斜拉體系加固大跨徑箱梁橋關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

王來永，張勁泉，武俊彥，徐剛年

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088；2.山東交通學(xué)院 交通土建工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250357)

0 引言

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土(Prestressed Concrete，PC)箱梁橋是我國應(yīng)用最為廣泛的橋型之一，受限于20世紀(jì)末期國民經(jīng)濟(jì)條件和未能充分預(yù)計(jì)其后交通量暴發(fā)式增長，以及受當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)理念和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)影響，我國早期建造的此類橋梁較為普遍地出現(xiàn)了開裂和跨中下?lián)系炔『1-4]。目前，部分橋梁采取增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力、加厚腹板、粘貼鋼板和粘貼復(fù)合纖維等措施進(jìn)行加固后，仍沒有徹底控制住其開裂和下?lián)系陌l(fā)展，在穩(wěn)定一段時(shí)間后又不同程度地出現(xiàn)了新的下?lián)虾烷_裂[5-9]。為解決大跨徑PC箱梁橋目前存在的問題，本研究對(duì)斜拉體系加固方法進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究，最后將研究成果進(jìn)行了實(shí)體工程應(yīng)用。

1 斜拉體系加固大跨徑箱梁橋設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法

斜拉體系加固大跨徑PC箱梁橋是通過新增橋塔、斜拉索、索梁傳力裝置托梁、托架等對(duì)原主梁提供彈性支撐，來減小控制斷面彎矩和剪力荷載效應(yīng)。該加固方法中，不僅新老結(jié)構(gòu)協(xié)同受力模式復(fù)雜，而且新增斜拉索在很大程度上改變了原超靜定結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力和應(yīng)力分布，因此與大跨徑橋梁的設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法存在很大不同。新增橋塔與原橋墩及主梁間的連接方式對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響很大，主要連接方式有塔墩梁固接、塔墩固接、塔梁固接和塔梁分離等方式。通過對(duì)各連接方式受力分析認(rèn)為，宜盡量避免塔與主梁間的固接。對(duì)于新增樁基生根的索塔，可采用與連續(xù)梁橋墩固接，但應(yīng)與剛構(gòu)橋墩分離?？傮w而言，分離式的連接方式受力更明確清晰但造價(jià)高，采用固接方式受力較復(fù)雜但造價(jià)低[10]。

1.1 斜拉加固布索方式優(yōu)化

斜拉加固的拉索布置需綜合考慮拉索根數(shù)、索力大小、拉索錨固位置及橋塔高度等因素[11]。布索一般通過試算方式確定，但需耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力。因此，本研究基于多島遺傳算法(Multi-island Genetic Algorithm，MIGA)開發(fā)了專用的優(yōu)化軟件，優(yōu)化目標(biāo)以主梁主拉應(yīng)力最小為原則，首先確定拉索根數(shù)、索力大小、錨固區(qū)域和塔高，再通過局部調(diào)整確定布索方式[12-13]。研究表明，在不改變?cè)瓨蚝奢d的情況下，拉索根數(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)受力性能影響較大，根數(shù)越多，主梁最大主拉應(yīng)力會(huì)越小，拉索索力越均勻平緩；布索位置顯示錨固點(diǎn)均集中在1/3～1/4跨處；3根拉索與4根拉索計(jì)算結(jié)果幾乎一致，與2根拉索差別不大，因此就工程而言宜設(shè)2～3根。

1.2 主梁超限應(yīng)力分布及拉索張拉應(yīng)力控制

受諸多因素影響，準(zhǔn)確模擬橋梁的實(shí)際受力狀態(tài)及應(yīng)力分布情況非常困難。組合工況下，將截面正應(yīng)力及主應(yīng)力與控制值進(jìn)行對(duì)比，以確定實(shí)際的應(yīng)力重點(diǎn)控制區(qū)域，并對(duì)該區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)控，分析拉索張拉對(duì)重點(diǎn)控制區(qū)域的應(yīng)力影響。研究表明，加固后墩頂截面上緣壓應(yīng)力和主壓應(yīng)力等增加比較多，應(yīng)進(jìn)行控制；墩頂與跨中截面頂板中孔道面積及壓漿質(zhì)量對(duì)截面有一定削弱。拉索靜力允許應(yīng)力值可以采用公路矮塔斜拉橋拉索允許應(yīng)力值下限 [R]=0.5Rb；可通過積累運(yùn)營期新增拉索活載作用下的應(yīng)力幅值數(shù)據(jù)，進(jìn)一步確定合理的拉索允許應(yīng)力值。

