不对称双悬臂施工混合梁斜拉桥施工技术

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NO.09 2020

不对称双悬臂施工混合梁斜拉桥施工技术

刘锋兵

（中交二公局第四工程有限公司，河南 洛阳 471013）

摘 要：对某不对称双悬臂施工中混合梁斜拉桥的施工情况进行研究，探讨该技术在实际工程中的应用和施工控

制要点，具体为主梁的施工方案及优化主梁施工步骤、设置施工辅助墩、设置反拉压重装置、设置塔梁临时固结和纵向限位装置、优化边跨现浇段长度五个方面的施工细节，最终保证该工程的整体质量。

关键词：混合梁斜拉桥；主梁施工；不对称双悬臂

1 工程概况

本文所提及的工程为双塔双索面的混合梁式的斜拉桥。边跨长度均为156 m，中跨长度为430 m。这座大桥的支撑体系为半漂浮结构，将竖向的支座设立在桥塔处，并在横向装有抗风的支座，在纵向装有阻尼装置。本工程所提及的标段是一段混合梁，边跨梁的类型是预应力混合梁，其主体结构是双肋式，中跨的类型是一，在建造的过程中，这段需修建成无黏结的钢绞线斜拉索。该斜拉索距边跨上缘部位可达8.5 m，距离中跨梁上缘部位可达12 m，整座桥梁设有索斜拉索的总体数量可达68对，最长的一根其重量达到11 000 kg。2 主梁施工方案

双向悬臂施工指的是将施工起点定在桥墩或者桥塔处并以此为起点，向两个完全相反的方向相背施工[1]。这种施工方式最大的特点在于施工合拢段工序开始前，施工部分桥梁的结构是双悬臂梁，因而在施工需尽量达到对称施工，但在实际施工的过程中，施工中的桥梁刚度较差，而且并不稳定，因而这种施工方式适合修建跨度相对稍小一些的斜拉桥施工。

结合本工程主梁的设计结构，在工程中使用不对称双悬臂施工，并制定出如下施工方案：

（1） 将墩旁托架设立在塔柱的两侧，在该托架的顶部安装一个牵索挂篮，将钢梁的Z0号节段安装于此，并完成B0和B1号节段的混凝土的浇筑施工。

（2） 将提升站和架梁吊机安装在浇筑的混凝土节段梁上，其施工方法为在不对称双悬臂施工，直到完成B14节段和Z15节段的施工。在完成B5节段施工后，增设辅助墩，在不对称双悬臂施工的同时进行边跨现浇段施工。

（3） 合龙段施工时，需遵循从边跨到中跨的施工顺序，之后解除临时工程，转换施工体系，并随之拆除各种辅助的结构。

（4） 方案说明。

方案1：边跨的混凝土梁浇筑主要采用牵索挂篮悬臂浇筑的方式。中跨则选择使用架梁吊机悬臂拼装的方式进行双悬臂施工，拼装完成后对平衡重进行配置。在具体的施工过程中，施工人员将提升站和架梁吊机分别安装在边跨B1梁

方案方案1

优点

边跨、中跨采用的施工工艺均已成熟，风险较低；投入少，成本低，

经济型好；边跨的支架相对较少，对易滑坡体的破坏性降低

段的顶面和主跨结合段处。要想将钢梁以及预制桥面板等构件运输到中跨待架的位置需要两个步骤。首先使构件到达桥面位置，整个过程离不开提升站的作用。接着利用运梁小车将构件运输至最终目的地。

牵索挂篮悬臂浇筑的应用比较广泛，适用于主墩设置墩旁的现浇节段。在高度及地势的影响下，位于圆曲线上的部分节段主要采用部分支架现浇的方式浇筑。中跨Z0段和Z1~Z18段分别依靠塔吊和架梁吊机悬臂拼装完成施工。

方案2：由于边跨和中跨自身特点的不同，施工人员在这两个部分分别采用了支架现浇和架梁吊机悬拼的施工方式。在对混合梁刹拉桥主梁进行施工的过程中，支架分段现浇具有明显优势，因而在边跨施工中被广泛采用。单悬臂拼装更适合中跨主梁施工。以上步骤完成后再对称设斜拉索。本方案中的施工方式以及总体布置方案与方案1基本一致。两种方案的差别在于本方案采用支架现浇的方式完成了整个边跨节段的浇筑。

在方案2中，施工人员需要通过人工挖孔桩将钢管支架搭设在边跨的两侧。支架的安装在一定限度上受地形的制约。当边跨支架处于地形开阔处时，在施工便道的帮助下施工人员可以利用吊机直接完成安装。当边跨支架处于陡坡上时施工便道无法开挖出来，则需要采用钓鱼法逐步推进完成搭设。

方案3：边跨主要采用支架现浇，中跨则主要采用缆索吊机整节段吊装。方案1和方案2中，架梁吊机是中跨钢梁单件悬拼的主要作业工具。受构件多、高空作业定位难等条件的制约，中跨钢梁具有较长的安装周期。

