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1、不等跨斜拉桥钢混组合梁施工方法比选马培祥摘要： 钢- 混组合梁斜拉桥具有造型美观、结构重量轻等优点，被广泛地应用于桥梁建设中。如何把繁杂的施工程序简化，并采用安全、经济、可行的方法安装是值得桥梁技术人员思考的重要问题。本文通过对斜拉桥不等跨钢- 混组合梁施工方法比选，阐述了支架滑移法大节段施工的优点。Abstract ： The steel-concrete composite beam cable-stayed bridge has the advantages of beautiful shape and light weight， so it is widely used in the
2、bridge construction. How to simplify the complex construction procedures and use safe， economical and feasible installation method is an important issue worthy of bridge technical staff thinking about. In this paper， the advantages of the large section construction of the support slippage method are
3、 expounded by comparing the construction methods of the unequal cable-stayed bridge. 關键词：斜拉桥；钢 -混组合梁；大节段；支架滑移Key words： cable-stayed bridge；steel-concrete composite beam；large section ；support slippage ：U448.27 ：A ：1006-4311（2017）15-0112-03 0 引言钢-混组合梁是斜拉桥典型的主梁形式，常见桥面吊机悬拼施工方法，属于逐个节段安装、挂索的方法。本文就所施工的工程
4、实例为对象，对单一节段与大节段施工进行比选、对不同安装方案进行比选，分析在本工程条件下应采取的最优施工方法。1 工程概况新沂市北京路大桥横跨沭河，主桥为（100+87）m独塔双索面不等跨钢 -混组合梁斜拉桥，塔梁墩固结体系，桥宽40.1m。主梁采用钢 - 混凝土组合梁双钢箱主肋断面，一个钢梁节段由2 道钢主梁、 2 道钢横梁、 4 道钢托梁和 6 道小纵梁等单件组成（钢梁节段如图1），共 21 个节段，最大节段长9m 、重 120t ；钢梁上方安装 25cm厚的预制混凝土桥面板，每节段6 块，桥面板之间为现浇湿接缝；因两跨不等，边跨711 号段设压重块，压重量220kN/m 。桥梁总体布置如图
5、 2。桥梁所处的沭河是不通航河道，水深26m ，水面宽度 310m ，水位受季节性上游变化较大。2 成桥方法比选2.1 设计成桥程序设计成桥程序为索塔施工完成后，对称同步施工主、边跨16 号段，再施工边跨 710 号段并安装配重完成边跨合龙，然后逐段施工主跨711 号段完成主跨合龙，可概括为“先塔后梁、梁索同步”。每节段的施工顺序为：钢梁安装就位主梁连接焊接安装桥面板浇筑湿接缝湿接缝混凝土养护张拉前一节段梁段预应力挂设本节段斜拉索张拉本节段斜拉索。由此可知，实际施工段为 14 个，每个施工段又分为8 道工序。分析以上施工程序并结合施工场地条件，可总结三个特点：一是每节段施工工序相似、繁杂、耗时
