斜拉橋塔梁同步施工與控制技術(shù)研究

易璋

摘要：針對某斜拉橋工程實(shí)際情況，在分析其同步施工可行性的基礎(chǔ)上，提出同步施工控制要點(diǎn)和方法，包括線型控制、索力控制、應(yīng)力控制位移控制等，為這一施工方式的推廣應(yīng)用提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；塔梁同步施工；施工控制

1.工程概況

某橋梁主橋采用三跨預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，雙塔和雙索面形式，半漂浮斜拉橋。其中，主梁截面呈 形，為典型的雙向體系；主塔結(jié)構(gòu)呈寶石形，包括兩個橫向系梁。因多方面原因的影響，使兩岸進(jìn)度相差近6個月。為有效減小進(jìn)度上的差異，決定在對8#墩對應(yīng)的1#-9#節(jié)段進(jìn)行施工時，采用塔梁同步方式。

2.同步施工的可行性研究

對斜拉橋而言，它是由拉索、塔和梁組成的典型高次超靜定體系。當(dāng)設(shè)計(jì)人員確定了成橋狀態(tài)后，如果選定施工方法，則可選擇和這一方法適應(yīng)的狀態(tài)。針對不同方法，有與之相適應(yīng)的狀態(tài)。其中，關(guān)鍵在于狀態(tài)差異，這是因?yàn)椴町惸軟Q定實(shí)際狀態(tài)能否達(dá)到預(yù)期。對此，在分析過程中，要建立不同的有限元模型，通過計(jì)算對采用同步施工方法是否可行進(jìn)行對比。

2.1成橋索力的對比

在斜拉橋中，拉索為承重構(gòu)件，而索力則是影響成橋時主梁實(shí)際應(yīng)力重要因素。索力滿足要求與否對成橋狀態(tài)是否合理有直接影響。研究表明，這兩種施工方式都不會對索力造成太大影響，和主塔鄰近的短索，其索力受到的影響相比最大，但只有3.3kN，不及索力0.5%?？梢姡捎猛绞┕し绞讲粫Τ蓸蛩髁υ斐商笥绊?。

2.2成橋線型的對比

主梁線型可綜合衡量出能否達(dá)到理想的成橋狀態(tài)。為使成橋狀態(tài)達(dá)到預(yù)期，在節(jié)段施工中可提供不同預(yù)拱度來實(shí)現(xiàn)。研究表明，這兩種不同的施工方式對應(yīng)的預(yù)拱度差值都小于4mm?？梢姡捎猛绞┕し绞讲粫€型造成太大影響。

2.3主梁應(yīng)力的對比

主梁的應(yīng)力與成橋之后的實(shí)際運(yùn)營狀態(tài)有直接關(guān)系，是成橋狀態(tài)達(dá)到預(yù)期的重要指標(biāo)。研究表明，對大部分節(jié)段而言，其應(yīng)力沒有明顯差別。少數(shù)節(jié)段雖然存在差別，但都不超過0.001MPa。因此，采用同步施工方式不會對主梁應(yīng)力造成太大影響。

2.4主塔應(yīng)力位移的對比

1#、2#索均錨固于上橫梁以下，索力不會對塔支位移與應(yīng)力造成太大影響。然而，在塔支實(shí)現(xiàn)橫向聯(lián)系以前，豎向及橫、順橋向上的分力會對底面應(yīng)力與順、橫橋向上的位移造成較大影響，嚴(yán)重時會產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。

2.5塔支底面應(yīng)力的對比

因3#-9#索均錨固于上橫梁以上，所以張拉索力對其底面應(yīng)力有很大的影響。除此之外，采用同步施工方式時，壓應(yīng)力儲備往往相對較小，同時會對應(yīng)力安全帶來負(fù)面影響。通過模擬和計(jì)算可知，采用同步施工方式時，底面壓應(yīng)力不低于0.2MPa，還沒有產(chǎn)生拉應(yīng)力。但采用非同步施工方式時，應(yīng)力達(dá)到1.21MPa以上，可能產(chǎn)生拉應(yīng)力。

2.6順橋向位移的對比

因邊跨索力一旦張拉不對稱，會造成塔支產(chǎn)生順橋向位移。通過模擬和計(jì)算可知，采用同步施工方式時，順橋向上塔支最大位移產(chǎn)生于9#索的張拉過程中，數(shù)值為4.8mm；采用非同步施工方式時，順橋向上塔支最大位移數(shù)值為2.5mm。若只從計(jì)算數(shù)值看，這兩種施工方式對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果并沒有太大的差別，而且均處于理想狀態(tài)。

