重慶鵝公巖軌道專用橋加勁梁合龍關鍵技術

章耀林

（中國鐵建大橋工程局集團有限公司，天津 300300）

1 工程概況

重慶鵝公巖軌道專用橋位于既有鵝公巖長江公路大橋上游70 m 處，橋跨布置為（50+210+600+210+50）m，為雙塔雙索面自錨式懸索橋（圖1）。該橋加勁梁錨跨為預應力混凝土箱梁結構，錨固段為鋼筋混凝土箱梁結構，其余梁段為鋼箱梁結構，加勁梁結構見圖2。

圖1 鵝公巖軌道專用橋總體布置（單位：m）

圖2 鵝公巖軌道專用橋加勁梁結構（單位：m）

2 總體施工方案

受長江航道、地形、道路交通等多重約束條件限制，該橋加勁梁創造性地采用“先斜拉后懸索”的總體施工方案［1-3］。加勁梁的不同部位分別采用如下施工方法：①錨固段鋼筋混凝土箱梁采用可滑移支架原位現場澆筑；②錨跨預應力混凝土箱梁采用常規支架原位現場澆筑；③邊跨鋼箱梁采用步履式多點同步頂推方法施工，從主塔處往錨跨方向頂推；④中跨鋼箱加勁梁采用斜拉扣掛法施工，在主塔頂設置臨時鋼塔，塔梁之間設置16 對臨時斜拉索，形成臨時斜拉橋。鋼箱加勁梁由船舶水上運輸、架梁吊機梁面起吊安裝。

加勁梁施工順序為：搭設錨固段及錨跨支架、頂推支架→現澆錨固段鋼筋混凝土箱梁，頂推邊跨鋼箱梁→斜拉扣掛法施工部分中跨鋼箱加勁梁至前7對臨時斜拉索安裝完成→錨固段合龍（圖3（a））→中跨鋼箱加勁梁合龍（圖3（b））→安裝貓道和牽引系統，施工主纜并現場澆筑錨跨預應力混凝土箱梁→錨跨合龍（圖3（c））→安裝吊索，進行“斜拉-懸索”體系轉換，最終形成懸索橋成橋狀態。

圖3 鵝公巖軌道專用橋加勁梁合龍布置

3 加勁梁合龍關鍵技術

3.1 加勁梁合龍技術的特點

1）錨固段為鋼筋混凝土箱梁，最大高度10 m，底面離地高度40 m以上，質量約1.2萬t。由于加勁梁總長超過1 000 m，錨固段鋼筋混凝土箱梁與邊跨鋼箱梁合龍后，溫度變化會導致錨固段產生很大的縱向位移，最大可達±20 cm。此外，錨跨合龍后，中跨鋼箱加勁梁繼續采用斜拉扣掛法進行施工對錨固段混凝土箱梁有所擾動。在主纜安裝完成前，由于錨固段無軸向預應力，存在開裂風險［4］。

2）錨跨為預應力混凝土箱梁。為節省工期，在不影響主纜施工前提下，錨跨與主纜施工可同步進行并預留合龍段，待主纜施工完成后再合龍。為保證主纜施工，預留合龍段只能設置在錨跨梁體高度較大處。合龍完成前，錨跨段尚未張拉預應力。合龍鎖定時，在溫度影響下錨跨與錨固段會產生較大的縱向位移，存在開裂風險。

3）中跨鋼箱梁合龍時，在溫度影響下鋼箱梁及錨固段混凝土箱梁會產生較大的縱向位移，此時中跨鋼箱加勁梁處于最大懸臂狀態，中跨合龍口的位置調整須精確分析計算。

3.2 加勁梁合龍分析

根據全橋施工過程建立計算模型，分析合龍前后結構的受力、變形等，并進行合龍敏感性分析，選擇合龍措施［5-8］。對本橋而言，合龍的所有措施均為保證混凝土梁段安全，因此重點研究合龍過程中混凝土梁段的受力情況及梁段縱向移動過程中縱向水平力的大小。合龍工況為：工況1，錨固段合龍；工況2，中跨合龍；工況3，錨跨合龍。

