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摘要：某特大桥项目主跨部分400m，结构形式为钢桁加劲梁公路斜拉桥，边跨结构和主跨结构合拢段的监控使用无应力状态法，并配合几何线型进行联合控制，基于无应力状态的基本原理，只要分析单元的无应力实际长度等确定，则最终合拢后的成桥状态、应力分布、线形形式是确定的。在温差引起的温度应力作用下，保持合拢节段长度，采用强制拖拉方式进行节段合拢；借助主动拖拉、索力微调、温差平衡等方式以联合控制钢桁架位置，防止出现合拢错位，保证合拢过程无应力状态，最终满足设计成桥线形要求。
关键词：桥梁工程；钢桁结合梁；合拢；施工技术
1工程概况
某特大桥主跨400 m，钢桁梁桥全长760 m，桥上部承载结构为钢桁架，中心间距值为26m，主桁架高度值为6m，主桁架由两片N字型主桁、横向联系、纵向联系、平联和桥面铺装系构成。其中，两岸的引桥部分主梁结构形式为预应力混凝土连续梁结构。主梁钢桁架结构总共划分为65个节段，第33个节段位于合拢控制位置。B1、B1’各1个为边合拢节段。相应的主跨桥型立面图如下图1所示：
图1：某特大桥桥型布置（单位：m）
2合拢技术要点分析
2.1合拢段施工主要难点
（1）钢结构线形、长度等受温度影响大，难以控制安装；
（2）跨中合拢位置相比边跨位置的施工控制难度更高，由于主梁钢桁架与杆件之间的连接借助高强螺栓，不但合拢点多，而且精度要求相当高；
（3）桥面系设置双向组合梁，钢桁梁的竖向变形刚度值得以提升，相应的竖向变形控制难度提升；
（4）位置偏离的影响因素较多；其中，顺桥向偏差值x，主要受到温度、结构刚度、安装误差等因素影响；竖向的位移偏差y，主要受到竖向荷载、斜拉索力等因素影响；轴向的偏差值z，主要受到太阳光照、斜拉索力及斜拉索安装应力的影响；
（5）合拢段施工前需解除各方向和各部件的临时约束；结构体系转换频繁；主梁设有纵坡，线形控制难度大；
2.2钢桁梁线形敏感性分析
山区大跨径斜拉桥施工过程中，影响桥梁结构内力及线形的因数多，因结构参数的不确定性，极不利于成桥状态的稳定性，所以必须进行桥梁结构参数敏感性分析。因在合拢过程中，需将调节敏感因素作为主要施工手段。桥梁结构参数敏感性分析的主要参数为荷载参数、刚度参数、温度参数，其分析结果见表1、2：
由上表可以得出：主梁线形主要敏感因素有：索梁温度、斜拉索弹性模量；主梁线形次要敏感因素有：桥面自重、钢桁梁自重；主梁线形不敏感因素有：钢桁梁弹性模量、索塔弹性模量、斜拉索重量；
2.3合拢方案的选择
合拢方案有拖拉法合拢、温度法合拢两种方案，他们的各自特点如下：
（1）温度法合拢：利用温度变化自动调节合拢口距离，速度快、精度要求不高；施工受温度环境改变影响大，采用此法合拢，成桥结构受力状态与设计要求存在一定的差异；
（2）拖拉法合拢：采用主动强制扩大合拢口；环境温度变化不确定的情况下仍顺利合拢；以拖拉座及千斤顶等为主，无需大型设备；此方案对精度要求高；专业性相对较强；
（3）因现场合拢时，结构温度难以达到桥梁设计温度要求，所以主要采用拖拉法，并辅助结合温度法的调节优势；
2.4临时约束解除
为了确保合拢节段能够顺利吊装进入对应的合拢口，必须将钢桁梁结构向边跨位置拖拉，增加合拢口距离，以最大程度释放温度应力影响，所以，必须解除钢桁梁拖拉一侧的临时约束结构，通过模拟计算，临时约束撤除后，相应的影响情况如下表3所示：
由上表分析可以得出，撤除5、6号墩台位置的临时约束，导致的不平衡水平力和钢桁梁位移，5号位置的墩台降低显著，因此撤除5号墩台位置的临时约束，更为合理。
3边跨梁段合拢技术要点
3.1限制侧向位移
（1）边跨位置第五梁段架设在辅助墩的墩顶位置后，应在侧墙的内部布设千斤顶，调节钢桁梁位置；
（2）钢桁梁同侧墙之间安装侧向的临时约束，钢桁梁的水平位移就可受到限定；
（3）辅助桥墩的墩顶位置侧向的临时约束条件布置图如下图2、3所示：
图3：辅助墩顶竖向临时支座
3.2限制竖向位移
（1）在相应的辅助墩墩顶部，布设钢制箱梁配重结构，并在配重箱箱梁内浇筑混凝土材料，确保临时约束支座受到竖向位移约束；
