曾家巖大橋剛性懸索架設及合龍施工技術

劉小勇，姚 笛，枚 龍，劉茂娜

(中交二航局第二工程公司，重慶 401121)

1 工程概況

重慶曾家巖大橋為三跨連續剛性懸索加勁鋼桁架梁橋，跨徑布置為135m+270m+135m。主橋上部結構為鋼桁梁，剛性懸索設置在主墩兩側各5個節間，最高點與上弦距離24.0m。加勁懸索采用二次拋物線，上弦與剛性懸索之間采用鋼吊桿連接。橋型斷面布置如圖1所示。

圖1 橋型斷面布置(單位：cm)

2 加勁弦安裝架設

曾家巖大橋上部結構安裝方案整體采用“預偏中支點預降邊支點+橋面吊機對稱懸臂拼裝+斜拉扣掛”施工工藝，即在墩旁中支點處設置80t桅桿式起重機作為鋼梁轉運的提升站，并利用桅桿式起重機安裝墩旁托架上的鋼梁起始節段與首臺70t橋面起重機。加勁弦安裝按盡快參與鋼桁梁的協同受力設計意圖，根據總體施工工藝，由于受2臺橋面起重機在鋼梁上空間布置的要求及桅桿式起重機吊高吊幅的影響，如圖2所示，剛性懸索在鋼桁梁T構懸拼4個節間后，利用橋面起重機進行安裝，如圖3所示。剛性懸索安裝順序為：剛性吊桿→加勁弦→橋門架→剛性吊桿→加勁弦。

圖2 加勁懸桿安裝示意

圖3 加勁懸桿安裝示意

加勁弦一般采用支架法或臨時支墩法安裝，本工程根據分析剛性吊桿在拉壓狀態受力均能滿足規范要求下，利用剛性吊桿受壓特性，在其兩側設置八字撐調整裝置加固，并調整吊桿垂直度，為便于連接，在吊桿上設置抱箍形式，利用精軋螺紋鋼預緊抱于吊桿上。

吊桿與下弦及加勁弦桿的銷軸連接，吊耳耳孔設計一般比銷軸大6mm，在吊桿的頂底部設置了間隙補償調整限位塊如圖4所示。

圖4 加勁弦安裝及間隙限位補償調整結構

3 加勁弦合龍施工

加勁弦合龍口設計為中支點的第5節段位置處，其施工時機為對稱懸臂安裝完成5個節段及橋面起重機站位于第4節段，選擇在溫度約28℃進行合龍段施工。由于合龍口位置處整體剛度較大，為保證順利合龍，在中支點大立柱頂設置了斜拉扣掛系統進行對拉，如圖5所示，并輔以頂拉裝置等措施，拼接板采用現場配鉆方式，實現加勁弦桿合龍。

圖5 加勁弦合龍段施工示意

3.1 合龍口分析與監測

為分析合龍前各構件的應力，采用Midas Civil對合龍工況進行整體建模分析，此時主桁結構的最大拉應力發生于5號節間豎腹桿頂部，為154MPa；最大壓應力發生于5號節間上弦桿前端，為-147MPa，滿足規范要求。

為保證加勁弦的順利合龍，根據模型分析斜拉扣掛1號臨時拉索張拉力為8 370kN，合龍口下端豎向調整力為400kN，并在邊跨側、中跨側合龍端口分別施加約10，50kN的縱向對頂力，實現合龍口的精確調整，此工況下合龍口的偏差調整均小于1～1.2mm，合龍段吊裝及合龍口精確調整前后的姿態實測如表1，2所示。

表1 合龍段下端口連接后合龍口姿態 mm

表2 加勁弦合龍口精確調整后姿態 mm

3.2 合龍口敏感性計算分析

剛性懸索合龍為剛性懸索加勁梁連續鋼桁梁施工的最關鍵工況，多種因素可能對合龍口的狀態造成重要影響。為此對系統溫度、臨時拉索索力、橋面起重機站位等參數對合龍口狀態的影響進行研究，如表3所示。

表3 主要結構參數

1)環境溫度變化

選擇與基準合龍溫度28℃接近的較為穩定的溫度進行合龍。當環境溫度與基準溫度有差別時，按環境溫度升溫/降溫2.5℃，5℃四種情況考慮溫度變化對合龍口狀態的影響，如表4所示。

表4 環境升降溫5℃對合龍口狀態的影響 mm

根據分析，升降溫對于剛性懸索合龍口變形差值影響較小，環境溫度升/降5℃，合龍口變形約1mm。

環境溫度升高或降低時，剛性懸索合龍口兩端會產生一定變形，為保證其無應力合龍，可通過調整臨時拉索索力大小的方式進行控制，按環境溫度升溫/降溫2.5℃，5℃四種情況考慮溫度變化對臨時拉索索力的影響，如表5所示。

