全漂浮体系斜拉桥主梁施工工法

全漂浮体系斜拉桥主梁施工工法

1 前言

斜拉桥具有跨越能力大、材料用量省、施工简便、外形美观等优点，因而在目前国内外的桥梁建设中被广泛采用。但是斜拉桥作为一个高次超静定结构，主梁呈多点弹性支撑的连续梁体系，他对成桥线性要求非常严格，桥梁线性的变化，会导致内力的变化，内力的变化又会影响斜拉桥的合理成桥状态，而且施工过程结构体系的转换频繁，因此选择合理的施工控制方案是确保施工过程安全和到达设计目标的关键。

甘肃酒泉西一斜拉桥为全漂浮体系斜拉桥，即斜拉桥塔梁不固结，分为2个独立结构，塔梁交汇处用侧向限位支座连接，整个梁体全部由148根环氧钢绞线斜拉索承力悬吊，采用支架法施工，桥面线型较难控制。在全漂浮体系斜拉桥施工中，索力对主梁线型、承受荷载能力、主梁内力起着至关重要作用；同时各段支模标高的准确调整在很大程度上决定该段与前一段线型标高的顺畅连接，否则影响该段混凝土受力，因此，施工中严格控制索力与线型标高是斜拉桥的关键技术之一。

针对此，中铁十七局五公司根据实际施工情况并结合监控单位甘肃省交通规划勘察设计院有限公司提供的数据支持基础上，在甘肃酒泉西一斜拉桥施工中总结出了一套全漂浮体系斜拉桥主梁施工工法。本工法通过大型有限元软件对桥梁结构进行施工全过程模拟和结构验算，根据分析结果给出每个施工阶段斜拉索的张拉力、梁段立模高度，通过施工中的索力和标高调整来获得预先设计的应力状态和几何线型，以保证成桥线型和内力满足设计要求，保证施工安全。

2 工法特点

2.1 技术先进，采用理论分析、数值模拟、实际施工相结合的施工方法，对施工中的主梁内力与主梁线型进行实时控制，有效保证成桥线型和内力满足设计要求；

2.2 本施工工法主要分两部分，一部分为监控单位提供数值模拟分析，为下一道施工工序提供张拉索力与立模高度数据支持，并采集现场施工数据进行理论与实测值比较，决定下一步施工预告；另一部分，施工单位根据监控单位提供的立模高度与张拉索力值进行主梁的实际施工与张拉，通过两方的有力结合保证成桥线型和内力满足设计要求；

2.3 风险预控性强，可以有效的避免施工中出现的施工误差与风险；

2.4 成本低，基于理论分析与数值模拟为基础，实际施工反馈参数为依据，对主梁施工进行全方位实时控制，成本低廉；

2.5 施工方法步骤明确，易于施工人员掌握，施工质量易于保证；

3 适用范围

采用支架法施工的全漂浮体系斜拉桥塔梁施工。

4 工艺原理

4.1 采用自适用控制方法，通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工监控的跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反应实际施工过程后，以计算分析程序所得分析结果指导以后施

工过程。根据拟定的施工过方法对施工的每一个阶段进行理论计算，求得各施工阶段施工控制参数的理论值，从而形成施工控制文件，针对施工中控制的具体情况，建立和正确运作相应的施工控制体系；

4.2 根据实际施工过程中由于各种因素所引起的控制参数的理论值与实测值不一致的问题，采用一定的方法在施工中加以调整和控制；

4.3 本施工工法以索力作为改善成桥后主梁受力的调控手段；以主梁高程为主要控制目标，同时兼顾索力及主梁和索塔应力在规范规定的范围；通过施工中的索力和标高调整来获得预先设计要求；

5 工艺流程

5.1施工工序流程

全漂浮体系斜拉桥主梁施工工法主要包括两方面，第一是施工监控的数值模拟分析、现场测量数据，根据分析结果提交施工监控指令，并采集现场施工数据进行理论与实测值比较，决定下一步施工预告；第二施工单位根据监控单位提供的施工监控指令，进行斜拉桥主梁支模以及索力张拉，通过监控单位提供的分析与监测数据支持对斜拉桥主梁标高、线型、主梁应力进行全方位控制。

