曾家岩大桥刚性悬索架设及合龙施工技术

刘小勇，姚 笛，枚 龙，刘茂娜

(中交二航局第二工程公司，重庆 401121)

1 工程概况

重庆曾家岩大桥为三跨连续刚性悬索加劲钢桁架梁桥，跨径布置为135m+270m+135m。主桥上部结构为钢桁梁，刚性悬索设置在主墩两侧各5个节间，最高点与上弦距离24.0m。加劲悬索采用二次抛物线，上弦与刚性悬索之间采用钢吊杆连接。桥型断面布置如图1所示。

图1 桥型断面布置(单位：cm)

2 加劲弦安装架设

曾家岩大桥上部结构安装方案整体采用“预偏中支点预降边支点+桥面吊机对称悬臂拼装+斜拉扣挂”施工工艺，即在墩旁中支点处设置80t桅杆式起重机作为钢梁转运的提升站，并利用桅杆式起重机安装墩旁托架上的钢梁起始节段与首台70t桥面起重机。加劲弦安装按尽快参与钢桁梁的协同受力设计意图，根据总体施工工艺，由于受2台桥面起重机在钢梁上空间布置的要求及桅杆式起重机吊高吊幅的影响，如图2所示，刚性悬索在钢桁梁T构悬拼4个节间后，利用桥面起重机进行安装，如图3所示。刚性悬索安装顺序为：刚性吊杆→加劲弦→桥门架→刚性吊杆→加劲弦。

图2 加劲悬杆安装示意

图3 加劲悬杆安装示意

加劲弦一般采用支架法或临时支墩法安装，本工程根据分析刚性吊杆在拉压状态受力均能满足规范要求下，利用刚性吊杆受压特性，在其两侧设置八字撑调整装置加固，并调整吊杆垂直度，为便于连接，在吊杆上设置抱箍形式，利用精轧螺纹钢预紧抱于吊杆上。

吊杆与下弦及加劲弦杆的销轴连接，吊耳耳孔设计一般比销轴大6mm，在吊杆的顶底部设置了间隙补偿调整限位块如图4所示。

图4 加劲弦安装及间隙限位补偿调整结构

3 加劲弦合龙施工

加劲弦合龙口设计为中支点的第5节段位置处，其施工时机为对称悬臂安装完成5个节段及桥面起重机站位于第4节段，选择在温度约28℃进行合龙段施工。由于合龙口位置处整体刚度较大，为保证顺利合龙，在中支点大立柱顶设置了斜拉扣挂系统进行对拉，如图5所示，并辅以顶拉装置等措施，拼接板采用现场配钻方式，实现加劲弦杆合龙。

图5 加劲弦合龙段施工示意

3.1 合龙口分析与监测

为分析合龙前各构件的应力，采用Midas Civil对合龙工况进行整体建模分析，此时主桁结构的最大拉应力发生于5号节间竖腹杆顶部，为154MPa；最大压应力发生于5号节间上弦杆前端，为-147MPa，满足规范要求。

为保证加劲弦的顺利合龙，根据模型分析斜拉扣挂1号临时拉索张拉力为8 370kN，合龙口下端竖向调整力为400kN，并在边跨侧、中跨侧合龙端口分别施加约10，50kN的纵向对顶力，实现合龙口的精确调整，此工况下合龙口的偏差调整均小于1～1.2mm，合龙段吊装及合龙口精确调整前后的姿态实测如表1，2所示。

表1 合龙段下端口连接后合龙口姿态 mm

表2 加劲弦合龙口精确调整后姿态 mm

3.2 合龙口敏感性计算分析

刚性悬索合龙为刚性悬索加劲梁连续钢桁梁施工的最关键工况，多种因素可能对合龙口的状态造成重要影响。为此对系统温度、临时拉索索力、桥面起重机站位等参数对合龙口状态的影响进行研究，如表3所示。

表3 主要结构参数

1)环境温度变化

选择与基准合龙温度28℃接近的较为稳定的温度进行合龙。当环境温度与基准温度有差别时，按环境温度升温/降温2.5℃，5℃四种情况考虑温度变化对合龙口状态的影响，如表4所示。

表4 环境升降温5℃对合龙口状态的影响 mm

根据分析，升降温对于刚性悬索合龙口变形差值影响较小，环境温度升/降5℃，合龙口变形约1mm。

环境温度升高或降低时，刚性悬索合龙口两端会产生一定变形，为保证其无应力合龙，可通过调整临时拉索索力大小的方式进行控制，按环境温度升温/降温2.5℃，5℃四种情况考虑温度变化对临时拉索索力的影响，如表5所示。

