自錨式懸索橋大節段鋼箱梁吊裝線形控制

李育薩 周 婧 魏家樂

(1.陜西省區域地質礦產研究院，陜西 咸陽 712000；2.西安市公路工程管理處，陜西 西安 710000; 3.陜西通宇公路研究所有限公司，陜西 西安 710000)

?

自錨式懸索橋大節段鋼箱梁吊裝線形控制

李育薩1周 婧2魏家樂3

(1.陜西省區域地質礦產研究院，陜西 咸陽 712000；2.西安市公路工程管理處，陜西 西安 710000; 3.陜西通宇公路研究所有限公司，陜西 西安 710000)

結合大沽河航道橋實橋現場施工情況，提出了大節段吊裝架設施工方法的鋼箱梁線形控制方法，從工廠拼裝線形控制方法、臨時墩變形控制法、鋼箱梁梁端轉角控制法、裸梁線形偏差控制法等方面進行了詳細論述，并在全橋鋼箱梁架設過程中體系轉換各階段實施了精確控制，該方法可為同類橋梁施工提供借鑒和參考。

自錨式懸索橋，大節段吊裝，鋼箱梁拼裝架設，線形控制

不同于傳統的地錨式懸索橋，自錨式懸索橋的主纜不再“扎根”于地下，而是錨固于主梁，主纜在上部主梁施工完成后才能施工，一般采用先梁后纜的方法施工。自錨式懸索橋上部主梁主要有以下幾種施工方法：搭設支架施工法、橋位吊架架設法、兩端頂推施工法及斜拉扣掛法等[1]。本文主要針對節段吊裝的方法進行相關研究(見圖1)。

1 工程概況

本文以已經落成的青島海灣大橋為研究背景，橋型布置圖見圖2。大橋設計為主跨跨徑260 m的獨塔自錨式懸索橋。主塔采用啞鈴型獨柱塔；大型主纜及空間吊桿采用的是平行鋼絲；主梁采用的是大型鋼箱梁。主要施工流程如下：工廠大節段預制、現場節段調整拼接、大型浮吊運輸、吊裝就位。鋼箱梁采用分離式截面，最大吊裝節段長72 m，最大梁重10 200 kN，見圖3。

針對該橋吊裝架設的大節段鋼箱梁，對其從工廠里預制拼裝、橋位處吊裝架設、臨時墩上調整連接的整個過程的主要特點和難點進行詳細的分析控制研究。

2 大節段吊裝施工的鋼箱梁線形控制

2.1 工廠拼裝線形控制

1)鋼箱梁無應力拼裝線形理論上均為曲線，但實際工廠加工制造時，鋼箱梁的標準小節段是以直代曲，拼裝時控制不嚴容易在接口處出現折角。該橋72 m大節段鋼箱梁在工廠制造時由6段12 m小節段鋼箱梁拼裝而成，以直代曲的線形誤差為3 mm。2)在工廠進行線形拼裝時，鋼箱梁節段較長、寬度較大，由于地基不均勻沉降和焊接變形等一系列原因，拼裝成大節段的線形則會發生偏差，很難達到控制目標。該橋72 m大節段鋼箱梁最大豎向拼裝線形誤差達到20 mm，橫向也超過10 mm。3)由于受力需要，鋼箱梁內會有局部加強的情況，并且鋼板厚度會存在微小偏差，實際拼裝完成的大節段鋼箱梁的重量可能與設計重量存在一定偏差，梁重偏差會引起鋼箱梁線形產生較大偏差。該橋實際梁重偏差約3%，將引起后期橋面線形誤差超過10 cm[2]，為線形控制造成了很大困難。以上不可避免的施工誤差都將導致鋼箱梁線形與目標值發生偏離，加大線形控制難度，實際在施工中可采取多種手段進行控制，如調整鋼箱梁架設線形、吊索力以及主纜線形等，從而保證成橋時鋼箱梁線形接近設計線形。