1.3 斜拉體系加固PC箱梁橋縮尺模型試驗(yàn)研究

為驗(yàn)證上述理論研究成果，本研究采用1∶10縮尺模型對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。測試內(nèi)容主要有：①拉索張拉過程模擬試驗(yàn)；②使用階段模型試驗(yàn)及極限承載力試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)模型拉索張拉階段實(shí)測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)相比，二者應(yīng)力變化分布規(guī)律基本相同，實(shí)測值較理論值小，在往復(fù)張拉過程中，后張索對(duì)先張索最終應(yīng)力有一定影響；(2)在拉索張拉過程中，模型可較好地反映原橋結(jié)構(gòu)的受力變化，其變化規(guī)律可作為實(shí)橋施工監(jiān)控的參考；(3)斜拉索提供的彈性支撐大大改善了主梁受力過程，同時(shí)提高了主梁的彈性變形能力和承載能力；(4)張拉過程及破壞試驗(yàn)加載過程中，托架連接位置未出現(xiàn)明顯病害，托梁無明顯變形情況，說明該傳力方式較為合理可靠；(5)托梁未出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、大的面外變形；(6)斜拉加固后1/4截面的剪力極限破壞荷載有所增大，跨中和墩頂彎矩控制主梁破壞。

2 斜拉體系加固關(guān)鍵構(gòu)造設(shè)計(jì)及研究

斜拉體系加固大跨徑箱梁橋在理論上是有效方法，為達(dá)到預(yù)期理論效果需要可靠的構(gòu)造措施來保證力的傳遞和受力過程合理，本加固方法采取較多的新構(gòu)造措施[14]。

2.1 托梁、托架構(gòu)造方式

托梁可以采用變截面鋼托梁或箱形截面混凝土托梁兩種形式，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。鋼托梁具有自重輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但與混凝土主梁的結(jié)合處理較困難，同時(shí)要考慮穩(wěn)定性、焊接工藝是否可行及疲勞等問題；混凝土托梁自重大、效率較低，但與原梁結(jié)合及共同受力較易處理。因此綜合比選后優(yōu)先采用鋼托梁。

混凝土主梁和鋼托梁通過鋼托架連接。根據(jù)主梁錨固角不同，鋼托架分為長、短索托架，全焊結(jié)構(gòu)。鋼托梁與混凝土主梁間采用增加鋼墊板連接，長、短索鋼托架墊板尺寸分別為120 cm×510 cm×2 cm，120 cm×460 cm×2 cm。托架和鋼托梁間設(shè)置BLY100軟鋼襯板協(xié)調(diào)托架和鋼托梁間的變形差異。主梁和托架通過鋼墊板用高強(qiáng)螺栓連接。同時(shí)，在托架承壓板開孔，通過連接角鋼、高強(qiáng)螺栓與托梁形成構(gòu)造連接，其中長、短索鋼托架位置處托架與主梁連接螺栓的數(shù)目分別為105根和95根[15-18]。主梁錨固區(qū)連接構(gòu)造如圖1所示。鋼托梁與主梁間傳力裝置托架可采用混凝土整體錨固塊與調(diào)平塊組合和鋼托架兩種構(gòu)造方式。采用混凝土整體錨固塊與調(diào)平塊組合的方式，箱梁受力明確，托梁作用力通過支座傳遞到墊塊，再由墊塊傳遞到箱梁腹板。在施工方面，需植筋澆注墊塊混凝土，新混凝土與原箱梁混凝土之間的澆注質(zhì)量問題不易保證，鋼托梁與混凝土調(diào)平塊間穩(wěn)固性不易處理。采用鋼托架傳力的方式可以有效分散對(duì)原主梁的局部應(yīng)力，索力分布較均勻，但局部應(yīng)力分散構(gòu)造極為復(fù)雜；施工時(shí)，可以先施工鋼墊板、托架，最后將托梁固定在托架卡槽內(nèi)，整體施工質(zhì)量較易保證。因此綜合比選后優(yōu)先采用鋼托架。

