斜拉橋施工中多工序并行作業(yè)技術(shù)分析

祝思彬

摘要：斜拉橋施工中的荷載變化和斜拉索無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整都會(huì)引起斜拉索索力的改變， 無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法把兩者從本質(zhì)上區(qū)分開來(lái)， 實(shí)現(xiàn)了斜拉橋施工中調(diào)索與其他引起橋上荷載變化工序操作的同步并行作業(yè)。多座斜拉橋應(yīng)用表明， 多工序同步并行施工不但提高了施工作業(yè)效率， 而且對(duì)保證索力、線形的控制精度也有良好的效果。本文主要介紹了斜拉橋施工中多工序并行時(shí)的作業(yè)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：斜拉橋施工；多工序并行；作業(yè)技術(shù)；

分階段施工實(shí)際上是斜拉橋結(jié)構(gòu)體系與作用于結(jié)構(gòu)上的荷載不斷變化的過程。按照無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法最終結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形與施工過程無(wú)關(guān)的基本原理， 可以實(shí)現(xiàn)斜拉橋施工中斜拉索調(diào)索與其他工序同步并行作業(yè)。

一、斜拉橋施工概述

為了保證斜拉索調(diào)索后的索力滿足設(shè)計(jì)要求， 一般斜拉橋調(diào)索施工時(shí)， 不允許橋上有其他引起橋上荷載變化的施工作業(yè)。

1.利用牽索掛籃進(jìn)行懸澆施工的斜拉橋， 施工現(xiàn)場(chǎng)最為主要的工作是混凝土梁節(jié)段的懸澆。在很多情況下還需要在主梁節(jié)段混凝土的澆筑過程中進(jìn)行斜拉索索力調(diào)整作業(yè)。常規(guī)的做法有2 種：一是由于橋上荷載變化（已澆筑的混凝土數(shù)量）影響索力， 所以節(jié)段混凝土澆筑1/2 時(shí)停止混凝土灌注， 進(jìn)行斜拉索調(diào)索作業(yè)。這樣操作的最大問題是1/2 節(jié)段混凝土數(shù)量的估計(jì)很難準(zhǔn)確， 影響索力的控制精度。二是節(jié)段混凝土澆筑1/2 時(shí)粗略調(diào)整斜拉索索力， 節(jié)段混凝土全部澆筑完成時(shí)再將索力張拉至設(shè)計(jì)值。這樣操作的問題是節(jié)段混凝土全部澆筑完成時(shí)， 節(jié)段間接縫處混凝土已經(jīng)初凝， 這時(shí)調(diào)整斜拉索引起的主梁變形可能會(huì)影響節(jié)段接縫處混凝土的質(zhì)量。

2.從本質(zhì)上講， 斜拉索索力的變化可分為2 種。一種是由于荷載變化引起的索力變化， 其表現(xiàn)是， 雖然斜拉索的索力發(fā)生了變化， 但其無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度未發(fā)生變化。另一種是斜拉索主動(dòng)調(diào)索發(fā)生的索力變化， 其表現(xiàn)是， 通過斜拉索錨頭處千斤頂?shù)膹埨?人為地拔出和放松一段斜拉索長(zhǎng)度， 使其無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度發(fā)生變化。依據(jù)無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法， 在保證施工過程構(gòu)件單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量變化值一定的條件下， 最終結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形與施工過程無(wú)關(guān)的原理， 可以實(shí)現(xiàn)斜拉橋施工中斜拉索索力調(diào)整與其他施工工序同步并行作業(yè)。

二、斜拉橋施工中多工序并行作業(yè)技術(shù)應(yīng)用

1.主梁節(jié)段混凝土懸澆中的斜拉橋索力調(diào)整。

（1）混凝土斜拉橋主梁節(jié)段懸澆時(shí)， 為了控制本節(jié)段混凝土全部澆筑完成時(shí)主梁上緣的拉應(yīng)力水平，節(jié)段混凝土澆筑前必須張拉Cn斜拉索， 使主梁上緣儲(chǔ)存一定的壓應(yīng)力。當(dāng)節(jié)段混凝土數(shù)量較大時(shí)， 往往由于Cn索在混凝土澆筑前預(yù)張拉時(shí)主梁下緣拉應(yīng)力控制， 使上緣的預(yù)壓應(yīng)力不足， 這時(shí)需要在主梁節(jié)段混凝土的澆筑過程中增加1次調(diào)索。如圖1所示。一般的做法是：節(jié)段混凝土澆筑前張拉Cn索至一定數(shù)值， 澆筑1/2 節(jié)段混凝土， 再次張拉Cn索， 繼續(xù)澆筑節(jié)段混凝土直至完成。實(shí)踐中， 也有在1 /2節(jié)段混凝土澆筑完成時(shí)Cn斜拉索只粗略調(diào)整， 節(jié)段混凝土澆筑完成時(shí)再將Cn索張拉至設(shè)計(jì)值。這樣做的最大風(fēng)險(xiǎn)在于節(jié)段混凝土澆筑完成時(shí)， 節(jié)段間接縫處混凝土可能已經(jīng)初凝， 再調(diào)索引起的主梁變形可能會(huì)影響節(jié)段接縫處混凝土的質(zhì)量。

