斜拉桥施工中多工序并行作业技术分析

祝思彬

摘要：斜拉桥施工中的荷载变化和斜拉索无应力长度的调整都会引起斜拉索索力的改变， 无应力状态控制法把两者从本质上区分开来， 实现了斜拉桥施工中调索与其他引起桥上荷载变化工序操作的同步并行作业。多座斜拉桥应用表明， 多工序同步并行施工不但提高了施工作业效率， 而且对保证索力、线形的控制精度也有良好的效果。本文主要介绍了斜拉桥施工中多工序并行时的作业技术。

关键词：斜拉桥施工；多工序并行；作业技术；

分阶段施工实际上是斜拉桥结构体系与作用于结构上的荷载不断变化的过程。按照无应力状态控制法最终结构的内力和线形与施工过程无关的基本原理， 可以实现斜拉桥施工中斜拉索调索与其他工序同步并行作業。

一、斜拉桥施工概述

为了保证斜拉索调索后的索力满足设计要求， 一般斜拉桥调索施工时， 不允许桥上有其他引起桥上荷载变化的施工作业。

1.利用牵索挂篮进行悬浇施工的斜拉桥， 施工现场最为主要的工作是混凝土梁节段的悬浇。在很多情况下还需要在主梁节段混凝土的浇筑过程中进行斜拉索索力调整作业。常规的做法有2 种：一是由于桥上荷载变化（已浇筑的混凝土数量）影响索力， 所以节段混凝土浇筑1/2 时停止混凝土灌注， 进行斜拉索调索作业。这样操作的最大问题是1/2 节段混凝土数量的估计很难准确， 影响索力的控制精度。二是节段混凝土浇筑1/2 时粗略调整斜拉索索力， 节段混凝土全部浇筑完成时再将索力张拉至设计值。这样操作的问题是节段混凝土全部浇筑完成时， 节段间接缝处混凝土已经初凝， 这时调整斜拉索引起的主梁变形可能会影响节段接缝处混凝土的质量。

2.从本质上讲， 斜拉索索力的变化可分为2 种。一种是由于荷载变化引起的索力变化， 其表现是， 虽然斜拉索的索力发生了变化， 但其无应力长度未发生变化。另一种是斜拉索主动调索发生的索力变化， 其表现是， 通过斜拉索锚头处千斤顶的张拉， 人为地拔出和放松一段斜拉索长度， 使其无应力长度发生变化。依据无应力状态控制法， 在保证施工过程构件单元无应力状态量变化值一定的条件下， 最终结构的内力和线形与施工过程无关的原理， 可以实现斜拉桥施工中斜拉索索力调整与其他施工工序同步并行作业。

二、斜拉桥施工中多工序并行作业技术应用

1.主梁节段混凝土悬浇中的斜拉桥索力调整。

（1）混凝土斜拉桥主梁节段悬浇时， 为了控制本节段混凝土全部浇筑完成时主梁上缘的拉应力水平，节段混凝土浇筑前必须张拉Cn斜拉索， 使主梁上缘储存一定的压应力。当节段混凝土数量较大时， 往往由于Cn索在混凝土浇筑前预张拉时主梁下缘拉应力控制， 使上缘的预压应力不足， 这时需要在主梁节段混凝土的浇筑过程中增加1次调索。如图1所示。一般的做法是：节段混凝土浇筑前张拉Cn索至一定数值， 浇筑1/2 节段混凝土， 再次张拉Cn索， 继续浇筑节段混凝土直至完成。实践中， 也有在1 /2节段混凝土浇筑完成时Cn斜拉索只粗略调整， 节段混凝土浇筑完成时再将Cn索张拉至设计值。这样做的最大风险在于节段混凝土浇筑完成时， 节段间接缝处混凝土可能已经初凝， 再调索引起的主梁变形可能会影响节段接缝处混凝土的质量。

（2）如果按照无应力状态控制法的基本思想， 图1中的步骤（a）到步骤（c）Cn斜拉索的调索和节段混凝土的浇筑是可以同步操作的 。具体做法：节段混凝土连续浇筑， 混凝土浇筑过程中同步并行调整斜拉索索力， Cn索的调整以步骤（c）与步骤（a）两状态之间的无应力长度差来控制， 同时预先通过计算设定Cn索调索的最早开始调索时间和最迟完成调索时间。最早开始调索时间：节段混凝土浇筑至一定数量， 如1 /4节段混凝土， 开始调Cn斜拉索， 假设此时Cn斜拉索的调整即告完成， 利用无应力状态法原理二计算Cn索的索力， 进而检算此状态主梁下缘的拉应力水平是否满足要求， 并根据计算情况决定是否提前或延后。

2.斜拉桥施工中的大范围调索。斜拉桥施工过程中， 由于结构分析计算模型偏差、荷载偏差、混凝土收缩徐变的不确定性等因素造成结构状态与预先设定状态有差异， 过程中需要调整。在特定的斜拉桥施工状态， 通过施工过程观测数据的分析， 当发现结构整体状态偏离设计预定值较大时， 需要大范围调整斜拉索索力。也有为了结构受力的需要， 斜拉桥合龙后， 在二期恒载施工期间进行全桥调索。大范围调索时， 施工现场工作量大，耗费工期很多。调索中斜拉索索力的相互影响更增加了大范围调索的难度。解决大范围调索与其他工序施工的同步作业问题意义重大。斜拉桥中间施工状态， 当通过各种测试发现结构状态需要调整时， 把需要调整的索力变化值换算成各斜拉索无应力长度的调整值。索力调整过程用锚头伸缩量控制， 调索过程中斜拉索的调整不但可以以施工现场方便的顺序进行， 而且可同时进行其他工序的正常作业。当然， 为了保证调索过程结构的安全， 必须事先依据无应力状态法的原理二检算极端工况的结构安全度。

3.其他同步施工技术。桥上的临时荷载直接影响了索力的大小， 如果工序中有索力调整， 一定要在规定的临时荷载情况下调整才可能精确施工。但是运用无应力状态法的原理， 只要将调索索力值换算成索长拔出量（可正可负）， 这样调索工作就可以和桥梁上的所有工序同步进行。但是有时候调索计算是需要时间的， 特别是在实桥有误差需要修正的情况下计算时间更长。如果凌晨监测完毕以后， 整个工地都要等待调索指令出来后， 进行完调索工作才能进行下一步的移动挂篮和绑扎钢筋， 这样会使整个施工进度减慢。但是如果将调索索力值换算成无应力索长，只要确定监测数据无误以后就可以通知工地进行移动挂篮和绑扎钢筋的工作。在进行调索的时候不管挂篮移动到什么位置， 也不管绑扎了多少钢筋， 只要按照拔出量进行调整， 最后的状态肯定和下一个理论状态吻合。这样不仅加快了施工进度， 也提高了工效。

斜拉桥最大的特点是可以通过斜拉桥索力的调整来控制施工过程和成桥状态结构的内力和线形。施工过程斜拉索索力的调整在现场施工时比较费时， 如果能实现斜拉索调索与其他施工工序同步并行作业， 对提高施工的工效有很大的意义。

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