叠合梁斜拉桥施工步骤优化

(华南理工大学 广东 广州 510641)

珠海市洪湾水道主航道斜拉桥是桥跨布置为(73+162+500+162+73)m 的双塔双索面叠合梁斜拉桥，全长970 米。主梁采用钢-混凝土叠合梁，叠合梁总长970m，钢梁部分包括纵梁、横梁、小纵梁、压重箱及过渡梁、锚拉板、钢锚梁、钢牛腿及预埋件等组成。

图1 洪湾水道主航道桥总体布置(单位：m)

在采用两根工字钢主纵梁以及横梁组成梁格系，使用剪力钉把工字钢上翼板和混凝土板结合起来的叠合梁斜拉桥中，标准节段的施工步骤为：

(1)利用散拼或者整体吊装的方式将新节段的钢梁拼接在已有梁端上；

(2)架设好斜拉索，并进行第一次过程张拉；

(3)用剪力钉将预制混凝土板和梁格系结合起来；

(4)浇筑湿接缝；

(5)待湿接缝达到强度要求后，进行第二次过程张拉；

(6)吊梁机前移，准备起吊下一节段。

图1 双节段施工流程

需要明确的是，第一次过程张拉具有减小由于新拼梁段的自重引起已有梁段的应力增大的作用，优化了施工阶段的主梁应力，且由于组合截面没有形成之前，裸钢梁的刚度较小，可以通过第一次过程张拉调整线形。而只有当湿接缝浇筑完并达到强度要求后，钢结构和混凝土才真正意义上的结成整体，此后才能进行第二次过程张拉，使混凝土板整体受压。吊梁机前移和第二次过程张拉的次序不应该反过来，否则可能会引起混凝土板受拉开裂。从以上可以看出：第一次过程张拉的必要性以及第二次过程张拉前后的施工步骤具有严格的施工顺序，由此保证主梁的施工安全。实际施工中，常常需要采取一定的措施加快工程进度，从叠合梁斜拉桥的标准节段施工步骤不难知道，湿接缝的浇筑以及达到强度要求所耗用的工期是比较长的，而且每一个节段都需要挪移吊机也是需要耗费时间的，为了缩短工期，本文提出了两个节段同步施工作为一个标准工序的方法，如图1所示。

在采用双节段施工流程的时候，为保证施工过程的安全，应重点考虑站位横梁的承载能力是否满足吊机由于起吊距离的加大带来的支点反力的增大，以及二次张拉的延后是否对已完成节段的混凝土受力不利这两种情况。

一、横梁验算与吊机站位

为了增强架梁吊机的起吊距离，理应将吊机的前支点安装在最外侧的横梁上，但由于该横梁上的混凝土为下一节段拼装完成后才浇筑，因此横梁能否通过验算是个问题。若未能通过验算，吊机务必后退至下一段的横梁上。对裸的钢横梁进行建模(如图2所示)，吊机参数如表1所示：

表1 吊机参数

图2 裸钢横梁计算模型

图3 吊机前支点最大反力作用下裸横梁应力图

图4 吊机后支点最大反力作用下裸横梁应力图

由上述建模计算结果可知：吊机站位裸横梁时应力过大，因此需要站位已经浇筑湿接缝的钢横梁上。即吊机在施工时不能站在最外侧的横梁上，必须往后退到下一段横梁。

二、双节段施工应力状态

施工阶段钢梁最大拉应力为119MPa，最大压应力为166 MPa，均满足要求。

图5 施工阶段钢梁应力包络图(MPa)

施工阶段混凝土最大拉应力为1.96MPa，最大压应力为11.4MPa，均满足要求。

可以看出，双节段法施工步骤下，前面已完成的混凝土的确会出现一定程度的拉应力，但都在允许的范围值之内，因此该施工步骤是可行的。

图6 施工阶段混凝土应力包络图(MPa)