表5 环境温度改变对临时拉索状态的影响 kN

2)临时拉索索力

当合龙口有差量时，可通过调整临时拉索的索力，达到改变合龙口两端位移的目的。当临时拉索索力与基准索力有差别时，按临时拉索索力增加/减少250,500,750kN和1 000kN考虑索力变化对合龙口状态的影响，如表6所示。

表6 临时拉索索力改变对合龙口状态的影响 mm

根据分析，临时拉索索力变化与合龙口变形量成线性关系，且较敏感，可通过在合龙口位置设置顶拉装置进行调整。

3)合龙口竖向调整力

当合龙口有差量时，可通过调整合龙口竖向力，达到改变合龙口两端位移的目的。按合龙口竖向调整力增加/减少100，200kN和300kN虑索力变化对合龙口状态的影响，如表7所示。

表7 调整竖向作用力对合龙口状态的影响 mm

由表7可知，改变合龙口竖向调整力对于刚性悬索合龙口变形差有一定影响，可通过调整竖向作用力对合龙口距离进行调整。

4)架梁起重机站位

当合龙口有微小差量时，可通过调整架梁起重机占位，达到改变悬臂端位移的目的。合龙方案中，架梁起重机均占位4号节间。占位3号节间以及5号节间时合龙口的状态如表8所示。

由表8可知，架梁起重机占位对于合龙口状态有一定影响，可通过调整架梁起重机占位对合龙口距离进行调整。

表8 架梁起重机占位对合龙口状态的影响 mm

4 加劲弦合龙口偏差调整技术措施

由于合龙口采用拼接板现场配钻方式，即合龙段一端利用拼接板与加劲弦冲钉连接，另一端通过斜拉扣挂拉索对拉、竖向顶拉、桥面起重机站位、顶拉装置等措施调整合龙口的转角、竖向、横向与纵向偏差，实现顺利合龙。

4.1 合龙口竖向调整措施

加劲弦合龙口竖向偏差可通过调整桥面起重机站位或采取千斤顶顶升或者反压进行调整。即通过上弦杆腹板顶部放置2台150t液压千斤顶或在加劲悬索合龙段顶部通过设置2个七字形反力装置和2台150t反向顶，通过顶升以强制消除合龙口竖向偏差。

4.2 合龙口横向调整措施

加劲弦合龙口横向偏差采取千斤顶或者手拉葫芦进行调整。即合龙段横桥向向外偏，在加劲弦内侧腹板上安装丁字吊，利用25t手拉葫芦调整合龙口横向偏差；加劲悬索合龙段横桥向向内偏，在加劲悬索合龙段外侧腹板上安装七字形反力装置，利用50t机械千斤顶调整合龙口横向偏差，保证顶底板孔群重合。具体调整如图6所示。

图6 合龙口横向调整示意

4.3 合龙口纵向调整措施

在加劲悬索上下游合龙口顶面分别设置1对顶拉反力装置和2台150t千斤顶，通过反向顶升以强制消除上弦合龙口纵向偏差，实现快速合龙。具体顶拉如图7所示。

图7 合龙口顶拉装置调位示意

若合龙口纵向偏差较大，顶拉装置调整效果不明显，采用增大1号临时拉索索力调整合龙口纵向偏差。1号临时索设计采用4束19根钢绞线，锚具为27孔和37孔。若需要增加索力，按照模型计算再增加钢绞线数量。

合龙口偏差调整采用纵向→竖向→横向的顺序，观察合龙口数据与实配拼接板测取数据一致，螺栓孔群基本重合，使用定位工艺冲钉对合龙口腹板、顶板进行快速施打定位后补充φ32.8冲钉和临时螺栓至板面栓孔的75%，最后补足底板冲钉，完成加劲弦合龙施工。

加劲弦合龙施工完成后，对合龙段进行高栓施拧，施拧顺序先腹板再顶底板。待高栓施工完成，进行1号拉索及吊杆限位装置拆除，使吊杆由受压变为受拉，完成受力体系转换。

5 结语

重庆曾家岩大桥采用带刚性悬索的加劲弦及钢吊杆的钢桁架三跨连续梁结构体系，结构新颖、技术复杂、加劲弦安装及合龙难度大。在加劲弦安装过程中合理利用吊杆的拉压双层属性，设置八字斜撑拉装置调整吊杆垂直度，并在顶底部设计间隙限位措施，高效完成了加劲弦安装，并保证了钢梁线形。加劲弦合龙口由于紧邻弦桁结合段，结构刚度较大，为克服钢梁悬臂下挠影响合龙口的转角误差，在中支点大立柱顶设置了斜拉扣挂系统，同时针对钢梁的系统温度、拉索索力、桥面起重机站位等参数对合龙口的状态进行了敏感性分析，利用拉索对拉，并配以纵、横、竖向以及现场配钻等调位措施，确保了加劲弦零误差合龙。