獨(dú)塔斜拉橋主橋與引橋架設(shè)施工探討

摘要：四川巴中恩陽義陽大橋，由中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司承建，義陽大橋主橋長245 m，為懸灌一箱五室結(jié)構(gòu)，設(shè)縱向、豎向和橫向預(yù)應(yīng)力，兩端為預(yù)制T梁橋面聯(lián)系結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)圖紙主橋兩端縱向預(yù)應(yīng)力為雙邊張拉，因此主橋兩側(cè)的各一跨T梁需待該處預(yù)應(yīng)力張拉完成后再架設(shè)（存在T梁架設(shè)后主梁張拉空間不夠），影響整體工期和增加了施工成本（T梁吊裝、架設(shè)設(shè)備不能及時(shí)撤場、T梁的預(yù)制時(shí)間或儲(chǔ)量時(shí)間過長）。通過優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案，將主橋主梁縱向預(yù)應(yīng)力雙邊張拉調(diào)整為單邊張拉，既能滿足全橋合龍的預(yù)應(yīng)力張拉，又能滿足將全部引橋T梁先行架設(shè)完畢，不要分別留兩跨等主橋合龍張拉后再架設(shè)的問題。保證了施工質(zhì)量、滿足了設(shè)計(jì)要求，又能提前進(jìn)行主橋主梁鄰邊跨預(yù)制T梁架設(shè)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場形象進(jìn)度要求，達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。

[作者簡介]姜磊（1981—），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闃蛄汗こ獭?/p>

在國內(nèi)，斜拉橋施工技術(shù)整體進(jìn)步很大，成熟度也很高。斜拉索全橋構(gòu)成一般由主橋和引道橋構(gòu)成。主橋施工周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)比引道橋的施工周期長，進(jìn)而為整體施工組織留下了“困擾”，一方面考慮大施組、一方面考慮進(jìn)度形象等，主橋和引道橋的施工客觀存在“時(shí)差”問題;特別是城市景觀橋梁，主橋的主塔設(shè)計(jì)較為新穎或獨(dú)特，技術(shù)難度、施工周期隨之加大加長，主引橋施工“時(shí)差”就更大了。從設(shè)計(jì)角度，一般主橋的梁型和引道橋的梁型差異，在變聯(lián)的蓋梁上進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式調(diào)整，考慮主橋的梁預(yù)應(yīng)力較長，且多為雙端張拉;為了主梁的張拉空間的考慮，蓋梁一般需要分二次完成，致使主橋就近的梁跨架設(shè)，進(jìn)而梁面運(yùn)輸、施工形象、進(jìn)度管理、成本管理等存在客觀問題。為了解決此困擾，結(jié)合該橋?qū)嶋H情況，優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案，施工滿足現(xiàn)場形象進(jìn)度要求，節(jié)約施工成本。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介

該橋全長655 m，孔跨形式為3×30 m+4×40 m+（105+145） m+4×40 m，其中主橋?yàn)?45 m單塔單索面斜拉橋，跨徑布置為（105+140） m;北引橋（小里程）長250 m，為3×30 m+4×40 m的兩聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁;南引橋（大里程）長160 m，為4×40 m的一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。其中主橋的邊跨和中跨分別設(shè)34 m和9 m支架現(xiàn)澆段，并各設(shè)2 m合龍段，變聯(lián)的蓋梁（P7、P9）為整體式高低臺(tái)蓋梁（圖1）。

引橋40 m預(yù)制T梁高2.5 m，主橋主梁高3.8 m，伸縮縫寬10 cm，主橋主梁在端頭設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力，底板共24束，其中B3、B3a束為最長束，其長度為65.39 m（已超出現(xiàn)澆段和合龍段），頂板共32束，最長為T2、T2a和T2b，長度為35.54 m（圖2、圖3）?？紤]張拉空間問題，在完成整體蓋梁澆筑和主梁現(xiàn)澆后主梁縱向預(yù)應(yīng)力將無法完成張拉（雙邊張拉）。