5.1.1 数据采集流程图

5-1-1施工过程中数据采集流程图

5.1.2 主梁施工流程图

5-1-2主梁施工流程图

主桥主梁施工共划分13个施工节段，为0#段，1#~6#段各2段，其中0#段

长度16m，1#~5#段各长度18m，6#段长度22m。均采用满堂支架现浇施工。在主塔下塔柱（10m）施工完成时，开始施工0#段主梁，施工1#段主梁，施工2#段主梁，挂1#段和2#段主梁斜拉索1#~6#，施工3#段主梁，挂3#段主梁拉索7#~9#，拆除1#段支架。施工4#段主梁，挂4#段主梁拉索10#~12#，拆除2#段支架。施工5#段主梁，挂5#段主梁拉索13#~15#，拆除3#段支架。施工6#段主梁，挂6#段主梁拉索16#~18#，拆除4#~6#段支架。挂0#段主梁拉索4束，张拉，最后拆除0#段支架。主梁施工工段划分如图5-1-3所示。

5-1-2主梁工段划分示意图

5.2 主要工序与施工要点

5.2.1 监控单位监控内容

监控单位桥梁施工监控主要包括数值模拟分析、现场测量测试、提交施工监控指令及施工监控报告三个基本环节。

5.2.1.1 数值模拟分析计算

理论计算主要是对设计成桥状态和施工状态进行独立复核计算。

其主要计算内容如下：

(1) 各施工阶段下及成桥状态下控制变量的理论数据：

(2) 施工监控数据理论值：安装索力和立模标高。

5-2-1 斜拉桥上部结构计算模型

进行数值模拟时，采用基于多约束条件的最小能量法来确定最优成桥状态，以确定的合理成桥状态为基础，独立进行斜拉桥施工索力和立模标高的计算。

具体在计算斜拉桥施工索力和立模标高时，采用改进的正装计算法。该方法的基本出发点是针对倒拆分析中难以考虑混凝土的收缩、徐变和结构几何非线型以及拆除合龙段与支座单元所带来的结构不闭合的影响，只采用正装计算，通过最小二乘法将这种不闭合的影响降低到最小。在此基础上，可求出结构在任意时刻因混凝土的收缩、徐变及钢束松弛等因素影响的内力和变形。其计算精度直接的计算的时间段划分有关。因而可以到达到很高的计算精度。计算模型如图5-2-1所示。

综合考虑上述因数的影响，计算得出的施工索力和立模标高和设计方提供的施工索力和立模标高可能存在一定差别。监控方、设计方、施工方应该就此差别进行详细论证，最终确定一组合理的施工索力和立模标高。

5.2.1.2 监控单位主梁线型控制方法

西一大桥施工监控的重点之一就是线型控制，而线型控制的重点是高程控制，即提供各主梁节段的立模标高，从而使主桥合龙后的成桥线型尽可能地吻合设计线型。西一大桥高程监控主要做了如下工作：

（1）主梁三条理论线型的计算，确定立模标高通过数值分析各施工阶段立模标高；

（2）主梁各阶段挠度测量；

（3）主梁实测挠度数据处理。

1、立磨标高计算方法

主梁各节段理论立模标高一般按照式2-1确定：

i i i-1i i

∆∆∆∆

H=H+H+H+H+H

设计变形五年徐变挂篮

立模成桥累计（2-1）i

H

立模—第i节段主梁前端的立模理论高程；

i

H

设计—第i节段主梁前端的设计标高；

i-1

∆

H

变形—浇筑第i节段主梁时，由于第i-1节段主梁变形导致第i节段主梁变形，包括随前阶段的平动和转动；

i

∆

H

成桥累计—第i节段主梁在成桥时的累计变形；

i

∆

H

五年徐变—第i节段主梁成桥后5年后的徐变变形；

∆

H

挂篮—挂篮变形。

2、主梁标高测点布置

主梁标高控制点布置示意图5-2-2。在每节段端部上、下游翼缘边、肋板中心及轴线上各布置一个测点。主梁标高控制点实图5-2-2所示，全桥高程控制点布置图如图5-2-3所示。

5-2-2 主梁标高测点布置示意图