斜拉桥大跨径钢-混组合梁合龙施工技术要点探析

陈国洪

（贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550001）

0 引言

七都大桥为大跨径钢-混组合梁斜拉桥工程，桥型布置详见图1，其主跨与两侧边跨分别为360m、117m。主桥部分的桥塔为钢筋混凝土A型塔，塔身截面的横向宽度与纵向宽度分别为4.50m和7.00m。主梁为组合梁模式，工字钢与混凝土相结合，从钢主梁中心处测量高度为2.83m，从桥梁中心处测量高度为3.06m；跨中部分主梁的工字型截面为2500×1000×36（70）×20 mm；其余部分的工字型截面为2500×1000×50（80）×28 mm，钢横梁部分的工字型截面为2280×700×20（28）×16 mm。

图1 大跨径钢-混组合梁斜拉桥工程桥型布置示意图（单位：m）

1 斜拉桥大跨径钢-混组合梁边跨端横梁预偏-顶推合龙施工技术

该斜拉桥0号台与5号过渡墩的衡量位置采用H4、H5型号现浇混凝土，约为198m3混凝土方量及13.9t钢筋，另有预应力钢绞线13 孔 22φ15.2。

1.1 施工技术原理

在边跨14#节段的钢梁端部，采用钢筋混凝土横断梁达到配重效果，利用竖向支座连接到0#桥台和5#过渡墩。考虑到组合梁的状态尚不稳定，很难保证混凝土浇筑的施工质量，所以采取钢管支架施工的方法拼装边跨14#梁段的钢梁，再利用脚手架完成钢筋混凝土施工部分，新设边跨合龙口，采取“预偏-顶推”方式对接至边跨13#梁，详见图2。

图2 “预偏-顶推”合龙施工技术示意图

1.2 施工技术措施要点

1.2.1 钢梁安装

完成支架施工之后，分别将球形支座安装到0#桥台和5#过渡墩的顶部。要注意顶推施工时不能影响支座位置而导致偏位；确保支座处于预偏状态，将底座的临时拉杆拆除之后，借助支座自身具备的纵向滑移作用，能够将支座的顶钢板朝着边跨位置完成5.5cm预偏，最后将拉杆锁好[1]。在跨14#梁段钢梁位置根据设计高程在滑道上布局吊车，并沿纵坡向边跨位置完成5.5cm预偏，详见图3。此次项目的14#梁段包含2根主纵梁、2根横梁及6根小纵梁，按照“钢主梁→横梁→小纵梁”的顺序拼装单元构件；在5#过渡墩位置14#节段钢梁的主纵梁重量是20t，吊距及吊臂长度分别为8m和18m，应选用80t汽车吊。

图3 球形钢支座预偏示意图（单位：mm）

1.2.2 顶推合龙施工

端横梁处完成作业之后，对横向预应力进行张拉处理，最后再将模板、脚手架拆除，安装顶推千斤顶，完成13#梁段作业则开始跨合龙施工[2]。

（1）合龙口相对高程调整

为了确保合龙口的线形达标，结合监控计算的结果，改正13#斜拉索的索力参数。通过连续测量的方法，再对13#梁段的端头高程进行观测，调整拉索、临时进行压重处理，将13#和14#梁段结合点的误差控制在1mm之内，确保达到边跨合龙标准。通过有限元分析法得出结果，确定采取如下调整策略：

①边跨合龙前的几何形态分析

对于13#节段的主梁部分，同步进行中跨与边跨施工作业。完成对边跨13#梁段斜拉索的二次张拉之后，主梁的线形变化详见图4。

图4 边跨13#梁斜拉索二次张拉之后的主梁线形变化示意图（单位：mm）

②调整措施

边跨梁端13#拉索约前后4m左右的位置，使用水袋或者水箱布置约20t合龙压重（荷载集度为50 kN·m-1）。同时调整边跨13#拉索索力（调索1）。注意在合龙梁段的线形偏差不能超过5mm，通过调整拉索、压重处理之后，边跨13#钢主梁线形变化详见图5。

图5 边跨13#梁调整后的主梁线形变化示意图（单位：mm）

③边跨合龙后恢复13#拉索

在边跨合龙后，恢复13#拉索的索力状态，从而确保已成的桥面板应力处于可控范围。

(2) 顶推合龙

14#节段梁为83.1t，端横梁现浇混凝土为655.7t，主要由5#墩桥梁支座和位于滑移支架的滑块承受重量，计算支架中单个滑块的竖向力，在靠近5#墩侧排桩的位置为50t，在远离5#墩侧排桩的位置为20.9t，滑块摩擦系数为0.1。在端横梁位置预埋埋件，焊接反力牛腿，并选用60t千斤顶布置到墩台和牛腿之间，使顶力增加。

