陈宁贤 张海顺

摘要 刚度差异较大的不同梁段合龙需要保证主梁线形平顺过渡，最终确保成桥线形和内力与设计一致，重点研究了边跨合龙、锚跨合龙两大关键技术，而非已有大量文章论述的中跨合龙关键技术。通过比较边跨不同合龙时机对合龙段内力的影响，确定主缆锚固段与边跨的最佳合龙时机;通过监测升降温对过渡墩内力及位移、主梁内力等的影响，确定锚跨与主缆锚固段合龙方案。

关键词 自锚式悬索桥;边跨合龙;锚跨合龙;合龙时机;升降温

中图分类号 U448.25 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0156-03

0 引言

鵝公岩轨道大桥为（60+210+600+210+60）m双塔双索面自锚式悬索桥，其主梁为混合梁结构，可划分为锚跨段混凝土箱梁、主缆锚固段混凝土箱梁、钢混结合段、边跨钢箱梁、中跨钢箱梁等部分。大桥采用“先梁后缆”的施工方法、“先斜拉、后悬索”总体施工方案，施工中涉及边跨合龙、中跨合龙、锚跨合龙等三个阶段多次合龙[1]。

1 工程概况

鹅公岩轨道大桥的主梁为钢筋混凝土混合梁，两端锚跨及主缆锚固段各（50 m+35.08 m）为预应力混凝土箱梁结构，中间为钢箱加劲梁（926.4 m），混凝土箱梁与钢箱加劲梁之间设钢混结合段（11.72 m）。主梁布置图见图1所示。

2 总体施工方案

鹅公岩轨道大桥为自锚式悬索桥，按照先梁后缆的顺序进行施工。由于工程地质水文环境等因素，采用“先斜拉、后悬索”的总体施工方案[2]，即通过安装过渡斜拉桥完成加劲梁的施工，再进行过渡斜拉桥向自锚式悬索桥的体系转换，过渡斜拉桥的结构布置见图2所示。加劲梁总体施工方案：锚跨段与主缆锚固段混凝土箱梁采用支架现浇施工方案，边跨钢箱梁采用自桥塔向辅助墩高位顶推的施工方案，中跨钢箱梁采用架梁吊机自桥塔向跨中悬臂拼装、临时斜拉索扣挂施工、跨中合龙的施工方案[3]。

3 多阶段合龙施工关键技术研究

主梁由锚跨段、主缆锚固段、边跨钢箱梁（含钢混结合段）、中跨钢箱梁几部分组成[4]，涉及的合龙口按照施工顺序依次为边跨合龙口1、中跨合龙口2、锚跨合龙口3。不同的合龙时机和合龙方案会造成结构的变形及内力分布不同，为此应结合桥梁结构及施工特点进行分析，找出主梁最优合龙时机和合龙方案[5-6]。中跨合龙口2施工属于大跨度斜拉桥主跨合龙，已有大量文献研究，此处不做赘述。该文重点对边跨合龙及锚跨合龙关键技术进行分析。

3.1 边跨最佳合龙时机

3.1.1 五种不同合龙时机

边跨合龙口1设在主缆锚固段与钢混结合段之间，如图2所示，由于边跨WM8—WM16斜拉索均在主缆锚固段上锚固，边跨合龙施工应在边跨钢箱梁顶推到位之后、WM8斜拉索张拉之前完成。不同的合龙时机对主缆锚固段和钢混结合段应力及变形的影响不同，为此拟定五种不同合龙时机进行分析。五种边跨合龙时机分别为：边跨顶推到位后合龙，张拉第1对斜拉索后合龙，张拉第3对斜拉索后合龙，张拉第5对斜拉索后合龙，张拉第7对斜拉索后合龙，仅以西岸为例进行研究[7]。

3.1.2 边跨合龙计算分析

重点研究架梁过程中主塔和锚固钢塔的塔顶水平位移、锚固钢塔的塔底弯矩以及合龙段轴力、弯矩等[8]，不同方案主塔和钢塔塔顶位移及锚固钢塔塔底弯矩、合龙段弯矩比较见表1。

边跨不同合龙时机对合龙段轴力的影响。

边跨合龙口位于第7、8对斜拉索之间，边跨合龙后、第8对斜拉索张拉前，温度变化对合龙段轴力影响显著。E方案边跨合龙至张拉第8对斜拉索之间的时间间隔最短（约7 d），选择温度较为稳定的期间合龙，可将升降温控制在5 ℃的范围内;其他方案，边跨合龙至张拉第8对斜拉索之间的时间间隔40 d以上，期间温度变化按升降温20 ℃取值[9]。对五种不同方案分别在边跨合龙后、第8对斜拉索张拉前进行升降温计算，并结合施工过程分析，研究不同合龙时机对合龙段轴力的影响，见表2所示。

3.1.3 边跨合龙最佳时机

从表1、表2可以看出，五种不同合龙时机对主塔和锚固钢塔的塔顶水平位移、锚固钢塔的塔底弯矩等影响不大，主塔塔顶水平位移最大值、锚固钢塔塔顶水平位移最大值、锚固钢塔塔底弯矩最大值差别不大;但方案E的合龙段弯矩和拉力最大值远远小于其他几个方案，对合龙段受力最有利。因此，边跨合龙最佳时机是第七对斜拉索张拉后进行合龙。