6、多；二是主、边跨施工并非完全同步，施工作业面有闲置；三是钢梁安装是本工程施工难点。2.2 大节段施工根据以上前两个特点，我们提出把成桥程序优化为“塔梁同步、先梁后索”，即大节段施工，将非常有利工期的缩短。塔梁同步为塔梁结合段施工后，同步施工索塔和安装钢梁、安装桥面板、施工湿接缝、预应力等；先梁后索为大节段梁段和索塔完成后再逐道挂设并张拉斜拉索。这样不但可以利用索塔施工时间安装钢梁，也可节省单个节段施工时混凝土养护期。“先塔后梁、梁索同步”的设计目的是通过逐节段安装、挂索，逐步成桥，使成桥过程梁的内力梯度变化，钢梁压应力、混凝土桥面板的拉应力以及斜拉索最大应力在安全可靠的范围内。为了保证在梁索内
7、力允许的范围内实现该优化目标，我们与设计方充分论证，最终确定为主、边跨各分为两个大节段施工，即 16 号段合并为第一大节段，其余节段合并为第二大节段，实际施工段由原来的 14 个减少为 2 个。2.3 效果对比2.3.1 工期对比按小节段施工时，塔柱10 个节段和上横梁的施工周期共88 天，每个小节段 8道工序的施工周期共15 天，14个节段共 210天，两项合计 298 天。采用大节段施工后，塔柱施工时间不再计算，第一个大节段钢梁安装后即安装桥面板，紧后施工桥面板湿接缝、挂拉斜拉索，施工周期105 天。第二个大节段在第一大节段钢梁安装完成后即开始施工，在第一个大节段施工完成时已完成钢梁安装、
8、桥面板安装、预应力穿束以及湿接缝钢筋等可以完成的工作，在完成两第大节段的钢梁对接后再完成剩余工作，施工周期65 天。两个大节段合计170天。由此可见，优化为大节段施工后，工期由原来的298 天减少为 170 天，减少了128 天，效果显著。引申而言，假如本桥主、边跨跨度相等均为100m ，每跨各有 11 个节段，则小节段施工的实际施工段为11 个，小节段施工工期应为253天，优化为大节段施工后可节省83 天，工期优化的效果有所降低。2.3.2 成本对比若按小节段施工，在一个15 天的周期内，钢结构吊装班组、桥面板安装班组、钢筋班组、斜拉索班组等不能够连续施工，一直处在干干停停的状态，无形中增加
9、了劳动力成本，而采用大节段施工后，各班组均能实现连续施工，有效降低了劳动力成本。另外，工期缩短后，也可节省机械设备、周转材料等成本支出。2.3.3 成桥效果影响本桥成桥效果的参数有很多，如结构刚度、梁段的重量、斜拉索拉力、拉索的非线性、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等。现在一般采用自适应控制法进行施工控制，是“预告-测量- 修正- 再预告”的循环过程。小节段施工时桥面施工荷载不稳定、混凝土的收缩徐变不一致、温度变化大等，这些因素都会使预告数据出现偏差，对成桥效果控制不利。而采用大节段施工后，桥面荷载固定，湿接缝混凝土采用一次性浇筑，相似性高，温度稳定，对施工控制预告较为有利。经监控单
10、位实测，最终成桥后的单根斜拉索最大极限索力误差为 5.6%，且平均索力仅超过设计均值的1.8%；成桥时主梁线形平顺，最大高程误差 11mm ；主梁和索塔应力实测值均在设计和规范允许范围内。成桥效果非常理想。3 主梁施工方法比选3.1 跨墩龙门吊安装方案该方案是在设计钢梁下方河道中搭设支架，桥梁两侧搭设龙门吊走行轨道，塔柱两侧各安装一台160t 跨墩龙门吊，钢梁单元件进场后，在桥梁后方河岸上的拼装场利用龙门吊把单元件拼装成小节段，然后用龙门吊吊梁安装。该方案需投入 680m走行轨道及其支架、 2 台龙门吊以及钢梁安装支架。优点：龙门吊施工灵活，在钢梁节段就位时，可以任意调整钢梁空间位置，同时可以
