獨塔斜拉橋主橋與引橋架設施工探討

摘要：四川巴中恩陽義陽大橋，由中鐵二十三局集團第三工程有限公司承建，義陽大橋主橋長245 m，為懸灌一箱五室結構，設縱向、豎向和橫向預應力，兩端為預制T梁橋面聯系結構，原設計圖紙主橋兩端縱向預應力為雙邊張拉，因此主橋兩側的各一跨T梁需待該處預應力張拉完成后再架設（存在T梁架設后主梁張拉空間不夠），影響整體工期和增加了施工成本（T梁吊裝、架設設備不能及時撤場、T梁的預制時間或儲量時間過長）。通過優化原設計方案，將主橋主梁縱向預應力雙邊張拉調整為單邊張拉，既能滿足全橋合龍的預應力張拉，又能滿足將全部引橋T梁先行架設完畢，不要分別留兩跨等主橋合龍張拉后再架設的問題。保證了施工質量、滿足了設計要求，又能提前進行主橋主梁鄰邊跨預制T梁架設，實現了現場形象進度要求，達到節約施工成本的目的。

[作者簡介]姜磊（1981—），男，本科，高級工程師，研究方向為橋梁工程。

在國內，斜拉橋施工技術整體進步很大，成熟度也很高。斜拉索全橋構成一般由主橋和引道橋構成。主橋施工周期遠遠比引道橋的施工周期長，進而為整體施工組織留下了“困擾”，一方面考慮大施組、一方面考慮進度形象等，主橋和引道橋的施工客觀存在“時差”問題;特別是城市景觀橋梁，主橋的主塔設計較為新穎或獨特，技術難度、施工周期隨之加大加長，主引橋施工“時差”就更大了。從設計角度，一般主橋的梁型和引道橋的梁型差異，在變聯的蓋梁上進行結構形式調整，考慮主橋的梁預應力較長，且多為雙端張拉;為了主梁的張拉空間的考慮，蓋梁一般需要分二次完成，致使主橋就近的梁跨架設，進而梁面運輸、施工形象、進度管理、成本管理等存在客觀問題。為了解決此困擾，結合該橋實際情況，優化原設計方案，施工滿足現場形象進度要求，節約施工成本。

1 工程概況

1.1 項目簡介

該橋全長655 m，孔跨形式為3×30 m+4×40 m+（105+145） m+4×40 m，其中主橋為245 m單塔單索面斜拉橋，跨徑布置為（105+140） m;北引橋（小里程）長250 m，為3×30 m+4×40 m的兩聯預應力混凝土T梁;南引橋（大里程）長160 m，為4×40 m的一聯預應力混凝土T梁。其中主橋的邊跨和中跨分別設34 m和9 m支架現澆段，并各設2 m合龍段，變聯的蓋梁（P7、P9）為整體式高低臺蓋梁（圖1）。

引橋40 m預制T梁高2.5 m，主橋主梁高3.8 m，伸縮縫寬10 cm，主橋主梁在端頭設縱向預應力，底板共24束，其中B3、B3a束為最長束，其長度為65.39 m（已超出現澆段和合龍段），頂板共32束，最長為T2、T2a和T2b，長度為35.54 m（圖2、圖3）。考慮張拉空間問題，在完成整體蓋梁澆筑和主梁現澆后主梁縱向預應力將無法完成張拉（雙邊張拉）。

義陽大橋主橋長245 m，為懸灌一箱五室結構，設縱向、豎向和橫向預應力，兩端為預制T梁橋面聯系結構，原設計圖紙主橋兩端縱向預應力為雙邊張拉，因此主橋兩側的各一跨T梁需待該處預應力張拉完成后再架設（存在T梁架設后主梁張拉空間不夠），影響整體工期和增加了施工成本（T梁吊裝、架設設備不能及時撤場、T梁的預制時間或儲量時間過長）（圖4）。

1.2 技術標準

（1）道路等級：公路一級。

（2）設計速度：60 km/h。

（3）行車道數：雙向6車道。

（4）主橋寬度：全寬33 m。

（5）橋梁最大縱坡2 %，最大橫坡2 %，平曲線半徑1 500 m，不設超高。

（6）設計水位：按百年一遇洪水位控制。

（7）荷載等級：橋梁荷載 公路I級。

（8）設計年限：100年。

（9）設計使用年限：100年。

（10）設計安全等級：一級。

（11）工程所在區域地震動峰加速度值為0.05g，相應抗震設防烈度為Ⅵ度。

2 獨塔斜拉橋主橋與引橋架設施工

2.1 施工思路

為了優化原設計架設和主梁方案，簡化施工步驟，確保蓋梁、T梁架設和主梁的現澆段常規化施工，主要是解決主梁縱向預應力張拉空間問題。若按照原方案的雙邊張拉，蓋梁的上臺階將依然不能澆筑，只有完成主梁預應力張拉后才能澆筑蓋梁的上臺背，如此以來將對蓋梁整體受力和T梁架設存在豎向荷載偏壓的情況。所以經過研究，優化為主梁的現澆和合龍段調整為單邊張拉，先后施工現澆段、合龍段，最后再進行邊跨的縱向預應力張拉，考慮鋼絞線較長，隨之考慮鋼絞線的接長問題。