圖1 主梁錨固區(qū)連接構(gòu)造Fig.1 Connection structure of main girder anchor zone

2.2 鋼托梁托架模型試驗(yàn)研究

為驗(yàn)證托梁托架構(gòu)造方式的合理性和測試其受力性能，進(jìn)行了相應(yīng)的1∶3大比例尺模型試驗(yàn)。利用室內(nèi)試驗(yàn)剪力墻作為加載反力架，將預(yù)制梁段固定在剪力墻上，拼裝托梁托架和張拉斜拉索。

試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)混凝土箱梁在對(duì)應(yīng)拉索設(shè)計(jì)索力P(下同)下受力良好；混凝土箱梁在1.5倍拉索成橋設(shè)計(jì)索力持荷期間，在左側(cè)出現(xiàn)一條1.5 m長的斜裂縫。(2)0.75P之前，托梁應(yīng)變較?。贿_(dá)到成橋設(shè)計(jì)索力P時(shí)，測點(diǎn)懸臂根部應(yīng)變最大，此時(shí)托梁仍處于彈性變形階段；1.5P～1.75P時(shí)，托梁下翼緣變截面處最先發(fā)生塑性變形，超過屈服應(yīng)變；2P后，下翼緣測點(diǎn)均超過屈服應(yīng)變；2.5P時(shí)，下翼緣測點(diǎn)、上翼緣測點(diǎn)超過屈服應(yīng)變，表明屈服區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大。(3)0.75P之前，托架應(yīng)變普遍較?。患虞d到成橋索力2.5P時(shí)，測點(diǎn)應(yīng)變值均未達(dá)到屈服應(yīng)變，說明托架具有很大的承載潛力，可滿足要求。(4)不平衡力加載試驗(yàn)工況下，在右側(cè)單側(cè)超過成橋設(shè)計(jì)索力10%的不平衡張拉力的情況下，結(jié)構(gòu)能夠保持良好的受力狀態(tài)；荷載由P至1.1P時(shí)，托梁、托架各測點(diǎn)應(yīng)力和位移均未出現(xiàn)異常。(5)托架、定位鋼板與混凝土箱梁之間無明顯錯(cuò)動(dòng)，托架錨固性能良好。

2.3 滑動(dòng)索鞍模型試驗(yàn)研究

對(duì)于聯(lián)長較長的連續(xù)結(jié)構(gòu)箱梁，在溫度作用下橋梁軸向變形量很大，在斜拉索力作用下，塔根部附加彎矩非常大，為克服這一不利荷載效應(yīng)，特設(shè)計(jì)滑動(dòng)索鞍釋放一部分位移，來減小根部附加彎矩?；瑒?dòng)索鞍借鑒懸索橋的索鞍原理，結(jié)合斜拉橋的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為驗(yàn)證滑動(dòng)索鞍的力學(xué)性能和長期可靠性進(jìn)行了模型試驗(yàn)，對(duì)索鞍的靜力性能(對(duì)稱加載工況和偏載工況)、滑動(dòng)臨界阻力和30 a循環(huán)長期可靠性能等進(jìn)行了試驗(yàn)研究?；瑒?dòng)索鞍的主要構(gòu)造如圖2所示。

圖2 滑動(dòng)索鞍構(gòu)造(單位：cm)Fig.2 Structure of sliding cable saddle (unit: cm)

