大跨度組合梁斜拉橋主梁安裝技術(shù)研究

陳政，韓洋洋 （安徽省交通控股集團有限公司，安徽 合肥 230088）

1 工程概況

某大跨度組合梁斜拉橋主橋全長為1250m，主跨638m，為半漂浮結(jié)構(gòu)體系，主梁采用分離式雙箱組合梁結(jié)構(gòu)，組合梁全寬35.2m，中心線處梁高3.5m（圖1）。全橋共計123個梁段，跨中區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)梁段均采用橋面吊機安裝，長10.8m，單個梁段吊重389.8t。

兩邊箱通過中間橫梁連接，邊箱內(nèi)部設(shè)置橫隔板。邊腹板高1.25m，厚28mm，中間設(shè)置一道縱向加勁；中腹板厚16mm，在墩頂位置加厚至24～32mm，沿高度方向設(shè)置6道縱向加勁。主梁和斜拉索之間采用錨拉板連接，錨拉板根據(jù)拉索型號分為48mm、42mm、36mm三種類型。鋼梁上疊合混凝土面板，并通過剪力釘連接以形成組合截面。混凝土橋面板分為預(yù)制板、縱向濕接縫和橫向濕接縫三部分制作。

圖1 主梁結(jié)構(gòu)布置圖

2 主梁常規(guī)安裝方法

2.1 常規(guī)安裝方法

在組合梁懸臂吊裝施工時，常規(guī)施工是采用橋面吊機將梁段吊裝就位，完成鋼結(jié)構(gòu)連接，再進行斜拉索張拉、濕接縫澆筑等后續(xù)施工步驟。具體施工步驟（圖2）：①起吊i+1梁段；②i梁段與i+1梁段間鋼結(jié)構(gòu)連接；③第一次張拉i+1梁段斜拉索；④澆筑橋面板混凝土濕接縫；⑤完成后續(xù)施工步驟。

圖2 常規(guī)安裝方法施工步驟

2.2 受力狀態(tài)分析

在吊裝i+1梁段的過程中，已安裝梁段（i梁段）在自重作用、橋面吊機支點集中力、斜拉索索力等外力共同作用下，梁段沿橫橋方向發(fā)生豎向撓曲變形（圖中虛線所示），邊腹板、中腹板產(chǎn)生不同程度的豎向向下位移（圖3）。

圖3 主梁吊裝階段已安裝梁段受力分析圖

2.3 計算結(jié)果

通過有限元軟件對起吊過程中的已安裝梁段（i梁段）和吊裝梁段（i+1梁段）進行數(shù)值計算分析。i梁段在自重、橋面吊機支點集中力、斜拉索索力等外力的共同作用下，其邊腹板和中腹板豎向位移相差19.5mm；i+1梁段在自重、橋面吊機吊索提升力共同作用下，其邊腹板和中腹板豎向位移相差3.3mm。一般安裝先進行i梁段和i+1梁段的邊腹板鋼結(jié)構(gòu)連接，兩個梁段的中腹板在豎直方向存在16.2mm位移差值。

為保證相鄰梁段中腹板鋼結(jié)構(gòu)匹配連接，傳統(tǒng)解決方法是采取千斤頂或壓重施加外力，使相鄰梁段發(fā)生強迫變形，待中腹板變形一致再進行鋼結(jié)構(gòu)連接。但此種方法會影響施工效率，增加施工費用，并且強迫變形下進行鋼結(jié)構(gòu)焊接會產(chǎn)生附加殘余應(yīng)力，甚至?xí)a(chǎn)生局部變形，影響結(jié)構(gòu)安全。

3 主梁優(yōu)化安裝方法

3.1 優(yōu)化安裝方法

改變傳統(tǒng)安裝方法，優(yōu)化后的施工具體步驟如下：①起吊i+1梁段至預(yù)定位置；②i梁段與i+1梁段邊腹板連接；③安裝i+1梁段斜拉索，并第一次張拉i+1梁段斜拉索；④橋面吊機卸載，i梁段與i+1梁段中腹板、底板連接；⑤澆筑橋面板混凝土濕接縫；⑥完成后續(xù)施工步驟。

常規(guī)安裝方法下，相鄰梁段中腹板產(chǎn)生豎向位移差是由于兩個梁段處于不同的受力狀態(tài)。因此首先僅進行邊腹板鋼結(jié)構(gòu)連接，然后張拉i+1梁段斜拉索使其承擔(dān)大部分吊裝梁段的重量，在橋面吊機卸載后其作用于i梁段的支點集中力也自然消失，兩個梁段將處于較為接近的受力狀態(tài)。

3.2 計算結(jié)果

通過有限元軟件對采用優(yōu)化安裝方法后的已安裝梁段（i梁段）和吊裝梁段（i+1梁段）進行數(shù)值計算分析。i梁段在自重、已連接邊腹板處作用力、斜拉索索力等外力的共同作用下，其邊腹板和中腹板豎向位移相差15.6mm；i+1梁段在自重、i+1斜拉索索力的共同作用下，其邊腹板和中腹板豎向位移相差13.6mm。兩個梁段的中腹板在豎直方向位移差值縮小為2mm，該豎向位移差值可以通過現(xiàn)場安裝臨時匹配件予以調(diào)整。

4 結(jié)論

大跨度組合梁斜拉橋的梁段重量遠大于鋼箱梁斜拉橋，故主梁吊裝施工時其橋面吊機的支點反力亦遠大于鋼箱梁斜拉橋。在橋面吊機支點反力作用下，相鄰梁段處于不同受力狀態(tài)，橫橋向會產(chǎn)生不同程度的撓曲變形，采用傳統(tǒng)施工方法下相鄰梁段中腹板產(chǎn)生較大豎向位移差。

為保證主梁鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，減少施工費用，并提高施工效率，采用先連接邊腹板，再張拉斜拉索，最后連接中腹板底板的安裝方法，目的是使相鄰梁段處于較為接近的受力和變形狀態(tài)。理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)均表明，優(yōu)化后的主梁安裝方法能夠大幅減少主梁安裝過程中相鄰梁段間的豎向位移差，保證鋼結(jié)構(gòu)匹配連接順利，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。