表5 環境溫度改變對臨時拉索狀態的影響 kN

2)臨時拉索索力

當合龍口有差量時，可通過調整臨時拉索的索力，達到改變合龍口兩端位移的目的。當臨時拉索索力與基準索力有差別時，按臨時拉索索力增加/減少250,500,750kN和1 000kN考慮索力變化對合龍口狀態的影響，如表6所示。

表6 臨時拉索索力改變對合龍口狀態的影響 mm

根據分析，臨時拉索索力變化與合龍口變形量成線性關系，且較敏感，可通過在合龍口位置設置頂拉裝置進行調整。

3)合龍口豎向調整力

當合龍口有差量時，可通過調整合龍口豎向力，達到改變合龍口兩端位移的目的。按合龍口豎向調整力增加/減少100，200kN和300kN慮索力變化對合龍口狀態的影響，如表7所示。

表7 調整豎向作用力對合龍口狀態的影響 mm

由表7可知，改變合龍口豎向調整力對于剛性懸索合龍口變形差有一定影響，可通過調整豎向作用力對合龍口距離進行調整。

4)架梁起重機站位

當合龍口有微小差量時，可通過調整架梁起重機占位，達到改變懸臂端位移的目的。合龍方案中，架梁起重機均占位4號節間。占位3號節間以及5號節間時合龍口的狀態如表8所示。

由表8可知，架梁起重機占位對于合龍口狀態有一定影響，可通過調整架梁起重機占位對合龍口距離進行調整。

表8 架梁起重機占位對合龍口狀態的影響 mm

4 加勁弦合龍口偏差調整技術措施

由于合龍口采用拼接板現場配鉆方式，即合龍段一端利用拼接板與加勁弦沖釘連接，另一端通過斜拉扣掛拉索對拉、豎向頂拉、橋面起重機站位、頂拉裝置等措施調整合龍口的轉角、豎向、橫向與縱向偏差，實現順利合龍。

4.1 合龍口豎向調整措施

加勁弦合龍口豎向偏差可通過調整橋面起重機站位或采取千斤頂頂升或者反壓進行調整。即通過上弦桿腹板頂部放置2臺150t液壓千斤頂或在加勁懸索合龍段頂部通過設置2個七字形反力裝置和2臺150t反向頂，通過頂升以強制消除合龍口豎向偏差。

4.2 合龍口橫向調整措施

加勁弦合龍口橫向偏差采取千斤頂或者手拉葫蘆進行調整。即合龍段橫橋向向外偏，在加勁弦內側腹板上安裝丁字吊，利用25t手拉葫蘆調整合龍口橫向偏差；加勁懸索合龍段橫橋向向內偏，在加勁懸索合龍段外側腹板上安裝七字形反力裝置，利用50t機械千斤頂調整合龍口橫向偏差，保證頂底板孔群重合。具體調整如圖6所示。

圖6 合龍口橫向調整示意

4.3 合龍口縱向調整措施

在加勁懸索上下游合龍口頂面分別設置1對頂拉反力裝置和2臺150t千斤頂，通過反向頂升以強制消除上弦合龍口縱向偏差，實現快速合龍。具體頂拉如圖7所示。

圖7 合龍口頂拉裝置調位示意

若合龍口縱向偏差較大，頂拉裝置調整效果不明顯，采用增大1號臨時拉索索力調整合龍口縱向偏差。1號臨時索設計采用4束19根鋼絞線，錨具為27孔和37孔。若需要增加索力，按照模型計算再增加鋼絞線數量。

合龍口偏差調整采用縱向→豎向→橫向的順序，觀察合龍口數據與實配拼接板測取數據一致，螺栓孔群基本重合，使用定位工藝沖釘對合龍口腹板、頂板進行快速施打定位后補充φ32.8沖釘和臨時螺栓至板面栓孔的75%，最后補足底板沖釘，完成加勁弦合龍施工。

加勁弦合龍施工完成后，對合龍段進行高栓施擰，施擰順序先腹板再頂底板。待高栓施工完成，進行1號拉索及吊桿限位裝置拆除，使吊桿由受壓變為受拉，完成受力體系轉換。

5 結語

重慶曾家巖大橋采用帶剛性懸索的加勁弦及鋼吊桿的鋼桁架三跨連續梁結構體系，結構新穎、技術復雜、加勁弦安裝及合龍難度大。在加勁弦安裝過程中合理利用吊桿的拉壓雙層屬性，設置八字斜撐拉裝置調整吊桿垂直度，并在頂底部設計間隙限位措施，高效完成了加勁弦安裝，并保證了鋼梁線形。加勁弦合龍口由于緊鄰弦桁結合段，結構剛度較大，為克服鋼梁懸臂下撓影響合龍口的轉角誤差，在中支點大立柱頂設置了斜拉扣掛系統，同時針對鋼梁的系統溫度、拉索索力、橋面起重機站位等參數對合龍口的狀態進行了敏感性分析，利用拉索對拉，并配以縱、橫、豎向以及現場配鉆等調位措施，確保了加勁弦零誤差合龍。