大跨徑鋼混疊合梁斜拉橋三節(jié)段安裝施工技術(shù)要點

殷緒敏

（中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖241000）

1 相思洲大橋主橋

平南相思洲大橋是荔浦至玉林市高速路上的一座特大橋。該橋是荔玉高速路的關(guān)鍵工程。大橋北岸為平南縣思界鄉(xiāng)，南岸為桂平市木圭鎮(zhèn)。主橋為雙塔雙索面半漂浮體系斜拉橋，跨徑為40 m+170 m+450 m+170 m+40 m。主跨450 m，邊跨170 m。

2 工程特點

斜拉橋是一種結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜的橋梁，雖然采用鋼混疊合梁降低了橋梁造價，但對于現(xiàn)場施工控制帶來了更多的挑戰(zhàn)。相思洲大橋為廣西在建最大跨徑斜拉橋，2019年新冠肺炎疫情對前期索塔施工造成了一定的影響，作為兩岸人民期盼已久的跨江通道，項目通車工期未受任何外來因素干擾。

相思洲大橋位于潯江平南段，該段河流受當(dāng)?shù)赜昙居绊懀樗q暴跌，最大水位變化達(dá)到13 m，洪水期具有不固定和不可預(yù)見性，作為荔浦至玉林高速公路的控制性工程，該情況對項目的順利通車帶來了極大的不確定性。

3 結(jié)構(gòu)特點

相思洲大橋主梁采用分離式雙箱組合結(jié)構(gòu)鋼混疊合梁，主梁的標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖1所示。橫斷面布置為1.5 m（拉索區(qū)）+2.25 m（人行道）+12 m（行車道）+2 m（中央分隔帶）+12 m（行車道）+2.25 m（人行道）+1.5 m（拉索區(qū)），箱梁總寬度為33.5 m，主梁頂面設(shè)置2%雙向橫坡，底板不設(shè)橫坡。主跨中心位置標(biāo)準(zhǔn)高度為3.5 m。單個邊箱梁的腹板到中腹板間距為8.6 m，中腹板橫向間距為15.3 m。分離式邊箱之間通過工字形橫隔板和混凝土橋面板連接，橫隔板的縱向標(biāo)準(zhǔn)間距為3.6 m。

圖1 主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：cm）

主梁根據(jù)不同的位置共劃分為15種節(jié)段類型（A～J），全橋共89個疊合梁節(jié)段。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度為10.8 m，合龍節(jié)段長度為7.8 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段單個梁段吊重為378 t。

斜拉索為環(huán)氧鍍層無黏結(jié)鋼鉸線，扇形布置，邊跨與中跨各布設(shè)20對拉索。拉索在梁端部用錨板錨固，塔端用鋼錨梁錨固，拉索張拉采用塔端張拉，中跨拉索間距為19×10.8 m，邊跨拉索間距為14×10.8 m+5×7.2 m。

4 多節(jié)段鋼-混疊合梁安裝施工工藝

項目施工工藝選擇過程中，采用空間有限元軟件建立精細(xì)化力學(xué)模型對比分析了混凝土橋面板濕接縫滯后1～4段的4種施工工藝對橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程及成橋狀態(tài)的受力影響。結(jié)果表明：隨著滯后梁段的增加，已澆筑梁段的濕接縫會出現(xiàn)拉應(yīng)力超標(biāo)，鋼梁頂板壓應(yīng)力隨滯后梁段的增加逐漸增大，為減小濕接縫的拉應(yīng)力，采用增加一張拉索力的措施，進(jìn)而導(dǎo)致拉索應(yīng)力超過規(guī)范要求的安全儲備。綜合考慮工期、應(yīng)力、線形等多種因素，最終選擇三節(jié)段濕接縫整體澆筑工藝，具體如圖2所示。