試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)對(duì)稱加載工況下，鞍體危險(xiǎn)截面最大應(yīng)力不超過材料(ZG270-480H)的屈服強(qiáng)度σs，鞍體未被破壞和發(fā)生塑性變形，鞍體性能符合設(shè)計(jì)要求。(2)索鞍的滑動(dòng)性能測試(不平衡趨勢(shì))工況下，試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，索鞍的滑動(dòng)趨勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)兩端索力的調(diào)節(jié)，驗(yàn)證了滑動(dòng)索鞍的構(gòu)造設(shè)計(jì)是合理的；滾動(dòng)過程中，滾軸的滾動(dòng)協(xié)調(diào)，沒有發(fā)生滾軸脫空及滾動(dòng)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。(3)索鞍的滑動(dòng)臨界阻力測試，通過測試得到不同工況下的臨界阻力數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到摩擦系數(shù)為0.012左右，表明索鞍的滑動(dòng)副(滑動(dòng)底板、滾軸、索鞍體)具有良好的滑動(dòng)性能，滿足設(shè)計(jì)要求。(4)索鞍的循環(huán)耐久試驗(yàn)，索鞍在進(jìn)行7 200次循環(huán)耐久試驗(yàn)后，其滑動(dòng)副仍具有良好的滑動(dòng)性能，滑動(dòng)副的摩擦系數(shù)沒有發(fā)生明顯變化，符合設(shè)計(jì)要求。滾軸的橫向直徑和豎向直徑無變化，表面沒有明顯磨痕，滑動(dòng)副具有良好的耐磨性。各構(gòu)件在整個(gè)循環(huán)耐久試驗(yàn)過程中運(yùn)行正常，具有良好的可靠性。

2.4 斜拉體系加固箱梁橋新舊基礎(chǔ)連接研究

新增橋塔與原橋墩的基礎(chǔ)連接方式可分為分離和固結(jié)兩種，承臺(tái)混凝土的澆注順序也會(huì)對(duì)樁基受力產(chǎn)生影響，通過對(duì)兩種連接方式建立空間模型來分析其受力特點(diǎn)和適用性。計(jì)算分析結(jié)果表明，新舊基礎(chǔ)的連接方式宜為固結(jié)，可有效減少工程量和增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與整體性，但連接的時(shí)機(jī)應(yīng)在斜拉索張拉完成后再澆注成整體，這樣對(duì)老樁的額外增加力較小，新樁的承載能力可得到最大程度的發(fā)揮。

3 斜拉體系加固施工過程監(jiān)測與控制研究

斜拉體系加固大跨徑箱梁橋由于改變了原結(jié)構(gòu)體系，會(huì)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力與次應(yīng)力，因此施工過程的監(jiān)控應(yīng)以安全監(jiān)測為重點(diǎn)，線形監(jiān)控為次要位置，即首先保證施工過程中不產(chǎn)生新結(jié)構(gòu)損傷。在加固成橋和施工過程中，均要確保應(yīng)力的最不利值在設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范的允許范圍之內(nèi)。

施工監(jiān)控方法可采用自適應(yīng)施工控制法。在計(jì)算時(shí)如何修正計(jì)算模型是關(guān)鍵，應(yīng)盡量模擬出結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力狀態(tài)和應(yīng)力分布，通過系統(tǒng)識(shí)別或參數(shù)估計(jì)模塊，不斷修正計(jì)算參數(shù)，使計(jì)算輸出與實(shí)測數(shù)據(jù)相吻合，然后提出預(yù)測與控制指標(biāo)。

誤差調(diào)整理論及方法包括：(1)不斷修正因涉及結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差引起的各個(gè)控制項(xiàng)目(如截面應(yīng)力、變形等)的失真，對(duì)設(shè)計(jì)影響參數(shù)進(jìn)行識(shí)別確定。(2)測量數(shù)據(jù)是施工監(jiān)控的基本依據(jù)，應(yīng)選擇合理的數(shù)據(jù)處理方法。(3)應(yīng)根據(jù)斜拉索分級(jí)張拉和體外預(yù)應(yīng)力張拉得到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，結(jié)合理論計(jì)算進(jìn)行參數(shù)識(shí)別工作。(4)對(duì)未來施工階段的設(shè)計(jì)參數(shù)誤差進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)已識(shí)別的參數(shù)誤差，分析其產(chǎn)生的原因、影響規(guī)律及程度，對(duì)后續(xù)施工階段可能將出現(xiàn)的誤差進(jìn)行預(yù)測估計(jì)。

4 斜拉體系加固施工專用技術(shù)規(guī)范及專項(xiàng)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