義陽大橋主橋長245 m，為懸灌一箱五室結(jié)構(gòu)，設(shè)縱向、豎向和橫向預(yù)應(yīng)力，兩端為預(yù)制T梁橋面聯(lián)系結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)圖紙主橋兩端縱向預(yù)應(yīng)力為雙邊張拉，因此主橋兩側(cè)的各一跨T梁需待該處預(yù)應(yīng)力張拉完成后再架設(shè)（存在T梁架設(shè)后主梁張拉空間不夠），影響整體工期和增加了施工成本（T梁吊裝、架設(shè)設(shè)備不能及時(shí)撤場、T梁的預(yù)制時(shí)間或儲(chǔ)量時(shí)間過長）（圖4）。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級(jí)：公路一級(jí)。

（2）設(shè)計(jì)速度：60 km/h。

（3）行車道數(shù)：雙向6車道。

（4）主橋?qū)挾龋喝珜?3 m。

（5）橋梁最大縱坡2 %，最大橫坡2 %，平曲線半徑1 500 m，不設(shè)超高。

（6）設(shè)計(jì)水位：按百年一遇洪水位控制。

（7）荷載等級(jí)：橋梁荷載 公路I級(jí)。

（8）設(shè)計(jì)年限：100年。

（9）設(shè)計(jì)使用年限：100年。

（10）設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。

（11）工程所在區(qū)域地震動(dòng)峰加速度值為0.05g，相應(yīng)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度。

2 獨(dú)塔斜拉橋主橋與引橋架設(shè)施工

2.1 施工思路

為了優(yōu)化原設(shè)計(jì)架設(shè)和主梁方案，簡化施工步驟，確保蓋梁、T梁架設(shè)和主梁的現(xiàn)澆段常規(guī)化施工，主要是解決主梁縱向預(yù)應(yīng)力張拉空間問題。若按照原方案的雙邊張拉，蓋梁的上臺(tái)階將依然不能澆筑，只有完成主梁預(yù)應(yīng)力張拉后才能澆筑蓋梁的上臺(tái)背，如此以來將對(duì)蓋梁整體受力和T梁架設(shè)存在豎向荷載偏壓的情況。所以經(jīng)過研究，優(yōu)化為主梁的現(xiàn)澆和合龍段調(diào)整為單邊張拉，先后施工現(xiàn)澆段、合龍段，最后再進(jìn)行邊跨的縱向預(yù)應(yīng)力張拉，考慮鋼絞線較長，隨之考慮鋼絞線的接長問題。

2.2 雙邊張拉優(yōu)化為單邊張拉

把主梁現(xiàn)澆段的端頭預(yù)應(yīng)力由原設(shè)計(jì)的雙邊張拉，P7墩柱端調(diào)整為固定端P錨，直接固定在端頭1.5 m厚的端墻中，采用9束和12束的P錨（圖5）。

2.3 鋼絞線接長

由于部分鋼絞線太長，全部下料后放在施工平臺(tái)上存在安全隱患，所以采用鋼絞線接長器（圖6、圖7），在完成現(xiàn)澆段混凝土澆筑且達(dá)到強(qiáng)度和彈性模量要求后進(jìn)行張拉，在合龍段施工時(shí)再進(jìn)行接長穿管，待合龍后達(dá)到“雙強(qiáng)度”要求后再次張拉。鋼絞線的接長器設(shè)置在邊跨的第10#節(jié)段處，按照設(shè)計(jì)在現(xiàn)澆段底板的12束預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行接長，待邊跨合龍段完成合龍后，進(jìn)行主橋邊跨的預(yù)應(yīng)力張拉，以實(shí)現(xiàn)長鋼絞線調(diào)整的目標(biāo)。

2.4 應(yīng)力分析

結(jié)合方案的調(diào)整，工況發(fā)生變化，通過分階段、針對(duì)關(guān)鍵節(jié)段進(jìn)行了整體應(yīng)力計(jì)算和模擬：

2.4.1 短暫狀況結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析

2.4.1.1 施工階段計(jì)算結(jié)果

箱梁結(jié)構(gòu)按照短暫狀況計(jì)算結(jié)構(gòu)正應(yīng)力，主梁施工階段應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖8～圖21所示。選取幾個(gè)典型的施工階段提取應(yīng)力（如0#、5#、主跨合龍、調(diào)索等）。

從中可以看出，施工階段過程中主梁上緣最大正拉應(yīng)力為0.2 MPa<2 MPa，滿足規(guī)范要求;主梁下緣最大正拉應(yīng)力為0.1 MPa<2 MPa，滿足規(guī)范要求;主梁上緣最大正壓應(yīng)力為-13.1 MPa，下緣最大正壓應(yīng)力為-15.6 MPa，均小于設(shè)計(jì)提出的22.68 MPa[1-2]，滿足規(guī)范要求。