2.2 臨時墩變形控制

在大節段鋼箱梁吊裝架設到臨時墩上時，如果認為臨時墩有無窮大的剛度，則在支點位置的鋼箱梁高程值則不發生改變，支點位置對應的鋼箱梁高程值即為鋼箱梁的架設高程。在大節段內無應力拼裝和大節段間有應力拼裝中該支撐處線形數據一致，而其他位置兩者差異則為大節段鋼箱梁的簡支變形。然而在實際情況中，臨時墩會不可避免的發生彈性和非彈性變形。其中的彈性變形量可以通過計算精確得到，非彈性變形量也可以通過預壓試驗去實測。在實際施工中，現場先根據預估高程進行大節段鋼箱梁的架設，之后可讓臨時墩支架在鋼箱梁自重作用下自然穩定一段時間，然后測得鋼箱梁高程的變化量，再通過在臨時墩支點上的千斤頂配合增減鋼墊板的方式調整鋼箱梁高程使之達到目標高程，之后再進行相鄰大節段鋼箱梁間的焊接。

2.3 鋼箱梁梁端轉角控制

由于大節段跨徑和自重均較大，鋼箱梁架設到橋位臨時墩上時將發生自然變形，造成梁端發生轉角α(見圖4a))，使大節段之間存在一定張口，無法焊接[3]。此時，需要采取一定措施將轉角張口調整為零，才能將相鄰大節段焊接連成整體。

這里提出兩種梁端轉角的調整方式：方法一，在轉角處將梁端進行切割δ，與前段鋼箱梁匹配成零轉角后，便可直接焊接，見圖4b)；方法二，采用千斤頂主動頂升一定的高度h，使箱梁在開口處能平順過渡，見圖4c)。

2.4 裸梁線形偏差控制

鋼箱梁節段吊裝到臨時墩上時，由于結構跨度和自重較大，跨中必然產生變形；然而由于存在重量、剛度上的誤差及鋼箱梁局部焊接應力等[4]因素，鋼箱梁節段架設后，跨中實際產生的變形與理論計算會存在一定偏差，嚴重時鋼箱梁線形呈現波浪，影響成橋線形。為解決該問題，提出“預架設”的方法，使鋼箱梁在工廠拼裝時就預先考慮：吊裝架設前，在工廠預先模擬大節段鋼箱梁的實橋簡支狀態，通過工廠實測得到真實的變形及應力，作為理論計算結果修正的依據[5]，指導鋼箱梁節段現場架設時線形控制。

3 結語

對于采用大節段吊裝架設的鋼箱梁自錨式懸索橋，其鋼箱梁的線形控制難度非常大，一旦形成線形則很難進行調整。本文結合大沽河航道橋實橋現場施工情況，研究提出了大節段吊裝架設施工方法的鋼箱梁線形控制方法，工廠拼裝線形控制方法、臨時墩變形控制、鋼箱梁梁端轉角控制法、裸梁線形偏差控制法等方面，在全橋鋼箱梁架設過程中進行了精確控制，有效保證了最終成橋線形達到設計目標值。

[1] 胡建華.現代自錨式懸索橋理論與應用[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 趙 煜,魏家樂,賀拴海.基于大節段吊裝法的自錨式懸索橋主梁線形控制方法[J].沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2011,27(3)：418-424.

[3] 蔡建軍,季 輝,沈銳利.青島海灣大沽河航道橋鋼箱梁大節段安裝架設關鍵技術研究[J].施工技術,2011,40(11):66-71.

[4] 莫慧蘭,張震韜,徐文勝.蘇通大橋施工構件尺寸偏差對主梁線形影響分析[J].華中科技大學學報(城市科學版)，2010,27(3)：62-65.

[5] 魏家樂．大節段吊裝施工的自錨式懸索橋施工控制仿真分析及關鍵技術[D].西安：長安大學，2010.

The linear control of large segment steel box girder hoisting of self anchored suspension bridge

Li Yusa1Zhou Jing2Wei Jiale3

(1.Shaanxi Regional Geological and Mineral Institute, Xianyang 712000, China;2.Xi’an Highway Engineering Management Office, Xi’an 710000, China;3.Shaanxi Tongyu Highway Research Institute Limited Company, Xi’an 710000, China)

Combining with the trail bridge site construction situation of Dagu river channel bridge, this paper put forward the steel box girder linear control method,factory assembling linear control method, temporary pier deformation control method, steel box girder beam angle control method, bare girder linear deviation control method and other aspects of large segment hoisting erectioncon struction method, and made detailed discussion, and implementation of accurate control in each stage of full-bridge steel box girder erection process system transformation, this method provided reference for similar bridge construction.

self-anchored suspension bridge, large segment hoisting, steel box girder assembling erection, alignment control

1009-6825(2017)16-0164-02

2017-03-04

李育薩(1964- )，男，工程師

U448.1

A