广东潮惠高速公路有限公司 广东广州 510080
摘要：通过潮惠高速榕江特大桥施工实例，重点介绍施工监控计算分析的主要思路。
关键词：榕江大桥 监控 计算分析
0 工程简介
榕江大桥是广东省潮州至惠州高速公路的重要节点工程，采用双塔双索面混合梁矮塔斜拉桥，跨径布置为60+70+380+70+60=640m，门式框架索塔高约为91.35m，其桥面以上高51.06m，塔高与跨度之比约为1/7。中跨及次边跨主梁采用流线型扁平钢箱梁，边跨采用流线型扁平混凝土箱梁，钢混结合点设置在辅助墩墩顶处；中跨及边跨均布设斜拉索，共96根斜拉索，索塔顶共设4个钢锚室进行拉索集中锚固，准辐射形布置。
1 施工监控目标
把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于本桥的实际施工过程，对大桥施工期间的线形、内力等内容进行有效的控制和合理的调整。根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁内力、变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段应力与变形数据，及时分析各施工阶段中实测值与计算预测值的差异，并找出原因，提出修正对策，以便安全、优质、高效地进行施工，并确保在全桥建成后桥梁的内力状态、外形曲线与理想成桥状态尽量相符。
2 施工监控计算分析
通过Midas/Civil软件将全桥简化为空间梁杆结构，进行施工架设过程仿真分析。塔、墩及梁采用梁单元模拟，斜拉索采用仅受拉桁架单元模拟。全桥共划分为465个节点，338个单元，其中梁单元242个，桁架单元96个。数值模型计算不考虑桩的刚度及桩与土结构的相互作用，塔底固结，主塔与主梁之间以及满堂支架均采用仅受压弹性支撑模拟。
结构仿真计算包括桥梁各施工阶段、成桥阶段及运营阶段萦力、变更、应力计算，其目的在于验算结构的安全性及确定各施工工况目标状态和成桥目标状态。
全桥空间计算模型
（1）校核主要设计参数
钢箱梁主体结构采用Q345qD，弹模E=2.06×105MPa，容重ρ=78.5KN/m3,泊松比γ=0.3；
砼主梁采用C55混凝土，弹模E=3.55×104MPa，容重ρ=26.0KN/m3,泊松比γ=0.2；
主塔采用C50混凝土，弹模E=3.45×104MPa，容重ρ=26.0KN/m3,泊松比γ=0.2；
塔座、承台采用C40混凝土，弹模E=3.25×104MPa，容重ρ=26.0KN/m3,泊松比γ=0.2；
预应力钢绞线采用高强度低松驰（Ⅱ级松驰）七股钢绞线，公称直径￠15.20mm，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹模E=1.95×105MPa，容重ρ=78.5KN/m3,泊松比γ=0.3；松驰系数ζ=0.3；锚具变形、钢筋回缩取6mm(一端），管道摩擦系数μ=0.15,管道偏差系数k=0.0015。
斜拉索采用直径为7mm的锌铝镀层高强度低松驰钢丝，抗拉强度标准值fpk=1770MPa,弹模E=2.05×105MPa，容重ρ=78.5KN/m3,泊松比γ=0.3；
①永久荷载
预应力：按规范考虑损失；
收缩及徐变：按规范计算；
永久压重：重量为纵桥向350KN/m,每个边跨压重长8m
②施工荷载
吊机：空吊机重量为2200KN，其中前支点距梁段前端0.75m，作用1895KN垂直向下的力，后支点距前支点的距离为9m，作用305KN垂直向下的力。
塔柱模板：单个塔柱模板系统重300KN。
检查车：检查车重量为200KN。
检查车轨道：钢箱梁检查车轨重3.6KN/m或6.3KN/m，砼梁检查车轨道重1.2KN/m或4.0KN/m
③可变荷载
支座不均匀沉降：主塔墩取2cm，过渡墩及辅助墩取1cm。