2.2 雙邊張拉優化為單邊張拉

把主梁現澆段的端頭預應力由原設計的雙邊張拉，P7墩柱端調整為固定端P錨，直接固定在端頭1.5 m厚的端墻中，采用9束和12束的P錨（圖5）。

2.3 鋼絞線接長

由于部分鋼絞線太長，全部下料后放在施工平臺上存在安全隱患，所以采用鋼絞線接長器（圖6、圖7），在完成現澆段混凝土澆筑且達到強度和彈性模量要求后進行張拉，在合龍段施工時再進行接長穿管，待合龍后達到“雙強度”要求后再次張拉。鋼絞線的接長器設置在邊跨的第10#節段處，按照設計在現澆段底板的12束預應力束進行接長，待邊跨合龍段完成合龍后，進行主橋邊跨的預應力張拉，以實現長鋼絞線調整的目標。

2.4 應力分析

結合方案的調整，工況發生變化，通過分階段、針對關鍵節段進行了整體應力計算和模擬：

2.4.1 短暫狀況結構應力分析

2.4.1.1 施工階段計算結果

箱梁結構按照短暫狀況計算結構正應力，主梁施工階段應力計算結果如圖8～圖21所示。選取幾個典型的施工階段提取應力（如0#、5#、主跨合龍、調索等）。

從中可以看出，施工階段過程中主梁上緣最大正拉應力為0.2 MPa<2 MPa，滿足規范要求;主梁下緣最大正拉應力為0.1 MPa<2 MPa，滿足規范要求;主梁上緣最大正壓應力為-13.1 MPa，下緣最大正壓應力為-15.6 MPa，均小于設計提出的22.68 MPa[1-2]，滿足規范要求。

2.4.1.2 成橋后期計算結果（成橋2年）

成橋階段主梁上下緣正應力見圖22、圖23。

可以看出，該階段主梁上下緣均不出現拉應力，滿足規范要求。

2.4.2 持久狀況結構應力分析

成橋使用階段-成橋后2年收縮徐變考慮：

持久狀況下，進行使用階段正截面混凝土法向拉壓應力及斜截面混凝土主壓應力驗算，作用標準值產生的箱梁應力[3-5]（圖24、圖25）。

2.4.3 持久狀況正常使用極限狀態分析

2.4.3.1 抗裂驗算

（1）成橋使用階段-成橋后2年收縮徐變考慮持久狀況按正常使用極限狀態的要求，采用短期效應組合和長期效應組合，對構件的抗裂和撓度進行驗算[6]。

（2）正截面抗裂驗算。預應力混凝土箱梁結構，對正截面抗裂性進行驗算[7]。主梁正截面法向拉應力在短期效應組合及長期效應組合作用如圖26、圖27所示。

在持久狀況短期組合及長期效應組合下的受力情況[8]為：混凝土正截面除主跨邊跨兩端局部出現拉應力外，其余位置均無拉應力出現，滿足規范對于全預應力混凝土受彎構件的規定，正截面的抗裂滿足規范要求。

2.4.3.2 撓度驗算

成橋使用階段-成橋后2年收縮徐變考慮：

活載（汽車荷載+人群荷載）作用下主梁位移如圖28、圖29所示。

3 結論

四川省巴中市恩陽區義陽大橋工程，解決主橋主梁縱向預應力雙邊張拉優化為單邊張拉，滿足全橋合龍前將主橋相鄰引橋的T梁提前架設，保證施工質量、推動進度形象，達到了節約施工成本的節約。

該橋的主橋和引橋蓋梁為高低臺階式，采取此施工工藝既提高了蓋梁的整體性，增強了蓋梁的質量，簡化了主梁的施工，也從經濟上和現場形象上取得了較好效果，邊跨于2020年1月20日合龍，現主梁已施工到14節段，在施工質量、安全、進度和效益方面取得了較好的成果。

3.1 主要調整的內容

（1）把主梁現澆段的端頭預應力由原設計的雙邊張拉，變更為單邊張拉，用P錨直接固定在端頭1.5 m厚的端墻中。

（2）由于部分鋼絞線太長，全部下料后放在施工平臺上存在安全隱患，所以采用鋼絞線接長器，在完成現澆段混凝土澆筑達到強度和彈性模量要求后進行張拉現澆段，在進行合龍段施工時再進行接長穿管，待合龍后達到要求進行再次張拉。

3.2 通過優化實現了目標

（1）節約了工期約1個月，減少了架橋機的轉場和二次進場費用約60萬元。

（2）減少了梁場的占用時間和設備租期，約30萬元。

（3）提高了梁面運輸，便于主梁的梁面材料的運輸;引橋的提前施作橋面系。

（4）樹立了企業形象，橋梁的進度形象也得到了社會的認可。

（5）杜絕了長鋼絞線的平臺堆放而存在的潛在安全隱患。

（6）提高了工效，提前合龍、提前完成全部T梁的架設。

參考文獻

[1] 王偉. 獨塔自錨式懸索橋受力行為仿真分析[D]. 成都： 西南交通大學.

[2] 易為. 施工階段的梁拱組合體系橋結構仿真驗算[J]. 江西公路科技， 2014（3）： 4-4.

[3] 衛高紅. 現澆混凝土大橋結構穩定性分析[J]. 北方交通， 2018（12）： 30-34.

[4] 鄧果. 預應力等高變寬連續箱梁設計探討[J]. 黑龍江交通科技， 2019（6）： 100-101.

[5] 何偉， 劉世明， 劉春杰， 等. 預應力混凝土箱梁橋正常使用性能三維有限元分析[J]. 鐵道建筑， 2010（2）： 5-7.

[6] 陳建榮. 燈塔市忠旺路Ⅴ型墩連續梁橋設計[J]. 北方交通， 2012（5）： 99-101.

[7] 陳如辰. 預應力混凝土連續梁橋配筋設計[J]. 中國市政工程， 2010（1）： 31-33.

[8] 王海東. 混凝土自錨式懸索橋設計與施工[D]. 中國優秀碩士學位論文全文數據庫， 2011.