斜拉體系加固大跨徑箱梁橋依托工程中包括較多新施工項(xiàng)目與工藝：原有基礎(chǔ)旁新增樁基礎(chǔ)、新舊基礎(chǔ)連接、托梁托架施工、不銹鋼平行絲索、斜拉索張拉、滑動(dòng)索鞍等，為保證施工質(zhì)量，編制了專用的施工技術(shù)規(guī)范。

同時(shí)制訂了專項(xiàng)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，并報(bào)省交通運(yùn)輸主管部門批準(zhǔn)。批準(zhǔn)后的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于實(shí)體工程的質(zhì)量控制與管理，適用于所依托改造工程的施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位對(duì)工程質(zhì)量的管理、監(jiān)控和檢驗(yàn)評(píng)定，并可為質(zhì)量監(jiān)督部門提供參考。

5 斜拉體系加固大跨徑箱梁工程應(yīng)用

山東省東明黃河公路大橋主橋跨徑(75+7×120+75) m，為變截面PC連續(xù)梁-連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)體系，梁高由支點(diǎn)的6.5 m漸變到跨中的2.6 m，底板寬度為9 m，采用50#混凝土。其中58#，59#，64#，65#墩為空心墩，墩頂設(shè)置球型支座，其余墩為雙墻薄壁墩身，墩頂與箱梁固結(jié)。主橋跨徑布置見圖3。2009年全面檢測和2013年補(bǔ)充檢測的結(jié)果表明，主橋在加固處理后，開裂和下?lián)峡傮w上得到了較好的控制，但腹板開裂和跨中下?lián)蠜]有得到根治。

圖3 主橋總體布置示意圖(單位：cm)Fig.3 Schematic diagram of general layout of main bridge (unit: cm)

5.1 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)樁基礎(chǔ)與承臺(tái)設(shè)計(jì)

本次加固改造通過在原樁基外側(cè)對(duì)稱增設(shè)鉆孔灌注樁以承擔(dān)橋塔荷載；樁徑上部為2.4 m，下部為2.0 m，樁長84 m；樁基采用C30混凝土。新增承臺(tái)通過植筋，在舊承臺(tái)下部澆注2.5 m厚混凝土，并采用設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束的方式，保證新舊承臺(tái)的有效連接和共同受力。新承臺(tái)總厚度為5 m。新舊承臺(tái)之間可分次澆注，新增樁基以上的新承臺(tái)先澆注，混凝土澆注截面設(shè)置臺(tái)階，預(yù)留鋼筋接頭，橋塔及上部結(jié)構(gòu)改造完成后，綁扎連接鋼筋與外包混凝土鋼筋，最后澆注新舊承臺(tái)結(jié)合段及舊承臺(tái)上下面外包混凝土，以減小新舊樁的沉降差及優(yōu)化樁基受力。

(2)橋塔與鋼錨箱設(shè)計(jì)

新增的獨(dú)柱式橋塔總高度為43.5～45.8 m，與上部結(jié)構(gòu)無聯(lián)系，以橋縱軸線對(duì)稱布置。所有中塔拉索錨固區(qū)均為鋼錨箱形式，邊塔、次邊塔均采用多層滑動(dòng)鞍座形式。鋼錨箱斷面尺寸為3.48 m(順橋向)×1.58 m(橫橋向)，共分3節(jié)，分別為1#,2#,3#錨箱，1#錨箱為備用錨箱，本次不設(shè)拉索；錨箱高度因斜拉索角度不同而不同，1#錨箱高1.85 m，2#錨箱高1.50 m，3#錨箱高1.80 m，鋼錨箱階段內(nèi)各板件采用焊接連接，鋼錨箱節(jié)段之間采用高強(qiáng)螺栓連接。

(3)斜拉索設(shè)計(jì)

斜拉索采用不銹鋼斜拉索，拉索為187根和139根直徑7 mm的不銹鋼鋼絲。拉索張拉控制力為2 700 kN，2 100 kN。中塔采用單端張拉，在托梁處張拉，在塔頂錨箱內(nèi)錨固；邊塔、次邊塔，拉索采用兩端張拉，在托梁處進(jìn)行張拉錨固。

(4)鋼托梁和托架設(shè)計(jì)