（2）竖向约束支座顶部滑移值，能够释放由于温度应力及拖拉引起的竖向位移值；
3.3拖拉装置选定
实际分析推力情况为：支反力辅助墩及主墩分别为208*2、234*2；辅助墩及主墩摩阻系分别为0.15，0.1；考虑其它综合影响因素最终计算得出单侧所需顶推力为1046kN；中跨合拢的拖拉力达到单点1640kN；故选用拖拉主要设备为25OOkN液压千斤顶；拖拉装置如图4所示：
图4：边跨合拢时拖拉装置示意图
3.4边跨合拢段安装
（1）边跨合拢位置在合拢施工前必须将辅助墩和过渡墩的固定支座布设在垫块的顶部；通过微调支座的方式使其始终处于顶推状态；
（2）边跨位置的梁节段应在安装完成后，将其拖拉反力支座微调为拖拉应力状态，并将悬臂钢桁梁拖回至拖拉前的位置；
4中跨梁段合拢技术要点
4.1准备工作
（1）在梁段主塔位置配备配重，主梁合拢阶段应进行必要的高程调整；
（2）主梁的纵向约束支座撤除后，钢桁架在受到不平衡斜拉索力的影响下，采用临时支顶，将钢桁梁预先顶紧，使其不会向边跨位置滑动；
（3）在竖向临时约束撤除后，斜拉索主塔位置的钢桁梁不能被拉动，防止梁段完全成为漂浮状态，其中，应先逐步释放靠近1号墩台的斜拉索索力；
4.2合拢口距离确定
（1）合拢段的拖拉实际距离小时，不能够提供吊装钢桁架需要的作业空间，因此，难以实现相应的拖拉作用；
（2）必须深入结合模型分析结果及现场实际观测情况对钢桁架的拖拉力及拖拉距离加以控制，必须满足相应的吊装作业空间；
4.3拖拉力及拖拉装置确定
与边跨合拢计算类似，需考虑摩阻力影响，考虑其它综合影响因素最终计算得出单侧所需顶推力为1640kN。在边跨合拢拖拉装置基础上改装为中跨合拢拖拉装置，中跨拖拉装置如图5所示：
4.4合拢段安装
（1）节段合拢位置的选定：根据前述分析结果可知，由于桥面系和钢制桁梁结构自重作用的影响，上述因素对主梁成桥后的线形情况影响非常显著，可以通过微调钢桁梁高程缓解影响，主梁合拢位置同悬臂端连接后将出现一定程度的挠曲变形，为了充分利用地形条件，可以考虑选取主桥南侧为合拢控制点；
图5：中跨合拢时拖拉装置示意图
（2）主梁桁架的下弦杆安装：将主桁架的下弦杆整体吊装至合拢位置，在岸边埋设斜拉索的锚定设施。具体详见下图6：
图6：下弦杆安装示意图
（3）主梁桁架上弦杆件安装：在安装上弦杆件的过程中，主桁架和下弦杆已经成为整体结构，所以，上弦杆件的开口值较大，上弦杆件的安装应以合拢口尽可能缩小为基本目的；为了降低安装限制条件，上弦杆件同腹杆之间的节点连接可以暂时不设节点；采用高强螺栓将节点板和杆件可靠连接，撤除6号墩台的临时约束，最终主桁架结构顺利合拢。
5结论
在某特大桥大跨度钢桁梁合拢施工中，因环境温差大、合拢点多、偏位调节影响因素多，施工难度大。通过分析现场施工情况，本文探讨的大跨度钢桁梁合拢施工，其拖拉法是主要施工技术，并得出拖拉合拢方法的主要特点如下：：
（1）主动克服温度影响：通过拖拉微调控制，调整合拢位置的距离，并抵消由于温度应力导致的各种结构承载不利因素；
（2）临时约束撤除后的防护措施：在钢桁架、过渡墩、横向联系梁位置布设临时约束支座，防止临时约束撤除后，导致钢桁梁出现较大的位置偏离；
（3）边、中跨分别拖拉合拢：其中边跨及中跨位置应分别拖拉合拢：在斜拉索主塔的下部设定横向连系梁，并配套布设拖拉设备，通过变化拖拉形式实现顶推；
（4）中跨钢桁梁起拱处理：采用钢桁梁悬臂端压重的方案，来调节转角及高程，完成上弦杆安装；
（5）温度法辅助合拢：以调节纵向位移为主，温差调节为辅，最终完成下弦杆合拢；
本文所分析的大跨度钢桁梁斜拉桥合拢施工技术要点，在实践中能保证大跨度钢桁梁斜拉桥在短时间内顺利合拢，并丰富了同类型大跨度桥梁施工实践经验。
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论文作者:谢飞腾
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/20
标签：拖拉论文; 桁架论文; 位置论文; 结构论文; 线形论文; 应力论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;