11、兼顾材料卸车、单元件组装和桥面板安装。缺点：投入的走行轨道及其支架、2 台龙门吊费用较高，不经济。3.2 浮吊吊装方案因沭河不通航，浮吊需汽运至桥位处再拼装，钢梁在岸边的拼装场拼装成梁段后，由运梁船将钢梁节段水运至安装位置附近，再由浮吊吊装至钢梁安装支架上。本方案需投入浮吊、运梁船和钢梁安装支架。优点：无需搭设钢栈桥和轨道支架。缺点：沭河水位不稳定，如遇旱季则无法使用；因拼装场地在河岸，需要将河床岸边区域挖深后方可使用。3.3 支架上散拼方案因本桥桥面较宽，需要沿桥梁两侧搭设钢栈桥，吊车立于钢栈桥上吊装单元件直接在支架上拼装成钢梁节段。本方案需投入680m钢栈桥、 2 台吊车以及钢梁安装支架。
12、优点：单元件直接拼装时，最大起重量仅26t ，较易实现。缺点：需搭设两侧钢栈桥，成本较高；在安装支架上直接拼装，拼装质量难以保证。3.4 桥面吊机悬拼方案本方案需在桥面上安装2 套桥面吊机，钢梁在拼装场组成节段后，用运梁船水运至桥面吊机下方，由桥面吊机吊梁至安装位置，临时锁定后焊接梁段对接环口。优点：本方案无需搭设梁下安装支架，较经济。缺点：水运的困难同浮吊吊装方案；无法实现大节段安装，即使按梁索同步方案也需要每节段都安装、拆除桥面吊机，因为桥面吊机所占位置影响了桥面板安装。3.5 支架滑移方案综合以上方案的共同特点是无论上述哪种成桥程序，哪种安装方案，钢梁就位后都需要在稳固的状态进行焊接，这
13、就需要搭设钢梁安装支架。由此可以想到在该支架上设置滑道，单元件组装成钢梁节段后，利用设置在结合段的卷扬机牵引节段滑移安装就位。该方案的优点是利用既有安装支架，无需增加龙门吊轨道支架、龙门吊和两侧钢栈桥等高投入设施。该方案描述如下。3.5.1 安装支架和滑道设置在每个节段设置 4 个支墩做为支点，相邻两节段钢梁共用两个支墩，1 号梁段后端与结合段共用结合段支架作为支撑，末段梁段前端直接靠支座支撑。支墩顶部布置滑道梁、施工平台、拼装区胎架支撑结构、纠偏结构等。大节段施工时，钢梁、桥面板、湿接缝等荷载均要作用于安装支架上，经计算，一个钢管支墩采用 4 根 529mm 10mm 的螺旋钢管，顶部采用H
14、488型钢作为分配梁与钢管焊接，形成支墩的截面为3m 3m ，其上安装滑移轨道，轨道外侧在分配梁上安装 100t 千斤顶，以调整钢梁各支点高程。如图3、图 4。3.5.2 钢梁节段滑移施工滑移轨道顶面用角钢作为侧向限位，电动卷扬机、滑车组和钢丝绳作为牵引系统，4 个 100T重物移运器作移动支承，组装完成的钢梁节段落梁于重物移运器上用马板固定，牵引点位于主纵梁腹板上方的面板上，在结合段上布置2 台同步电机控制的低速电动卷扬机同时同向牵引，从主桥边墩向塔柱方向滑移钢梁节段。节段滑移到位后停车，落梁到分配梁上的8 个钢支墩上，落梁高度约30mm ，采用支墩处 4 个 100t 液压千斤顶调整單个节
15、段的线形、标高以及与上一节段对接端口的间隙和错边量，落梁完成后移出重物移运器。3.6 安装方法比较综合分析以上五种安装方法，各有特点，从安全、质量、成本、进度等四个方面进行对比，如表1，按单项 15 分计算，经对比，支架滑移法是最优方案，实际施工效果证明该方法安全可靠、经济合理。4 结束语本桥钢 - 混组合梁因设置了斜拉索又不等跨，因而与其它钢-混组合梁不同，施工程序也不相同，确定施工方法时应结合桥梁特点、环境场地因素等综合分析选定最优方案，希望本文能为以后类似桥梁施工提供借鉴。参考文献：1 陈明宪 . 斜拉桥建造技术 M. 北京：人民交通出版社， 2004. 2 杜振华 . 大跨度斜拉桥钢 - 混结合梁组合效应研究 D. 成都：西南交通大学，2009. 3 谭鑫波 . 组合梁斜拉桥参数敏感性分析与施工控制D. 成都：西南交通大学，2010. 4 孙旭阳 . 钢混组合梁斜拉桥施工技术及质量控制分析J. 交通世界， 2016（18）：110-111. 5 刘翠云，黄辉，毛伟琦 . 摩洛哥布里格里格河谷斜拉钢- 混凝土组合梁建造技术J. 交通科技， 2016（2）：53-55. - 全文完 -