2.4.1.2 成橋后期計(jì)算結(jié)果（成橋2年）

成橋階段主梁上下緣正應(yīng)力見圖22、圖23。

可以看出，該階段主梁上下緣均不出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

2.4.2 持久狀況結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析

成橋使用階段-成橋后2年收縮徐變考慮：

持久狀況下，進(jìn)行使用階段正截面混凝土法向拉壓應(yīng)力及斜截面混凝土主壓應(yīng)力驗(yàn)算，作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的箱梁應(yīng)力[3-5]（圖24、圖25）。

2.4.3 持久狀況正常使用極限狀態(tài)分析

2.4.3.1 抗裂驗(yàn)算

（1）成橋使用階段-成橋后2年收縮徐變考慮持久狀況按正常使用極限狀態(tài)的要求，采用短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合，對(duì)構(gòu)件的抗裂和撓度進(jìn)行驗(yàn)算[6]。

（2）正截面抗裂驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，對(duì)正截面抗裂性進(jìn)行驗(yàn)算[7]。主梁正截面法向拉應(yīng)力在短期效應(yīng)組合及長期效應(yīng)組合作用如圖26、圖27所示。

在持久狀況短期組合及長期效應(yīng)組合下的受力情況[8]為：混凝土正截面除主跨邊跨兩端局部出現(xiàn)拉應(yīng)力外，其余位置均無拉應(yīng)力出現(xiàn)，滿足規(guī)范對(duì)于全預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的規(guī)定，正截面的抗裂滿足規(guī)范要求。

2.4.3.2 撓度驗(yàn)算

成橋使用階段-成橋后2年收縮徐變考慮：

活載（汽車荷載+人群荷載）作用下主梁位移如圖28、圖29所示。

3 結(jié)論

四川省巴中市恩陽區(qū)義陽大橋工程，解決主橋主梁縱向預(yù)應(yīng)力雙邊張拉優(yōu)化為單邊張拉，滿足全橋合龍前將主橋相鄰引橋的T梁提前架設(shè)，保證施工質(zhì)量、推動(dòng)進(jìn)度形象，達(dá)到了節(jié)約施工成本的節(jié)約。

該橋的主橋和引橋蓋梁為高低臺(tái)階式，采取此施工工藝既提高了蓋梁的整體性，增強(qiáng)了蓋梁的質(zhì)量，簡化了主梁的施工，也從經(jīng)濟(jì)上和現(xiàn)場形象上取得了較好效果，邊跨于2020年1月20日合龍，現(xiàn)主梁已施工到14節(jié)段，在施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度和效益方面取得了較好的成果。

3.1 主要調(diào)整的內(nèi)容

（1）把主梁現(xiàn)澆段的端頭預(yù)應(yīng)力由原設(shè)計(jì)的雙邊張拉，變更為單邊張拉，用P錨直接固定在端頭1.5 m厚的端墻中。

（2）由于部分鋼絞線太長，全部下料后放在施工平臺(tái)上存在安全隱患，所以采用鋼絞線接長器，在完成現(xiàn)澆段混凝土澆筑達(dá)到強(qiáng)度和彈性模量要求后進(jìn)行張拉現(xiàn)澆段，在進(jìn)行合龍段施工時(shí)再進(jìn)行接長穿管，待合龍后達(dá)到要求進(jìn)行再次張拉。

3.2 通過優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)

（1）節(jié)約了工期約1個(gè)月，減少了架橋機(jī)的轉(zhuǎn)場和二次進(jìn)場費(fèi)用約60萬元。

（2）減少了梁場的占用時(shí)間和設(shè)備租期，約30萬元。

（3）提高了梁面運(yùn)輸，便于主梁的梁面材料的運(yùn)輸;引橋的提前施作橋面系。

（4）樹立了企業(yè)形象，橋梁的進(jìn)度形象也得到了社會(huì)的認(rèn)可。

（5）杜絕了長鋼絞線的平臺(tái)堆放而存在的潛在安全隱患。

（6）提高了工效，提前合龍、提前完成全部T梁的架設(shè)。

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