懸索橋索塔大跨度橫梁施工變形控制技術

賀恩明

(1重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074；2重慶城建（控股)集團有限責任公司，重慶 400013）

懸索橋索塔大跨度橫梁施工變形控制技術

賀恩明1，2

(1重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074；2重慶城建（控股)集團有限責任公司，重慶 400013）

該文以重慶南涪高速涪陵青草背長江大橋中橫梁施工作為研究對象，采用施工支架構造處理、施工工藝和測量控制等技術對大跨度、大噸位橫梁施工的變形控制進行分析，使橫梁施工滿足規范要求，確保施工質量，對類似懸索橋、斜拉橋的大跨度橫梁施工提供參考。

大跨度；索塔橫梁；變形控制；重慶涪陵青草背長江大橋；架空式支架；落地式支架

0 前言

懸索橋是世界上跨越能力最強的橋型，除具有與一般橋梁相同的墩臺及基礎外，還包括索塔、錨錠、索鞍、纜索及加勁梁等部分組成。對于單跨懸索橋的索塔橫梁，除了承擔中跨主梁部分荷載，還將承擔邊跨引橋主梁部分荷載，其跨度和斷面尺寸較大，變形控制是一個施工難題。本文根據在建的重慶涪陵青草背長江大橋索塔橫梁施工變形控制作一些簡單介紹，以供參考。

1 工程概況

重慶涪陵青草背長江大橋為重慶三環高速公路涪陵李渡至南川雙河口段工程項目中的一座特大橋，主橋為788m單跨懸索橋，流線型扁平鋼箱梁，門形框架索塔，南岸引橋為（4× 35m預應力混凝土T梁+（2～90m）預應力混凝土T形剛構，北岸引橋為17×35m四聯預應力混凝土T梁。全橋長1719m。如圖1。

圖1 橋梁總體立面布置圖（單位：m）

大橋索塔由上下游塔柱、上下橫梁組成的門式框架結構，高約170m，其中中橫梁離基礎高約74m。在中橫梁處，因兩塔肢之間有主、引橋的梁體通過，上下游塔肢相距29.0m，橫梁為預應力混凝土三箱式結構，中橫梁梁高7.5m、寬7.0m、壁厚1.0m，混凝土926m3，重約2400t，屬大跨度、大噸位的橫梁結構。如圖2所示。

2 橫梁施工方案的選擇

圖2 索塔構造圖

懸索橋索塔橫梁的施工通常有兩種方案，一是架空式支架，二是落地式支架。兩者各有優缺點。梁式支架所用的材料較少，施工成本低；不足之處有：橫梁的荷載全部由兩側塔柱承擔，因橫梁荷載大，塔柱側的支撐牛腿設置比較強大，對塔柱的鋼筋有較大影響，并對索塔受力影響較大，同時因跨徑大，需增設較大的斜向支撐（屬于受壓構件，穩定性要求高）以減少支架跨中變形，在施工過程中，還需塔柱施工超過預埋件位置后才能進行安裝。落地式支架將橫梁荷載傳至大地上（或剛度特別大的構件上），對塔柱的影響較小，在塔柱施工過程中，可以穿插進行支架拼裝，還可以作塔柱的內撐；其不足之處有：由于高度大，所需材料較多，施工成本高，因支架較高，支架壓縮變形大。

鑒于此，涪陵青草背長江大橋索塔橫梁的施工充分利用兩種方案的優勢，采取搭設萬能桿件落地支架，并在塔梁交接處下方增設牛腿的組合方式來形成橫梁的施工平臺。該支架在橫梁施工前期，作為索塔內撐支撐架，保證索塔塔肢的變形滿足規范[1]要求。根據施工設計圖，在塔肢施工至牛腿處，進行牛腿預留預埋設置。在塔肢施工的液壓爬模系統超過預留預埋位置，進行牛腿設置。支架完善后與其形成支撐體系。橫梁施工支撐體系如圖3所示。

圖3 橫梁施工支架總體布置圖

3 大跨度橫梁施工變形控制

懸索橋大跨度橫梁將承擔主橋端主梁和引橋主梁的荷載，結構斷面通常較大，因此混凝土荷載都非常大，其施工變形控制[2]主要從施工支架的構造處理、工藝要求和測量控制三方面著手。