鋼托梁全長23.5 m，采用變高箱形斷面，由梁中部的2 m梁高直線過渡到索錨端的1.2 m，根據(jù)索錨孔位置的不同分為A型和B型兩種類型。頂板與底板厚度均為 45 mm，寬度為900 mm，上下底板對(duì)稱設(shè)計(jì)。設(shè)2道腹板，厚度均為 40 mm，腹板凈高1.11 m(位于距梁左端0～3.5 m處)，腹板凈高1.91 m(位于距梁左端6.7～11.75 m處)，腹板凈高1∶4坡度變截面(距梁左端3.5～6.7 m之間)；錨索處及托梁與支承處加勁肋選用2-160 mm×50 mm，索孔處兩側(cè)加強(qiáng)加勁肋選用500 mm×30 mm，其他位置腹板加勁肋選用2-135 mm×20 mm，對(duì)稱布置。鋼托梁與主梁采用托架連接，根據(jù)錨索處主梁底板與斜拉索傾角的不同，分為短索托架與長索托架兩種類型。托梁托架為鋼結(jié)構(gòu)，全焊結(jié)構(gòu)，在主梁與托梁連接處設(shè)置一層鋼墊板，短索托架鋼墊板尺寸為900 mm×4 400 mm×20 mm，長索托架鋼墊板尺寸為900 mm×4 700 mm×20 mm。主梁和托架通過鋼墊板用高強(qiáng)螺栓連接。同時(shí)在托架承壓板開孔，通過連接角鋼、高強(qiáng)螺栓與托梁形成構(gòu)造連接。為協(xié)調(diào)托架和托梁間的變形差異，在托架和托梁間設(shè)置一層5 cm厚的橡膠墊板，尺寸為90 cm×90 cm×5 cm。

5.2 工程施工要點(diǎn)

(1)新增樁基和承臺(tái)施工

為減少新增樁基施工對(duì)原樁周邊土基的擾動(dòng)，采用反循環(huán)回旋鉆機(jī)施工。在施工前需清理原橋位下的建筑垃圾等，為鋼護(hù)筒插打提供便利條件。在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制泥漿對(duì)黃河水源的污染，按照規(guī)范要求進(jìn)行樁基施工控制。在樁基施工完成后，采用“U型管”法對(duì)樁底壓漿。

承臺(tái)施工時(shí)，采用設(shè)置整體鋼板樁圍堰，排水出堰，滿足施工空間要求，完成后再抽砂回填。利用金剛石繩鋸切割原有承臺(tái)圓角，然后植鋼筋。施工中，采用臨時(shí)鋼護(hù)板作為后澆帶模板，即使鋼圍堰和便橋退出工作，仍能既保證施工安全又降低施工成本；新、舊承臺(tái)后澆帶在新塔張拉斜拉索受力沉降穩(wěn)定后完成澆注。

(2)橋塔施工

塔柱采用翻模施工，在箱梁頂用汽車吊配合進(jìn)行模板及鋼筋的安裝；翻模為由3節(jié)段大塊組合模板及支架、內(nèi)外工作平臺(tái)組合而成的成套模具。每一節(jié)段翻轉(zhuǎn)模主要由內(nèi)外模板、模板固定架、圍帶、拉桿等構(gòu)成。施工時(shí)，每次澆注2節(jié)模板的高度，即每次翻2層模板，澆注4.5 m高的混凝土。

中塔錨固區(qū)采用多層鋼錨箱型式，邊塔、次邊塔柱采用多層滑動(dòng)索鞍形式。鋼錨箱和滑動(dòng)索鞍均采用工廠制造、現(xiàn)場安裝的方式進(jìn)行施工。

(3)托梁托架制造與安裝

托梁托架在工廠制造中嚴(yán)格按照通過評(píng)定的焊縫工藝進(jìn)行控制，并對(duì)焊縫殘余應(yīng)力進(jìn)行消除。托梁托架現(xiàn)場安裝采用自制的液壓沖天取芯水鉆鉆孔，采用角度微調(diào)升降系統(tǒng)臨時(shí)吊裝鋼托梁托架，植入錨固螺栓，安裝箱內(nèi)鋼支撐等。

