钢混凝土叠合梁斜拉桥施工控制

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

钢混凝土叠合梁斜拉桥施工控制

高寒

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

以某斜拉桥为工程背景，介绍斜拉桥施工监测与控制的内容和计算方法。分析斜拉桥施工监控的应用技术，为类似工程提供一定的参考。

斜拉桥；施工监控；有限元

1 项目概况

鄱阳湖二桥位于都昌县老爷庙水域、松门山以北约16km处，采用双塔五跨空间双索面组合梁斜拉桥方案，桥跨布置为68.6+116.4+420+116.4+68.6m，桥型立面见下图1。主梁采用钢-混凝土组合梁，由钢梁和桥面板组成，纵梁之间、纵梁与横梁之间、横梁与小纵梁之间均采用栓接连接。全桥钢梁共分为73个节段，主梁采用桥面吊机悬臂拼装施工，索塔处设26.4m长的0号块，在支架或托架上安装。

主塔采用宝瓶型桥塔，两个桥塔塔高均为137.91m。桥塔设置三道预应力混凝土横梁，上横梁和中横梁之间设置两道中间横梁。

全桥共144根斜拉索，采用空间扇形双索面布置形式。

图1 鄱阳湖二桥主桥布置图

2 监控内容

为了控制斜拉桥施工中构件的安装定位以及结构的变形和内力，必须具备一套现场施工中结构状态的监测手段，为施工控制提供必要的反映施工实际情况的数据和信息，控制施工阶段塔柱节段施工定位、主梁梁段安装标高等，掌握结构的真实内力与位移变化等。

2.1 索力监测

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件，施工过程中通过斜拉索索力改变可以调整结构内力、标高和消除不一致性等，因此索力是一个非常重要的控制因素，而控制索力的一个关键是控制斜拉索的张拉力。作为一个校核斜拉索张拉力的重要手段之一，在每次张拉完一根斜拉索之后，需对被张拉的索和其余斜拉索进行索力测试，以控制斜拉索索力在施工时具有一定的精度。

2.2 应力监测

在结构设计时，虽然可以采用各种方法来进行模拟结构计算，但实际施工中影响桥梁结构内力和变形的因素是众多和复杂的，因此实际结构中内力和变形往往不能与计算值相符。为了确保大桥施工过程的安全，并同时检验设计结果，进行主梁和主塔某些关键截面的应力（应变）测量是必需的。通过应力监测可迅速知道主跨受力状况，及时判定应力是否超限，从而可知道结构的安全状况。因此，每一施工节段都要进行，并贯穿整个施工过程。如果应力超限或突变，立即提交报告并查明原因。

2.3 主梁线形及主梁轴线偏移

由于本桥主梁采用栓接形式连接，则钢梁的线形在预制场生产后基本确定。监控组应对主梁预拼线形进行复核，并指导钢梁加工单位进行预拼。

主梁的无应力线形是指整个主桥的组合梁在制造厂胎架上的线形，此时主梁变形很小，基本处于无应力状态。根据无应力状态法原理，成桥后的结构受力状态是由各个单元的无应力状态决定的，准确的主梁无应力线形（预制线形）是成桥状态合理的基础，因此确定主梁的无应力线形是施工监控的关键任务之一。

3 施工监控计算

鄱阳湖二桥为双塔双索面斜拉桥，属高次超静定结构，所采用的施工方法和安装程序与成桥线型和结构恒载内力有密切的联系。在施工阶段随着斜拉桥结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形也随之不断变化，因此需对斜拉桥的每一个施工阶段进行详细的分析验算，求得斜拉索张拉吨位和主梁挠度、塔柱位移等施工监控参数的理论计算值，严格按设计文件中施工顺序进行各阶段施工，并在施工中加以有效的管理和控制。

主桥施工控制计算内容包括：

3.1 合理成桥状态的确定

确定合理的成桥目标状态，需要调整索力来获得，调索是一个优化过程，所以成桥目标状态是一个优化状态。

3.2 索塔施工控制

为了使索塔满足成桥线形要求，参与施工单位索塔施工方案的拟定，并根据施工单位最终确定的索塔施工方案提出下塔柱施工期间临时拉杆的位置和拉力、上塔柱临时支撑的数量、位置以及顶推力、索塔节段施工的预偏量等。索塔除满足成桥线形要求外，索塔内力应满足设计要求。

3.3 钢主梁无应力制造线形

由于本桥主梁采用栓接形式连接，则钢梁的线形在预制场生产后基本确定。主梁的无应力线形是指整个主桥的组合梁在制造厂胎架上的线形，此时主梁变形很小，基本处于无应力状态。根据无应力状态法原理，成桥后的结构受力状态是由各个单元的无应力状态决定的，准确的主梁无应力线形（预制线形）是成桥状态合理的基础，因此确定主梁的无应力线形是施工监控的关键任务之一。其线形和长度可根据成桥时的线形和内力状态反算。

3.4 斜拉索无应力索长

拉索是斜拉桥的一个主要部件，它可以为斜拉桥分担较大一部分荷载，因此应充分利用材料性能，准确计算索力大小，这对桥梁施工状态以及成桥状态结构的安全性、可靠性具有重大意义。而拉索的制造长度属于几何控制中的重要内容，其误差或错误将直接导致拉索安装失败或主梁拼装无法达到预定高程等问题。因此设计拉索时必须对垂度、材料弹性模量进行修正。同时监控单位应对拉索预制长度进行复核。

3.5 施工索力的计算

主梁施工中，为了改善已安装梁段的钢主梁和混凝土桥面板的受力，虚分次张拉斜拉索。张拉次数不宜太多，太多会使施工变得复杂；但也不能太少，太少就无法保证结构在各个施工节段内的受力安全。保证已安装梁段的钢主梁和桥面板受力安全。同时要严格控制主梁前端挠度值，以有效地控制主梁线形。

3.6 索力优化计算

实际施工时，由于构件自重、刚度、施工精度、索力误差、温差等诸方面因素影响，可使施工节段结构实际状态偏离理想状态。对索力的优化调整是施工阶段纠偏的重要手段。

3.7 钢梁安装线形的计算

成桥合理线形和张拉索力确定后，即可确定主梁安装预拱度，进而计算钢梁安装线形，即安装定位标高。

4 结论

通过对斜拉桥施工过程进行监控计算结果观测，可以检验和校核设计单位的成果。

利用有限元分析软件进行斜拉桥的仿真计算并得到控制参数，可用于指导施工并取得较好结果。

[1]向中富.桥梁施工控制技术[M]，北京：人民交通出版社，2001

[2]王标，王艳，常全军.大跨径PC斜拉桥施工监控分析[A]，2010

[3]肖汝成，项海帆.斜拉桥索力优化及其工程应用[J]，1998

U445.27

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