圖2 單節(jié)段與三節(jié)段一張拉索力對比圖

由于該工藝在國內(nèi)應(yīng)用較為少見，對于該工藝的現(xiàn)場落實以及施工過程中的質(zhì)量控制，主要從以下幾方面進(jìn)行控制。

4.1 張拉工序選擇

通過對主梁在濕接縫滯后施工各階段的受力模式進(jìn)行分析，對拉索索力張拉順序及索力值進(jìn)行優(yōu)化：

1）三節(jié)段疊合梁節(jié)段施工較正常節(jié)段施工對前序已形成組合截面的橋面板上翼緣產(chǎn)生的拉應(yīng)力大大增加，故需對斜拉索一張拉索力進(jìn)行整體優(yōu)化、分析和控制；

2）3道濕接縫澆筑后，進(jìn)行斜拉索二張拉索力時，小號索張拉會引起懸臂前端主梁橋面板拉應(yīng)力超標(biāo)，需要優(yōu)化張拉順序，具體實施順序為：首先，對n+2的二次張拉使得濕接縫內(nèi)儲備一定的壓應(yīng)力，再對n+1、n號的索力進(jìn)行第二次調(diào)整，使拉索拉力優(yōu)化后能夠滿足施工過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制指標(biāo)和運(yùn)營階段主梁內(nèi)力控制指標(biāo)[1]。

4.2 合理的拉索張拉力

利用鋼絞線斜拉索不受錨固長度控制的特性，可以任意設(shè)置一張力，通過對主梁在濕接縫滯后施工各階段的受力模式進(jìn)行分析，對張拉索力值進(jìn)行優(yōu)化：即以n、n+1、n+2三個節(jié)段作為一個施工循環(huán)，第n～n-1節(jié)段間、n+1～n節(jié)段間、n+2～n+1節(jié)段間接縫澆筑連接前，n、n+1號拉索的索力基本可控制在其成橋索力的90%～110%，n+2號拉索可控制其成橋索力的30%～50%。

由于在濕接縫澆筑前，n+2號索力較小，為了減小當(dāng)前循環(huán)施工對上一循環(huán)節(jié)段產(chǎn)生過大彎矩，需要將n、n+1號的一張拉索力提高。在濕接縫澆筑后，通過對n+2的二次張拉使得濕接縫內(nèi)儲備合理的壓應(yīng)力，同時對n、n+1號的索力略做調(diào)整，使拉索拉力優(yōu)化后能夠滿足施工過程及運(yùn)營階段結(jié)構(gòu)應(yīng)力與主梁線形控制指標(biāo)。濕接縫澆筑流程圖如圖3所示。

圖3 濕接縫澆筑流程圖

5 施工質(zhì)量控制要點

5.1 主梁安裝

相思洲大橋主梁安裝采用支架法+懸臂吊裝施工工藝，針對塔區(qū)和邊跨梁段采用支架法施工，兩個邊跨輔助墩梁段采用懸臂吊裝法進(jìn)行施工。

支架區(qū)梁段采用大型浮吊進(jìn)行吊裝作業(yè)，依次滑移到設(shè)計位置。塔區(qū)和邊跨梁段安裝過程中，分別向邊跨預(yù)偏5.3 cm和20 cm。在支架上安裝邊跨梁段時，根據(jù)邊跨合龍工藝，輔助墩安裝標(biāo)高高出設(shè)計標(biāo)高8 cm，調(diào)整線型。邊跨合龍過程中，通過整體頂推合龍，采用砂箱形強(qiáng)制降低輔助墩墩頂塊高程，實現(xiàn)該處橋面板混凝土儲備應(yīng)力的增加，解決了斜拉橋施工過程中輔助墩出現(xiàn)的負(fù)彎矩可能引起的橋面板開裂現(xiàn)象[2]。

相思洲大橋主橋跨中合龍采用無應(yīng)力溫度合龍工藝，在合龍過程中通過對最后一個循環(huán)施工過程的監(jiān)控，對合龍口在合龍溫度下的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行推算，在合龍前對合龍段進(jìn)行精確切割。合龍段吊裝采用南北主橋橋面吊機(jī)對稱吊裝，此舉極大地避免了單側(cè)配重吊裝過程中出現(xiàn)的不確定性。