3.1 施工支架的構造處理

由于中橫梁斷面尺寸和跨度較大，施工荷載約3000t，對于中橫梁施工承重支架高達70m左右，壓縮變形較大，在施工措施設計時，進行了多種結構形式的比選和優化，使其既能滿足桿件的受力要求，又能滿足塔肢的受力要求，采取在塔梁交接處下方增設牛腿，以分擔部分施工荷載。牛腿為穿墻的三角牛腿，具有足夠的強度和剛度。由于落地支架高度較高，跨中位置變形較大（理論計算時，全荷載狀態下跨中變形約5.4cm，第一次澆筑狀態下變形為4.2cm），為減小底模系統在混凝土澆筑過程中的變形過大問題，采取在牛腿與支架預留5cm間隙，加塞3cm厚木板，支架拼裝完成后，在荷載試驗時將兩端施加一定的壓力進行強制鎖定，以改善支架受力，同時能減小支架頂的相對變形。其構造處理見圖4。

圖4 支架與索塔塔肢連接構造圖

3.2 工藝要求

拼裝前，必須對所用材料進行篩選，剔除不符合要求的部分。支架拼裝過程中，要求必須按設計圖的構造進行拼裝，上齊螺栓和方塊并緊固到位。拼裝完成后進行檢查驗收。

按索塔塔肢上型鋼牛腿設計要求準確埋置牛腿，牛腿的加工質量在埋置前需認真檢查。當支架拼裝完成后，在型鋼牛腿上方安裝分配梁，用張拉桿+千斤頂對支架端部進行下壓，加墊的木板緊密接觸后用螺栓進行鎖定，然后松開千斤頂。

支架拼裝完成經檢查符合構造要求后，對支架按橫梁荷載分布情況等效進行荷載試驗（分級加載），以消除支架的部分非彈性變形，掌握支架的彈性變形，與設計理論值進行比較，分析后確定底模施工預拱度[3]。

按支架結構受力計算模式，對混凝土加載作相應的處理，即先澆筑跨中底板混凝土，然后澆筑兩側混凝土至與跨中混凝土大致齊平，再澆筑跨中腹板，最后澆兩側，這樣可讓支架先受力變形，減小與強制位移處的相對變形，同時可防止塔梁相接處出現受力裂紋。

做好混凝土澆筑和養護期間的溫度控制，減小支架受溫度影響。由于中橫梁的施工在夏天進行，將采取對支架外露部分用棚布進行遮蓋，支架采取淋水降溫。

根據橫梁結構特點，采取分兩次施工完成，在第二次混凝土澆筑前，需對第一次混凝土實施部分預應力張拉，改善第一次混凝土與支架協同受力狀況，防止第二次混凝土過程中，第一次混凝土變形過大出現受力裂紋。

3.3 測量控制

在承重支架預壓前，對支架頂設置足夠的測量控制點（能較好反映支架受力變形），并對支架受力較大部位設置應變片，在支架分級加載過程中，讀取相應的數值，綜合考慮施工環境，將修正后的數值與理論值進行比較，掌握支架的受力狀態。

根據支架荷載試驗結果，換算底模預拱度標高，然后準確放樣。

在橫梁第一次混凝土澆筑、部分預應力力張拉、第二次混凝土澆筑過程中，均應加強支架變形的觀測。

4 結論

涪陵青草背長江大橋索塔中橫梁的施工，通過構造處理、工藝嚴格把關和測量監控量測等一系列的控制，將橫梁施工變形控制在了允許范圍之內 （實測成型后的中橫梁底面跨中標高比理論值高0.3cm，線型順暢，四周無裂縫）。通過支架構造處理、預變形工藝以及測量控制技術的成功運用，為大跨度、大噸位橫梁結構的施工積累了一定經驗。

[1]中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]毛志兵.建筑結構施工預變形控制技術與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]唐宏.現澆箱梁模板和支架的設計與施工質量的控制[J].城市建設理論研究，2012（6）.

Deformation Control over Long-span Beam Construction of Cable Bent Tower of Suspension Bridge

Based on the beam construction of Yangtze River Bridge in Qingcaobei,Fuling,construction stand treatment,construction technique and survey control are adopted to analyze deformation control of long-span and large-tonnage beam construction.Thus beam construction can meet construction requirements and construction quality can be ensured.It can offer some references for similar construction.

long span;cable bent tower beam;deformation control;Yangtze River Bridge in Qingcaobei of Fuling;aerial cable support;ground support

TU312

A

1671-9107（2014）05-0034-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.05.034

2014-03-07

賀恩明（1974-），男，重慶人，碩士研究生，高級工程師，主要從事橋梁技術研究與管理。

孫蘇，李紅