（2）如果按照無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法的基本思想， 圖1中的步驟（a）到步驟（c）Cn斜拉索的調(diào)索和節(jié)段混凝土的澆筑是可以同步操作的 。具體做法：節(jié)段混凝土連續(xù)澆筑， 混凝土澆筑過程中同步并行調(diào)整斜拉索索力， Cn索的調(diào)整以步驟（c）與步驟（a）兩狀態(tài)之間的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度差來(lái)控制， 同時(shí)預(yù)先通過計(jì)算設(shè)定Cn索調(diào)索的最早開始調(diào)索時(shí)間和最遲完成調(diào)索時(shí)間。最早開始調(diào)索時(shí)間：節(jié)段混凝土澆筑至一定數(shù)量， 如1 /4節(jié)段混凝土， 開始調(diào)Cn斜拉索， 假設(shè)此時(shí)Cn斜拉索的調(diào)整即告完成， 利用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法原理二計(jì)算Cn索的索力， 進(jìn)而檢算此狀態(tài)主梁下緣的拉應(yīng)力水平是否滿足要求， 并根據(jù)計(jì)算情況決定是否提前或延后。

2.斜拉橋施工中的大范圍調(diào)索。斜拉橋施工過程中， 由于結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型偏差、荷載偏差、混凝土收縮徐變的不確定性等因素造成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定狀態(tài)有差異， 過程中需要調(diào)整。在特定的斜拉橋施工狀態(tài)， 通過施工過程觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)預(yù)定值較大時(shí)， 需要大范圍調(diào)整斜拉索索力。也有為了結(jié)構(gòu)受力的需要， 斜拉橋合龍后， 在二期恒載施工期間進(jìn)行全橋調(diào)索。大范圍調(diào)索時(shí)， 施工現(xiàn)場(chǎng)工作量大，耗費(fèi)工期很多。調(diào)索中斜拉索索力的相互影響更增加了大范圍調(diào)索的難度。解決大范圍調(diào)索與其他工序施工的同步作業(yè)問題意義重大。斜拉橋中間施工狀態(tài)， 當(dāng)通過各種測(cè)試發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)需要調(diào)整時(shí)， 把需要調(diào)整的索力變化值換算成各斜拉索無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整值。索力調(diào)整過程用錨頭伸縮量控制， 調(diào)索過程中斜拉索的調(diào)整不但可以以施工現(xiàn)場(chǎng)方便的順序進(jìn)行， 而且可同時(shí)進(jìn)行其他工序的正常作業(yè)。當(dāng)然， 為了保證調(diào)索過程結(jié)構(gòu)的安全， 必須事先依據(jù)無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的原理二檢算極端工況的結(jié)構(gòu)安全度。

3.其他同步施工技術(shù)。橋上的臨時(shí)荷載直接影響了索力的大小， 如果工序中有索力調(diào)整， 一定要在規(guī)定的臨時(shí)荷載情況下調(diào)整才可能精確施工。但是運(yùn)用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的原理， 只要將調(diào)索索力值換算成索長(zhǎng)拔出量（可正可負(fù)）， 這樣調(diào)索工作就可以和橋梁上的所有工序同步進(jìn)行。但是有時(shí)候調(diào)索計(jì)算是需要時(shí)間的， 特別是在實(shí)橋有誤差需要修正的情況下計(jì)算時(shí)間更長(zhǎng)。如果凌晨監(jiān)測(cè)完畢以后， 整個(gè)工地都要等待調(diào)索指令出來(lái)后， 進(jìn)行完調(diào)索工作才能進(jìn)行下一步的移動(dòng)掛籃和綁扎鋼筋， 這樣會(huì)使整個(gè)施工進(jìn)度減慢。但是如果將調(diào)索索力值換算成無(wú)應(yīng)力索長(zhǎng)，只要確定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)誤以后就可以通知工地進(jìn)行移動(dòng)掛籃和綁扎鋼筋的工作。在進(jìn)行調(diào)索的時(shí)候不管掛籃移動(dòng)到什么位置， 也不管綁扎了多少鋼筋， 只要按照拔出量進(jìn)行調(diào)整， 最后的狀態(tài)肯定和下一個(gè)理論狀態(tài)吻合。這樣不僅加快了施工進(jìn)度， 也提高了工效。

斜拉橋最大的特點(diǎn)是可以通過斜拉橋索力的調(diào)整來(lái)控制施工過程和成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形。施工過程斜拉索索力的調(diào)整在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)比較費(fèi)時(shí)， 如果能實(shí)現(xiàn)斜拉索調(diào)索與其他施工工序同步并行作業(yè)， 對(duì)提高施工的工效有很大的意義。

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