在主梁合龍段吊裝完成，利用馬板固定合龍段后，及時對稱解除主塔臨時錨固，使梁段實現(xiàn)無應(yīng)力焊接，為橋梁的耐久性提供保障。

5.2 濕接縫澆筑施工

相思洲大橋主橋濕接縫寬1 m、長33.5 m，從中軸線向兩側(cè)設(shè)置2%橫坡，混凝土采用C55微膨脹混凝土，單條標(biāo)準(zhǔn)濕接縫混凝土方量9.4 m3，一次需要澆筑56.3 m3。由于需要采用三節(jié)段濕接縫混凝土同時澆筑工藝，須在主梁吊裝過程中同步進(jìn)行鋼筋綁扎和模板安裝施工。為此，項目配備木工班組8個、電焊工8組進(jìn)行同步作業(yè)，以確保在3個節(jié)段梁段吊裝和焊接工期內(nèi)完成濕接縫施工，以期達(dá)到節(jié)省工期的目標(biāo)。

濕接縫澆筑過程中，對混凝土的初凝時間要求控制在6 h上，混凝土澆筑采用吊車、叉車等起重設(shè)備配合2 m3料斗進(jìn)行吊罐法澆筑?；炷翝仓r，從懸臂端向固定端對稱澆筑，澆筑完成后，及時保濕養(yǎng)護(hù)，同時對前端梁段進(jìn)行嚴(yán)格的荷載控制，謹(jǐn)防出現(xiàn)懸臂端梁段的擾動。在濕接縫強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，為保證施工的正常進(jìn)行，要及時張拉橋面臨時預(yù)應(yīng)力，相思洲大橋橋面板橫向共設(shè)置6組φ32 mm精軋螺紋鋼作為臨時預(yù)應(yīng)力。

5.3 斜拉索索力控制

相思洲大橋主橋斜拉索采用37～85孔不等的鋼絞線斜拉索，拉索施工采用等值張拉法進(jìn)行。三節(jié)段濕接縫滯后澆筑過程中，斜拉索一張拉索力施工與正常疊合梁斜拉橋施工類似，施工過程中主要通過主梁線型進(jìn)行索力控制，以設(shè)計索力為校核。施工階段，在第二個循環(huán)施工過程中，通過對比主梁應(yīng)力、應(yīng)變、線形和斜拉索索力對結(jié)構(gòu)模型中的主梁結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行修正。經(jīng)過現(xiàn)場實測，主梁結(jié)構(gòu)剛度與設(shè)計剛度比值為0.98，為后期的索力控制提供了重要依據(jù)。

斜拉索二張拉索力在3個節(jié)段濕接縫達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度且橋面吊機(jī)行走到位后進(jìn)行施工，二張拉索力施工由于應(yīng)在夜間溫度較為穩(wěn)定的情況下施工，且施工順序為先前端后后端，對應(yīng)至索塔內(nèi)施工順序為先上后下。在塔內(nèi)施工空間狹小、夜間施工時間有限的情況下，項目對3對斜拉索張拉工藝進(jìn)行改進(jìn)，前端（塔內(nèi)最上）斜拉索張拉采用單根張拉，中后端（塔上中下）斜拉索張拉采用整體張拉，在此情況下，斜拉索二張拉索力可在一個夜間全部完成，極大地提高了斜拉索二張拉索力施工效率和施工質(zhì)量。

6 結(jié)語

疊合梁多節(jié)段安裝施工技術(shù)在荔玉高速相思洲大橋工程的施工中進(jìn)行了應(yīng)用，在項目提前完成合龍目標(biāo)的前提下，項目主梁安裝高程偏差控制在2 cm以內(nèi)，主橋跨中合龍段合龍精度控制在3 mm，索力偏差和索力離散性控制均滿足規(guī)范和設(shè)計要求。該技術(shù)為疊合梁斜拉橋施工過程中的一次探索，極大地縮短了橋梁施工周期，為施工企業(yè)帶來了巨大的成本優(yōu)勢。