赵鹏磊 王晓宁

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)



大跨度叠合梁斜拉桥线形控制的一般方法

赵鹏磊 王晓宁

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

结合贵州省乌江特大桥工程实例，从斜拉桥叠合梁的施工工序、制造线形、安装线形和成桥线形等方面，阐述了大跨径叠合梁斜拉桥节段悬臂拼装施工过程中线形控制的一般方法，使成桥线形满足了设计线形的要求。

叠合梁，斜拉桥，切线拼装，线形控制

近年来，随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，我国钢结构桥梁迎来了飞速发展的良好契机。叠合梁作为钢结构桥梁的一种形式，是用剪力键或抗剪结合器或其他方法将混凝土桥面板与其下的钢板梁结合成整体的梁式结构，其充分发挥了混凝土抗压性能好和钢材抗拉强度高的特点，具有结构轻、受力性能好、建筑高度小等优点。而且采用正交异性桥面板的叠合梁，能有效解决直接在钢梁顶板上浇筑沥青铺装造成的二者“粘不牢”、桥面过早开裂破坏的问题。所以叠合梁的应用范围正逐步从中小跨径的梁桥向大跨径的斜拉桥和悬索桥方向发展，而线形控制是大跨径桥梁施工过程中的重要工作，其指标的好坏直接决定了一座桥梁建设的成败。叠合梁斜拉桥的线形控制与叠合梁的施工顺序密切相关，线形控制工作本质上是控制钢梁的制造线形和安装线形，使成桥线形最终满足设计线形的要求。

1 工程概况

贵州省乌江特大桥为(54+71+360+71+54)m五跨钢—混叠合梁斜拉桥，主梁横向中心距26 m，桥梁全宽28 m。边跨采用π型混凝土主梁，主梁中心线梁高3.16 m，边主肋梁高2.88 m；中跨采用双边“上”字形钢主梁结合桥面板的整体钢—混叠合梁断面，路线中心线处梁高3.16 m，钢边主梁中心线处梁高2.9 m，标准节段长度12 m，横梁基本间距为4 m，桥面板厚28 cm。主桥索塔采用H型，塔高172 m，单个塔柱下设18根φ3.0 m桩基。全桥共有112根镀锌φ7 mm平行钢丝斜拉索，斜拉索在桥塔上塔柱设钢锚梁锚固，在中跨钢梁通过锚拉板锚固(见图1)。

2 叠合梁的施工工序

斜拉桥叠合梁施工工序复杂、施工工艺要求较高，合理的施工工序是保证结构安全及实现设计意图的关键，错误的施工工序甚至会导致钢梁与桥面板内力分配的不同，出现桥面板开裂的问题，影响结构安全和耐久性[1]。由于施工场地及运输条件限制，斜拉桥叠合梁多采用节段悬臂拼装方法施工，即利用桥面吊机分段吊装钢梁，并安装横梁和小纵梁，然后吊装在预制场预制好的混凝土桥面板，浇筑湿接缝形成叠合梁体系(见图2)。

在这种施工工序中，斜拉索采用两次张拉技术，既满足结构受力需要，也简化了施工步骤，可以大幅降低工期和施工费用。桥面板湿接缝滞后1个节段浇筑，对混凝土的养护十分有利，同时避免了悬臂端负弯矩在湿接缝中产生拉应力致使桥面板开裂现象的发生。

3 叠合梁的制造线形

制造线形是指钢梁节段在加工厂制作过程中零应力状态下的线形[2]。目前，斜拉桥叠合梁悬臂拼装施工时，其梁段的安装方法一般为切线安装法。切线安装法指悬臂拼装施工过程中斜拉桥新增节段沿前一节段自由端的切线方向安装。其原理是将所有节段均按无应力状态安装，不计节段重量，节段按刚体转动。施工中，实际梁段安装时，再加载梁段重量[3]。假设斜拉桥叠合梁有限元计算结果恒载及收缩徐变工况下位移值为Z1，汽车工况最小位移值为Z2，设计线形高差为Z3，则制造线型Z=-(Z1+0.5Z2)+Z3。按照这种计算方法，本桥中跨叠合梁的制造线形如图3所示。