對于工況1，錨固段合龍鎖定后，由于梁體整體長度最短，因此溫度影響下的伸縮量為3個工況中最小。錨固段縱向位移受支架約束，鋼箱梁自重全部由臨時斜拉索承擔并處于“漂浮”狀態。當溫度升高時，錨固段混凝土受壓，當溫度下降時受拉。由于錨固段未設置縱向預應力，因此溫度下降時錨固段混凝土受力最不利。由于鋼箱梁處于“漂浮”狀態，在縱向力較小的情況下也能適應較大的縱向位移，且溫度變化引起的縱向位移較小。錨固段混凝土在降溫時承受的最大拉應力不超過0.2 MPa，箱梁不會開裂。

對于工況2，由于LWS8（LES8）—LWS16（LES16）臨時斜拉索錨固在錨固段橫梁上，臨時斜拉索的水平分力（約83 325 kN）相當于預應力施加于錨固段上，使錨固段混凝土受壓；臨時斜拉索的豎向分力（約42 456 kN）方向與錨固段混凝土箱梁自重方向相反，錨墩及錨固段支架不再承擔全部錨固段混凝土箱梁的自重，其承擔的豎向荷載降至約68 579 kN。中跨合龍時，錨固段需要克服縱向摩阻力才能滑動，其最大摩阻力（即合龍過程中錨固段承受的拉力）約4 114 kN，遠小于臨時斜拉索施加的預壓力，因此錨固段混凝土處于受壓狀態箱梁不會開裂。

對于工況3，由于主纜施工完成，主纜張力會進一步增加錨固段混凝土箱梁的軸向壓力，降低錨墩及錨固段支架的豎向荷載。當第1 個錨跨合龍時，錨固段混凝土仍處于受壓狀態不會開裂，且縱向摩阻力小于工況2。當一側錨跨合龍后，另一側錨跨合龍時，已合龍的錨跨需與錨固段一起滑移，此時需克服錨固段及錨固支架上的摩阻力及過渡墩的摩阻力。分析表明，第2 個錨跨合龍時，錨固墩及錨固支架支反力約8.4×104kN，過渡墩支反力約1.2×104kN，錨跨及錨固段滑移時摩阻力約5 760 kN。

3.3 加勁梁合龍的關鍵技術措施

根據本橋加勁梁合龍的技術特點，重點解決混凝土箱梁在較大縱向位移條件下的安全問題，防止其開裂，并提出精確調整合龍口縱向相對位置的措施。除常規的合龍口合龍鎖定措施外，還采取了如下措施。

3.3.1 設置可滑移支架

可滑移支架僅設置于錨固段混凝土箱梁下方，具體布置見圖4。錨固段支架高達40 m，要求其能夠承擔約1.2×105kN 的豎向荷載，同時能滿足錨固段混凝土箱梁±20 cm水平縱向位移的需要。

可滑移支架具備以下特點：

1）設置可滑移量為±35 cm 的滑動面，滿足錨固段混凝土箱梁水平縱向移動的需要。溫度變化時，混凝土箱梁及其下的排架、碗扣式支架可沿滑動面滑動?；瑒用嫣幵O置縱向限位裝置（圖5），根據需要可以解除或添加滑動面的縱向約束。

圖4 錨固段與錨跨支架布置

圖5 錨固段支架滑動面限位裝置（單位：mm）

2）在支架滑動面以上排架與錨固段混凝土箱梁之間設置錨固裝置（圖6），保證混凝土箱梁滑動時能與排架連接為整體，支架能夠承受豎向荷載。

圖6 錨固段支架排架與錨固段梁體間的錨固裝置

3）鋼管柱縱向設置支架（參見圖4）。經計算滑移支架滑動面鎖定后承受的最大縱向水平力不超過5 760 kN。因此，按支架縱向水平承載力6 000 kN 設計斜撐，同時控制其樁頂縱向位移不大于5 mm。