(4)不銹鋼斜拉索制造與張拉

不銹鋼斜拉索不采用外防護(hù)，在工廠內(nèi)按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行制造。斜拉索張拉施工主要包括預(yù)埋件的安裝、索上橋面、展索、索入鞍槽、吊裝掛設(shè)、張拉、索力檢測、調(diào)整、防護(hù)措施等工序。張拉時(shí)采用分級(jí)循環(huán)張拉，在張拉過程中嚴(yán)格對(duì)主梁、主塔、托梁托架等應(yīng)力和變形進(jìn)行監(jiān)控，以確保施工安全和索力滿足設(shè)計(jì)要求。

5.3 工程驗(yàn)收要點(diǎn)

(1)交竣工驗(yàn)收荷載試驗(yàn)

加固后，選取3跨(58#，59#和62#)進(jìn)行荷載試驗(yàn)，并與2007年荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。從2次荷載試驗(yàn)結(jié)果來看，I截面的荷載試驗(yàn)效率均在0.85～1.05范圍內(nèi)，其中本次試驗(yàn)I截面的最大位移為26.30 mm，2007年為47.00 mm；本次試驗(yàn)K截面的最大位移為9.54 mm，2007年為18.0 mm。本次加固后橋梁的剛度明顯優(yōu)于2007年，說明加固后橋梁的剛度得到了較大提升，加固改造效果明顯。主梁控制斷面如圖4所示。

圖4 主梁控制斷面(單位：cm)Fig.4 Main girder control cross-section (unit：cm)

(2)竣工驗(yàn)收

對(duì)東明黃河公路大橋主橋竣工驗(yàn)收進(jìn)行質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)該橋主體結(jié)構(gòu)無由結(jié)構(gòu)受力引起的開裂、變位等現(xiàn)象，并按照交竣工驗(yàn)收辦法，對(duì)部分項(xiàng)目進(jìn)行了檢測。

根據(jù)檢測結(jié)果并結(jié)合其他抽查項(xiàng)目在交工驗(yàn)收時(shí)的檢測結(jié)果，主橋橋面系分部工程得分為91.46分，該主橋標(biāo)段竣工驗(yàn)收評(píng)定為優(yōu)良。

6 結(jié)論

通過對(duì)斜拉體系加固大跨徑箱梁橋開展較為系統(tǒng)的研究及工程應(yīng)用，得出以下主要成果和結(jié)論：

(1)提出了斜拉體系加固大跨徑箱梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算方法及斜拉索容許應(yīng)力取值，并進(jìn)行了模型試驗(yàn)驗(yàn)證，從實(shí)橋應(yīng)用來看較為合理可靠。

(2)發(fā)明了斜拉索滑動(dòng)索鞍和托梁托架等關(guān)鍵構(gòu)造，可以使新增索力可靠地傳遞到原有箱梁上，并盡量減少不利附加力和局部應(yīng)力。

(3)通過對(duì)斜拉體系加固大跨徑箱梁橋施工過程受力特點(diǎn)和運(yùn)營期受力要求，提出了合理的施工過程控制方法，一方面可保證施工過程中的安全，另一方面可將成橋應(yīng)力和線形控制在預(yù)期目標(biāo)內(nèi)。

(4)根據(jù)斜拉體系加固方法特點(diǎn)制訂了專用施工技術(shù)規(guī)范和專項(xiàng)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，通過工程應(yīng)用檢驗(yàn)可以較好地控制工程質(zhì)量。

斜拉體系加固大跨徑箱梁橋技術(shù)的研究和實(shí)體工程應(yīng)用取得了一定成果，加固改造后的工程造型優(yōu)美，加固效果良好，可供類似橋梁加固以借鑒。本研究采用的維修加固理念基于結(jié)構(gòu)實(shí)際，根據(jù)使用和規(guī)范要求對(duì)重大先天缺陷進(jìn)行較為徹底的改造，具有良好的推廣價(jià)值和工程意義。另外，采用的研究和工程應(yīng)用工作方法在復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)維修加固中較為適用，橋梁加固改造相對(duì)新建橋梁來說更為復(fù)雜，不可控因素更多，在實(shí)施過程中應(yīng)精細(xì)分析，科學(xué)管理，切忌生搬硬套，以保證維修加固實(shí)施效果和結(jié)構(gòu)安全。