疊合梁斜拉橋施工步驟優(yōu)化

(華南理工大學(xué) 廣東 廣州 510641)

珠海市洪灣水道主航道斜拉橋是橋跨布置為(73+162+500+162+73)m 的雙塔雙索面疊合梁斜拉橋，全長970 米。主梁采用鋼-混凝土疊合梁，疊合梁總長970m，鋼梁部分包括縱梁、橫梁、小縱梁、壓重箱及過渡梁、錨拉板、鋼錨梁、鋼牛腿及預(yù)埋件等組成。

圖1 洪灣水道主航道橋總體布置(單位：m)

在采用兩根工字鋼主縱梁以及橫梁組成梁格系，使用剪力釘把工字鋼上翼板和混凝土板結(jié)合起來的疊合梁斜拉橋中，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的施工步驟為：

(1)利用散拼或者整體吊裝的方式將新節(jié)段的鋼梁拼接在已有梁端上；

(2)架設(shè)好斜拉索，并進(jìn)行第一次過程張拉；

(3)用剪力釘將預(yù)制混凝土板和梁格系結(jié)合起來；

(4)澆筑濕接縫；

(5)待濕接縫達(dá)到強(qiáng)度要求后，進(jìn)行第二次過程張拉；

(6)吊梁機(jī)前移，準(zhǔn)備起吊下一節(jié)段。

圖1 雙節(jié)段施工流程

需要明確的是，第一次過程張拉具有減小由于新拼梁段的自重引起已有梁段的應(yīng)力增大的作用，優(yōu)化了施工階段的主梁應(yīng)力，且由于組合截面沒有形成之前，裸鋼梁的剛度較小，可以通過第一次過程張拉調(diào)整線形。而只有當(dāng)濕接縫澆筑完并達(dá)到強(qiáng)度要求后，鋼結(jié)構(gòu)和混凝土才真正意義上的結(jié)成整體，此后才能進(jìn)行第二次過程張拉，使混凝土板整體受壓。吊梁機(jī)前移和第二次過程張拉的次序不應(yīng)該反過來，否則可能會(huì)引起混凝土板受拉開裂。從以上可以看出：第一次過程張拉的必要性以及第二次過程張拉前后的施工步驟具有嚴(yán)格的施工順序，由此保證主梁的施工安全。實(shí)際施工中，常常需要采取一定的措施加快工程進(jìn)度，從疊合梁斜拉橋的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工步驟不難知道，濕接縫的澆筑以及達(dá)到強(qiáng)度要求所耗用的工期是比較長的，而且每一個(gè)節(jié)段都需要挪移吊機(jī)也是需要耗費(fèi)時(shí)間的，為了縮短工期，本文提出了兩個(gè)節(jié)段同步施工作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工序的方法，如圖1所示。

在采用雙節(jié)段施工流程的時(shí)候，為保證施工過程的安全，應(yīng)重點(diǎn)考慮站位橫梁的承載能力是否滿足吊機(jī)由于起吊距離的加大帶來的支點(diǎn)反力的增大，以及二次張拉的延后是否對(duì)已完成節(jié)段的混凝土受力不利這兩種情況。

一、橫梁驗(yàn)算與吊機(jī)站位

為了增強(qiáng)架梁吊機(jī)的起吊距離，理應(yīng)將吊機(jī)的前支點(diǎn)安裝在最外側(cè)的橫梁上，但由于該橫梁上的混凝土為下一節(jié)段拼裝完成后才澆筑，因此橫梁能否通過驗(yàn)算是個(gè)問題。若未能通過驗(yàn)算，吊機(jī)務(wù)必后退至下一段的橫梁上。對(duì)裸的鋼橫梁進(jìn)行建模(如圖2所示)，吊機(jī)參數(shù)如表1所示：

表1 吊機(jī)參數(shù)

圖2 裸鋼橫梁計(jì)算模型

圖3 吊機(jī)前支點(diǎn)最大反力作用下裸橫梁應(yīng)力圖

圖4 吊機(jī)后支點(diǎn)最大反力作用下裸橫梁應(yīng)力圖

由上述建模計(jì)算結(jié)果可知：吊機(jī)站位裸橫梁時(shí)應(yīng)力過大，因此需要站位已經(jīng)澆筑濕接縫的鋼橫梁上。即吊機(jī)在施工時(shí)不能站在最外側(cè)的橫梁上，必須往后退到下一段橫梁。

二、雙節(jié)段施工應(yīng)力狀態(tài)

施工階段鋼梁最大拉應(yīng)力為119MPa，最大壓應(yīng)力為166 MPa，均滿足要求。

圖5 施工階段鋼梁應(yīng)力包絡(luò)圖(MPa)

施工階段混凝土最大拉應(yīng)力為1.96MPa，最大壓應(yīng)力為11.4MPa，均滿足要求。

可以看出，雙節(jié)段法施工步驟下，前面已完成的混凝土的確會(huì)出現(xiàn)一定程度的拉應(yīng)力，但都在允許的范圍值之內(nèi)，因此該施工步驟是可行的。

圖6 施工階段混凝土應(yīng)力包絡(luò)圖(MPa)