汽车荷载：采用公路I级，按八车道加载，计入横向偏载、冲击、车道横、纵向折减等影响。汽车荷载分布系数为8×0.5×1.15×0.97=4.462。
温度荷载：钢结构整体升温30℃，降温-23℃，混凝土结构整体升降温20℃；拉索与主梁温差10℃;混凝土桥面梯度温度为升温T1=20℃，T2=6.7℃，降温T1=-10℃，T2=-3.35℃；桥塔截面梯度温度为左右侧±5℃；钢桥面梯度温度参考《钢桥、混凝土及结合桥》（英国标准学会，BS5400）进行取值，升温T1=24℃，T2=14℃，T3=8℃，T4=4℃；降温T1=-6℃。
制动力：按汽车荷载重的10%考虑，全桥汽车制动力共1897.4KN。
风荷载：使用阶段设计重现期为100年，基本风速39.4m/s；施工阶段设计重现期30年，基本风速33.0m/s。
（2）合理成桥目标状态的确定
在斜拉桥的结构计算中，确定成桥目标状态和施工目标状态是两项至关重要的工作，通常是先确定成桥目标状态，然后以成桥目标状态为基础根据施工工序确定各施工目标状态。最优合理成桥状态的确定就是优化结构的合理受力状态问题，而一旦桥梁设计完成，优化结构的受力状态就只能靠调整萦力来实现，因此作为监控来讲，确定合理的受力状态实际上就是确定合理的索力。
（7）特殊工况分析（如过辅助墩、中跨合龙）
（8）重要临时结构（如索塔水平横撑）的计算
（9）桥面铺装过程计算
（10）钢箱梁无应力制造线形计算
（11）钢箱梁横桥向变形计算
（12）主梁钢箱梁安装线形计算
（13）斜拉索无应力长度计算
4 结论
通过计算分析得到以下结论：
（1）施工阶段，主塔最大拉应力为1.2MPa，最大压应力为-12.1MPa；钢箱梁最大拉应力为22.4MPa，最大压应力为-77.7MPa，均小于材料容许值[σw]=210MPa；砼主梁最大拉应力为0.8MPa，最大压应力为-8.6MPa，均小于规范规定的最大压应力0.7f’ck=26.95MPa，最大拉应力0.7f’tk=2.00MPa。
（2）成桥阶段，主塔无拉应力，最大压应力为-11.3MPa，塔顶横桥向最大变形27mm，竖向最大变形-34mm，需设横桥向以及竖向预拱度。钢箱最大压应力-61.8MPa，最大拉应力4.8MPa；砼主梁最大压应力-8.2MPa，无拉应力出现。
（3）汽车荷载作用下，斜拉索最大应力幅为155.6MPa，小于规范容许应力200MPa，砼主梁在标准荷载组合作用下，最大压应力为-10.2MPa，小于规范容许值0.7fck=19.25MPa，在短期荷载组合作用下，砼梁未出现拉应力，标准荷载组合作用下，钢箱梁最大压应力为-70.5MPa，最大拉应力为71.0MPa，均小于[σw]=210MPa，满足规范要求。短期荷载组合下，主塔最大拉应力为1.1MPa，标准荷载组合下，最大压应力为-12.9MPa。标准荷载组合作用下，斜拉索最大拉应力661MPa，小于规范允许值0.4σ=0.4×1770=708MPa。
（4）最大单悬臂状态，极限风速作用下，主桥结构应力以及稳定性均满足规范要求。
（5）主塔施工过程中，临时撑管管最大拉应力为61.9MPa，最大压应力-85.8MPa，均远小于材料容许应力。
（6）桥面铺装若按照小里程往大里程的方向进行施工，铺装过程，主塔根部有一定拉应力出现，故建议先施工中跨，再施工边跨的施工顺序。
参考文献
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[6] 中铁大桥科学研究院有限公司，广东潮惠高速公路榕江大桥主桥施工监控计方案及计算书文件[Z].2015.
论文作者:李堪泌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/10/31
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