安装完毕边跨与中跨13#节段的组合梁之后，再将线形调整到位，选择适宜的温度时段同步顶进上游和下游的千斤顶，注意对顶进速度的把控，完全对齐构件的螺丝孔之后再打进冲钉[3]。为了保持横向位移合理，顶推时要安装临时限位轨道。

2 斜拉桥大跨径钢-混组合梁中跨低温合龙施工技术

按照该项目安排的施工进度，预计年底完成桥梁合龙。如果合龙当日的实际气温相较设计值偏低，就需要采取一定的应对处理措施，否则将达不到预期交工标准。按照该桥预计的施工计划，一旦处于低温条件下需采取强制合龙措施，具体做法为：（1）制定执行强制合龙的温度标准，调整完合龙段的拼接板之后再对孔位、匹配角等进行计算；（2）分析合龙前后的误差大小，作为重要的参数调整依据；（3）结合项目实情制定可行的合龙方案。解除塔梁固结的约束之后需采取相应的限位措施，缓慢移动主梁；（4）完成中跨部分的合龙之后，再采取相应保温措施，避免局部温度差值过大[4]。

中跨部分共计长度4m合龙段，预计在12月底完工，此时该地区气候约为5℃～-15℃区间。为了确保顺利完成斜拉桥钢梁的合龙作业，此次经研究决定采取“温度变位强制合龙法”，这样就解决了由于温差过大造成的合龙问题。

按照工期设计，将在12月26日0时20分完成主梁中跨的合龙作业；观测时间从当天上午8时30分开始，连续观测12h。在确定合龙温度时，主要遵循以下原则：第一，夜间作业，避免过度阳光照射而导致梁体偏差；第二，注重温差效应，尽量确保实际温度与设计温度的差异不大[5]；第三，确保合龙2h内左右保持恒定气温，钢梁温度变化不超过1℃，并连续12h对合龙口进行观测，符合19时10分至21时25分期间气温恒定，钢梁温度处于-5℃～-6℃范围内，合龙温度以夜间钢梁温度为-5℃为宜。参照本次项目设计的理想温度（15℃），如果选择温度为-5℃时进行合龙，将存在20℃的温差。

3 斜拉桥大跨径钢-混组合梁精确合龙施工技术

3.1 中跨合龙段钢梁安装

选择夜晚时间开始吊装主跨合龙梁段的主纵梁；两台吊机分别从合龙口的两侧位置将主梁吊起来，在主纵梁的一端应使用50%冲钉连接北塔侧的主梁。

3.2 合龙姿态调整

（1）标高调整

在合龙梁段周边位置，应确保线形的相对偏差不超过5mm，通过移动桥面吊机的前后位置，调整存在的微小高程偏差；如果偏差较大，则改用14#拉索索力进行局部调整。如果上下游的主梁高程不同，则转动桥面吊机的吊臂方向即可，或者也可以准备4捆重量为12t的钢绞线进行单边辅助压重[6]。

（2）轴线偏位调整

在南北岸14#梁端位置调整对拉系统，共包含10t手拉葫芦2个以及吊耳1个、钢丝绳1组。

3.3 拼接板投影加工

当气温达到适宜状态，则立即开始对合龙口拼接板的每个排孔位距离进行测量，绘制尺寸图纸，再完成钻孔加工[7]。

3.4 合龙

完成拼接板加工作业并运输到现场进行安装。使用冲钉将南侧一端的拼接板固定到主梁上，另一端保持自由。达到符合合龙要求的温度时，对齐孔位，利用冲钉与高螺栓将拼接板的另一端连接到合龙段主梁上[8]，详见图6。

图6 中跨合龙示意图

4 结语

综上所述，斜拉桥大跨径钢-混组合梁合龙施工无论对施工技术还是施工精度都提出较高要求，为了达到预期的施工效果，保障施工质量，必须做好施工技术管理，尤其是牢牢把握边跨端横梁预偏-顶推合龙、中跨低温合龙以及精确合龙等施工技术要点，才能有效杜绝安全隐患，确保工程品质。