4 叠合梁的安装线形

安装线形是主梁在拼装过程中各新安装梁段自由端连接成的线形，由于新安装梁段在不断改变，因此该线形上的各点并不同时存在[2]。斜拉桥叠合梁的安装线形采用零初始位移法计算，对于线弹性结构而言，安装线形为：He=Hc-D,其中，He为安装线形；Hc为成桥线形；D为梁段自安装至成桥的位移值。对于一个标准节施工中拉索采用二次张拉使钢梁安装到位的叠合梁桥，主梁具有两个安装线形，即拉索初张后的安装线形He1和拉索二张后的安装线形He2。假定某一个标准节段施工中，拉索初张后该节段钢梁梁端的位移值为V1，拉索二张后梁端的位移值为V2，成桥施工阶段该节钢梁梁端的位移值为V3，则从拉索初张至成桥的位移值D1=V3-V1，从拉索二张至成桥的位移值D2=V3-V2，由此计算出拉索初张后钢梁的安装线形He1=Hc-(V3-V1)，拉索二张后钢梁的安装线形He2=Hc-(V3-V2)。按照上述方法计算本桥中跨叠合梁的安装线形如图4所示。

5 叠合梁的成桥线形

成桥线形指桥梁修建完成并达到正常使用状态时设计要求的线形，成桥线形是通过合适的制造线形和安装线形实现的，其最本质的反映是设计线形和预拱度。设计线形即路线竖曲线，在这里用Z0表示，斜拉桥的预拱度由收缩徐变位移fc和活载最小位移fq组成，一般可以理解为Δ=-(fc+0.5fq)，则成桥线形Hc=Z0-(fc+0.5fq)。按照这种计算方法，本桥中跨叠合梁的成桥线形如图5所示。

6 结语

通过本文所介绍的叠合梁斜拉桥线形控制的方法，对有限元分析软件建立的精确模型所获取的位移结果进行简单处理即可算出钢梁加工所需的制造线形和施工现场悬臂拼装的安装线形，从最终的成桥结果可以看出，实际成桥线形大于设计成桥线形，且二者误差较小，这是由于叠合梁斜拉桥受混凝土收缩、徐变等影响，正向计算与反向计算无法闭合的原因，实际施工时只要二者线形误差值在设计精度范围内即可。本桥中跨合龙实际误差小于10 mm，从合龙误差和成桥线形方面均说明了本文所介绍的叠合梁斜拉桥线形控制方法是正确的，也是准确的，可供同行在今后的大跨径斜拉桥监控和施工工作中参考。

[1] 祝海燕.叠合梁斜拉桥主梁施工工序方案比选[J].工程科技，2016(8)：163.

[2] 李 乔，唐 亮.悬臂拼装桥梁制造与安装线形的确定[A].第十六届全国桥梁学术会议论文集[C].2004：297-302.

[3] 周 潇.悬臂拼装斜拉桥安装线形与制造线形的区别和联系[J].公路交通科技，2016(5)：66-69.

On general methods of linear control over cable-stayed bridge at large-span superposed beam

Zhao Penglei Wang Xiaoning

(No.2RoadSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,CCCC,Wuhan430056,China)

Combining with Wujiang Super Bridge in Guizhou Province, the paper illustrates the general methods for the linear control in the construction process of the cantilever assembly of the cable-stayed bridge of large-span superposed beam from the construction sequence, manufacturing linear, installation linear, and bridge lineaer of the superposed beam of the cable-stayed bridge, so as to meet the demands of the design linear.

superposed beam, cable-stayed bridge, tangent assembly, linear control

1009-6825(2017)06-0192-02

2016-12-20

赵鹏磊(1983- )，男，工程师； 王晓宁(1984- )，男，工程师

U448.27

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