3.2 锚跨合龙关键技术

3.2.1 锚跨合龙方案简介

根据总体施工方案，过渡斜拉桥及主缆安装施工过程中，搭设支架、现浇锚跨混凝土箱梁，并在锚跨与主缆锚固段之间预留合龙口3，主缆安装完成后、吊索安装前进行锚跨合龙口3施工。全桥东、西两岸各一处锚跨合龙口，合龙方案有两种：

方案一：两端锚跨同步合龙：

主缆安装完成后，在辅助墩P12设置临时纵向约束，限制主梁的纵向位移;然后安装合龙口劲性骨架，施工锚跨合龙口3，锚跨预应力张拉完成后，释放辅助墩临时纵向约束。

方案二：两端锚跨分步合龙：

主缆安装完成后，先在一端辅助墩处设置临时纵向约束，施工锚跨合龙口，张拉锚跨预应力后，释放辅助墩临时纵向约束;然后在另一端辅助墩设置纵向约束，进行锚跨合龙口施工。以先合龙西岸锚跨，再合龙东岸锚跨为例。

两种合龙方案，辅助墩与主梁纵向约束后，温度荷载对结构体系的影响不同，下面具体分析温度升降变化对结构的影响。考虑到合龙口施工时间30～45 d，按照整体升温、降温15 ℃对结构进行检算。锚跨合龙施工方法与常规的连续梁合龙施工方法相同，这里不再赘述。

3.2.2 两端锚跨同步合龙方案分析

两端辅助墩与主梁纵向约束前，空缆状态下主缆自重产生的拉力43 720 kN，作用在主缆锚固段端部，其水平分力（36 298 kN）由主梁承受;此时辅助墩对主缆锚固段为竖向支撑、纵向可滑移的约束，辅助墩顶的荷载只有竖向压力，没有水平力。

升降温15 ℃辅助墩反应见表3所示。升温时主梁伸长受辅助墩约束，主缆锚固段不能自由延伸，对辅助墩顶产生水平推力（向锚跨方向）;空缆状态下的主缆是柔性构件，可通过自身变形和位移协调进行平衡，升温后主缆变长、索力减小，主缆索力的变化通过主缆锚固段最终作用在辅助墩顶。降温时主梁收缩受辅助墩约束，辅助墩顶承受主梁收缩产生的水平力（向主塔方向）;而降温后主缆变短，主缆张力增大，增大的水平力通过主缆锚固段最终作用在辅助墩顶。

从表3可以看出，两端锚跨同步合龙方案，在升降温15 ℃的情况下，辅助墩顶承受的最大水平推力值近55 000 kN，墩身混凝土拉应力远远超过允许值，将导致结构破坏，因此同步合龙方案不可行。

3.2.3 两端锚跨分步合龙方案分析

对整体进行升降温15 ℃的温度作用，从计算结果来看，P12辅助墩承受的水平推力最大，其水平推力为2 379 kN，墩身最大压应力5.45 MPa，不产生拉应力，满足结构承载力要求。

西岸锚跨合龙后，解除P12墩与主梁的纵向约束，再进行东侧锚跨合龙。模型中辅助墩与主梁进行纵向位移耦合约束，删除P12与主梁的纵向位移耦合约束，P11边墩和P13桥塔以及P12辅助墩与主梁仅竖向支撑作用，激活东岸侧锚跨合龙段。对整体模型进行升降温15 ℃的温度作用，从计算结果看，辅助墩承受的水平推力最大，其水平推力为2 642 kN，墩身最大压应力5.87 MPa，不产生拉应力，满足结构承载力要求。

此外，根据升降温15 ℃的计算结果，结构体系其他参数情况如下：混凝土桥塔不出现拉应力，最大压应力满足规范要求;斜拉索索力安全系数均大于2.5，满足规范要求;加劲梁的应力均在控制标准值范围内。

综上所述，两端锚跨应采用分步合龙的施工方案。

4 总结

鹅公岩轨道大桥的合龙施工，需要根据成桥目标进行模拟分析，设计科学合理的方案，才能达到设计成桥状态要求，同时确保施工过程结构安全。鹅公岩轨道大桥涉及主梁边跨、主跨跨中及锚跨等不同部位分阶段合龙，对每一次合龙，都需要进行详细模拟计算，分析不同合龙方案对结构体系的影响。拟定5种不同的边跨合龙时机对结构进行计算分析，第7对斜拉索张拉后进行边跨合龙，可使合龙段达到最佳受力状态，并使成桥状态计算结果达到设计理想目标;通过分析计算升降温对结构体系的影响，确定两端锚跨分步合龙的施工方案。通过多阶段的合龙分析，鹅公岩轨道大桥主梁线形满足设计要求，应力均在可控范围内，没有出现结构受损或破坏的现象。

参考文献

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[2]王同民.桃花峪黄河大桥主桥工程上部结构施工关键技术[J].施工技术，2012（3）：73-77.

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[5]李国强.大跨径悬索桥钢箱梁吊装施工监控研究[D].重庆：重庆交通大学，2017.

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