3.同步施工控制技術(shù)

3.1主梁線型的施工控制

對于主梁線型，在施工控制中應(yīng)通過對預(yù)拱度和拉索張拉索力等的調(diào)整來控制所處節(jié)段實(shí)際標(biāo)高。因拉索進(jìn)行第三次張拉時，拉索直接作用于斜拉橋主梁，通常將完成這一次張拉時的主梁實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)作為基準(zhǔn)。為有效消除標(biāo)高及索力受溫度因素的影響，需要對張拉過程中的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，明確溫度要求，需要在氣溫相對穩(wěn)定的時刻進(jìn)行施工。從各節(jié)段完成第三次張拉后實(shí)際標(biāo)高數(shù)據(jù)可以看出，標(biāo)高的誤差不超過18mm，符合施工精度方面的要求。

3.2拉索索力的施工控制

各節(jié)段的施工均應(yīng)對索力予以全過程監(jiān)視，因拉索第一次和第二次張拉均作用于掛籃，此時需要將控制標(biāo)高作為核心，犧牲一定索力的精度，但實(shí)際誤差要控制在10%以內(nèi)。而第三次張拉則作用于主梁，在控制索力時應(yīng)同時考慮到標(biāo)高。通常索力誤差不得超過5%。從實(shí)測結(jié)果中可以看出，拉索索力精度被有效控制，實(shí)際誤差小于5%。

3.3主梁應(yīng)力的施工控制

施工中，應(yīng)對主梁上的關(guān)鍵截面實(shí)施應(yīng)力實(shí)時監(jiān)測。為有效消除因收縮徐變與傳感器漂移等造成的影響，在測試過程中需要進(jìn)行工況前測試與工況后測試，將兩個工況間讀數(shù)發(fā)生的變化扣除，保證測試結(jié)果準(zhǔn)確性與可靠性。在主梁上，共設(shè)置9個斷面，1個斷面設(shè)置11個測試傳感器。

3.4主塔應(yīng)力與位移的施工控制

為保證塔支應(yīng)力與位移均可以得到良好控制，使結(jié)構(gòu)整體處于安全狀態(tài)，符合規(guī)范的相關(guān)要求，需要在施工中采用以下控制措施。

3.4.1以原設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，在和上橫梁以上相距10m的位置設(shè)置1排橫向支撐，單個橫向支撐應(yīng)具備至少1000kN的預(yù)推力，一般每排設(shè)置2個。這樣能有效加強(qiáng)塔支之間的橫向聯(lián)系。

3.4.2在上塔柱和上橫梁頂面相交處設(shè)置應(yīng)力傳感器，對應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確保上塔柱處于安全狀態(tài)，應(yīng)力與規(guī)范要求相符。

同步施工中，塔支底面應(yīng)力與頂端位移的實(shí)測結(jié)果如表1所示。可以看出，底面應(yīng)力的最小值為1.13MPa，橫、順橋向上的最大位移分別為6.0mm和8.0mm，和采用非同步施工方式時的情況基本吻合。這樣除了能對塔支的應(yīng)力進(jìn)行有效控制，防止破壞發(fā)生，還能保證施工精度。

4.結(jié)束語

同步施工是一項(xiàng)不拘泥于傳統(tǒng)方法的新措施，經(jīng)以上計(jì)算分析與實(shí)踐可以看出：（1）采用同步施工方式時，對主梁進(jìn)行施工控制可完全按照常規(guī)方法實(shí)施。在成橋之后，不會對內(nèi)力、索力與主梁的線型造成太大影響，可達(dá)到預(yù)期的成橋狀態(tài)。（2）采用同步施工方式時，對主塔造成的影響明顯大于對主梁造成的影響?；诖?，需要在實(shí)際施工中以實(shí)際情況為依據(jù)，采取有效措施加強(qiáng)主塔之間的橫向聯(lián)系，提高整體剛度，保證主塔的垂直度、頂端位移及最不利截面實(shí)際壓應(yīng)力均可得到有效的施工控制。（3）值得一提的是，采用同步施工方式時，可增設(shè)施工平臺，這樣能有效縮短工程周期，起到降低成本的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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