴线、标高和里程，完成轴线调整后焊接底板，并通过桥面吊的方式起提梁段前端标高，应确保梁段轴线稳定不动，防止相同工序重复施工。

2.5 梁段调位及匹配

施工过程中组合梁斜拉桥构件在日照下对温度的敏感性存在差异，钢梁顶及底板温差会影响主梁线形及桥塔偏位，为此必须选择夜间或凌晨温度相对稳定的时间段进行施工。具体程序如下：将梁段提升至设计位置，借助安装在桥面吊机施工平台的液压千斤顶实现钢梁横纵向移动，在这一过程中拉动事先设置在钢梁间的纵向、斜向手拉葫芦，促使钢梁向内侧靠拢；通过安装于吊机及钢梁间的手拉葫芦进行梁段位置的精调，保证钢梁与螺栓孔位一致；按照先上下后中间的次序将拼接板打入冲钉，以避免接缝两侧梁段发生较大形变，确保梁段实现无应力匹配；拧紧高强螺栓，检验合格后按设计要求及施工方案匹配连接梁段拼接板。

2.6 斜拉索张拉

该施工阶段主要在塔端进行，通过650t穿心千斤顶同步+分级张拉，张拉过程中逐步将软牵引钢绞线及张拉杆拆除。张拉过程实施锚头伸长量和张拉力双指标控制[2]，并加强斜拉索索力调整及整体线形控制。结束后，复测主梁标高、里程、轴线等参数，保证桥梁线形。

3 施工监控计算

3.1 施工监控

该组合梁斜拉桥通航孔桥多节段钢主梁和桥面板吊装后浇筑1段湿接缝，在监控计算阶段，除应充分考虑成桥内力及索力外，还必须保证钢主梁和桥面板在施工过程中不产生较大应力。

3.2 应力计算结果

该斜拉桥通航孔部分斜拉索采用二次和三次张拉施工，根据对施工过程中钢主梁及桥面板应力分析可知，钢主梁拉应力和压应力最大可达117MPa和109MPa，除极个别点出现拉应力外，桥面板其余区域均表现为压应力。

该斜拉桥通航孔钢主梁及桥面板应力在施工时均处于安全状态，因所采用的空间梁单元整体计算模型对湿接缝处钢主梁局部应力计算存在局限，故改用ANSYS有限元软件中SHELL板壳单元进行建模计算[3]，根据计算结果，钢主梁在最不利荷载工况下最大应力出现在腹板位置，取值132.8MPa，且其局部应力处于安全状态。

4 结语

综上所述，该组合梁斜拉桥主梁采用多节段连续吊装、多道湿接缝连续浇筑及预应力张拉的施工工艺，使湿接缝浇筑及预应力张拉工序减少，施工工效显著提升，工期缩短，使台风期到来前整个主桥合龙施工顺利完成，并为类似组合梁斜拉桥施工积累了宝贵经验。在进行该组合梁斜拉桥施工监控计算时，除必须考虑成桥状态内力及索力外，还应严格控制钢主梁及桥面板应力在施工过程中不超限，施工监控计算结果表明，施工过程中钢主梁和桥面板应力均处于安全状态。