3.3.2 設置加勁梁縱向位置調整裝置

在塔梁交叉處設置加勁梁縱向位置調整系統（圖7）。在鋼箱梁外側腹板設置反力座，其上設置千斤頂，分別連接反力座及橋塔塔柱上的抗風支座墊石，通過頂升千斤頂調整加勁梁的縱向位置?？v向位置調整到位后，反力座和抗風支座墊石之間通過設置抄墊達到限制梁塔縱向相對位移的目的（拆除抄墊則不限制兩者縱向相對位移）?？癸L支座墊石配筋根據計算應予以加強。

3.3.3 選擇合理的約束位置及合龍時機

通過選擇合理的約束位置及合龍時機實現主動控制工期、保證錨固段及錨跨混凝土箱梁的質量，達到支架結構優化等目的。

圖7 加勁梁縱向位置調整系統布置（單位：mm）

3.4 加勁梁合龍的控制要點

3.4.1 錨固段合龍

1）錨固段混凝土箱梁采用可滑移支架現澆施工，施工時支架應設置預拱度，鎖定支架并保護好支架滑動面。

2）控制好錨跨合龍時機。邊跨鋼箱梁頂推到位后，不立即合龍錨固段，繼續采用斜拉扣掛法施工部分節段中跨鋼箱加勁梁，待前7 對臨時斜拉索張拉完成后再合龍，以減少中跨鋼箱加勁梁施工對錨固段的影響。

3）利用塔梁交叉處縱向位置調整系統調整合龍口的縱向相對位置，利用臨時斜拉索調整合龍口的相對高程和轉角。精確調整位置后鎖定合龍口。

4）選擇合適的縱梁約束位置。利用錨固支架約束混凝土箱梁的縱向位置，解除塔梁交叉處的縱向約束，盡量使錨固段不發生縱向位移。

3.4.2 中跨合龍

1）解除滑移支架滑動面縱向約束，拆除錨固段主纜錨固橫梁下方支架及模板，使得錨固段橫梁由其下方永久支座支承。

2）利用縱向位置調整系統及臨時斜拉索精確調整合龍口相對位置后鎖定合龍口。

3.4.3 錨跨合龍

1）兩岸錨跨合龍段必須一前一后施工，不得同步合龍。實際施工時先合龍P12墩處合龍段。利用塔梁交叉處縱向位置調整系統調整合龍口的縱向相對位置，斜拉索調整合龍口的相對轉角。由于無法調整合龍口的豎向相對位置，錨跨支架應預先設置預拱度以確保合龍質量。精確調整合龍口位置后鎖定合龍口。合龍過程中確保P12 墩處錨跨支架滑動面鎖定，加勁梁其余支點縱向位移約束均解除。

2）合龍口混凝土強度達到設計要求后，首先拆除側模板、張拉錨跨預應力束，然后卸落錨跨支架，使錨跨混凝土箱梁底部與底模脫空。

3）解除P12 墩處錨固支架滑動面縱向約束，精確調整P15墩處合龍口相對位置后鎖定合龍口。合龍過程中確保P15 處錨跨支架滑動面鎖定，加勁梁其余支點縱向位移約束均解除。

4 結語

1）設置可滑移支架，能在保持豎向承載力的條件下，錨固段混凝土箱梁滿足±20 cm 水平縱向位移的需要。

2）在塔梁交叉處設置縱向位置調整系統，能主動控制合龍時機，避免天氣的不利影響，有效控制工期。

3）選擇合適的合龍時機，能減少施工對混凝土的擾動，從而有效控制混凝土箱梁的施工質量。

4）將約束的位置選在錨固段而不是塔梁交叉處，可降低對錨跨合龍段混凝土箱梁的擾動，簡化錨跨支架的設計，無需設置滑動面就可以滿足梁體縱向位移要求。