为节省构件在高空中的拼装时间，降低高空作业的安全风险，本方案采用先拼装后吊装的方式进行施工。具体来说，施工人员先将构件拼装成一个节段，再利用吊机对整个节段进行吊装。在安装过程中施工人员利用提升站和移动式门吊进行起吊和安装。

（5） 方案优缺点分析。

通过对以上方案的研究和对比分析，不同方案的优缺点如表1所示。

缺点

施工人员需采取有力措施控制塔顶偏位；拉索调整

步骤烦琐

表1 方案对比

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续表1 方案对比

方案方案2

优点

两侧的边跨主梁支架均为现浇，能够对主塔的不平衡力形成有效控

制；减少矩斜拉索索力调整次数具有方案2所具有的优点；整节段吊装减少了时间成本，在一定限

缺点

边跨全部采用现浇支架，成本投入较大；在陡坡等地形条件的影响下，支架搭设效率降低，影响整体

施工，同时会对坡体安全造成影响具有方案2所具有的缺点；与架梁吊机相比，索吊

方案3

度上保证了施工人员安全

3 施工技术

3.1 优化主梁施工步骤

假设主梁施工使用了节段对称同步施工的方法，对双悬臂施工阶段产生的最大不平衡力矩计算，其结果为521 423 kn· m。鉴于上述计算结果，要想使得中跨、边跨的力矩在施工中获得平衡感，需控制塔柱的偏位和应力，那么需要在中跨配置重达3 000 t的施工配重，大重量的施工配重为施工人员带来了很大的工作负担。在施工过程中配重的卸载操作和二期的恒载施工要交替进行，因而很难确保施工的品质。考虑到上述原因，再加上中跨与边跨主梁结构的特点，现提出不对称双悬臂施工，换言之即不用配重施工，中跨钢梁悬拼超前边跨悬浇1个节段。通过计算这一施工方法，双悬臂所承受的不平衡力矩的最大值明显降低了很多，用具体的数值表示即为138 510 kn· m，而且测量塔柱偏位位置、应力值和主梁线形都在可控的范围之内。

在本工程中，边跨与中跨的梁体施工运用了不同的施工工艺，因而为增强对施工过程不平衡力矩的控制，需对这两种施工节段进行计算模拟获取数据，并根据计算结果进行优化分析。优化之后这两段的施工流程如下所述：当边跨的挂篮走行到达Bi节段时，进行斜拉索挂索，开始初次张拉，完成之后安装好中跨Zi+1；完成边跨Bi的安装，之后绑扎钢筋，浇筑节段混凝土的50%，进行2次斜拉索张拉；当浇筑完成之后安装中跨Zi+1节段，之后将架梁吊机行走至该节段进行湿接；最后进行预应力施工，完成斜拉索终张。3.2 设置施工辅助墩

考虑塔吊起重的能力加上施工主体的受力情况等因素的影响，本工程在施工中搭建了施工辅助墩。这一辅助墩的位置设置在边跨到塔柱中心距离为2 775 cm的地方。另外在不同的施工环节要及时调整辅助墩的竖向反力装置，进而控制施工结构的应力量和施工线性。3.3 设置反拉压重装置

钢绞线反拉压重装置的位置设立在中跨Z0梁段，这样一来可以增强塔梁的锚固稳定性能，并缩小不平衡力矩。该装置的反拉力可达到800 kn。主梁是借由钢绞线与桥塔墩承台相连接的，因而在对钢绞线进行张拉的过程，就可以对施工主体部位施加拉力。在桥塔中心750 cm处设置反拉点，这点的位置即为中点，使之呈对称分布。当完成B3和Z4斜拉索终张后，再进行中跨侧反拉压重。3.4 设置塔梁临时固结和纵向限位装置

为了支撑悬臂段施工的梁体部分，要使用临时支撑墩，其位置要设置在桥墩的两侧或一侧。临时墩的支撑基础可独立设置，若施工条件允许的情况下可扩大永久墩的承台面积，那么可以直接在承台上设置临时墩[2]。若在施工过程

机成本较高

中在临时墩处产生拉力，在临时墩上需要增设预应力锚杆，并使之与梁体进行锚固。安装梁或架桥机的使用可以增强悬臂施工过程的稳定性，临时固结桥墩和梁的前提下，可借助于该设备中的拉杆对施工完成的桥梁段进行吊装，能够有效对抗因悬臂施工而产生的不平衡弯矩情况。

为了增强临时墩的使用性能，在墩结构造型上有意设计成双柱墩或者V形墩，这样可以省去临时加固的工序。

预应力钢箱混凝土挡块可以作为纵向限位的装置来使用，在该挡块内部设置剪力钢筋并将其焊接好，借助规格为Φ32 mm的精轧螺纹钢筋进行锚固，并将挡块固定在支座垫石垂直方向的两边处，之后完成混凝土浇筑，其规格为C50。当浇筑混凝土施工的节段为B0号时，即可将埋入的挡块固定在主梁内，即本文所提及的限位挡块。3.5 优化边跨现浇段长度

考虑到整座桥的地形位置，边跨支架现浇段的长度需尽可能地延展。本工程中所涉及边跨支架标段为B15~B17和B15’~B17’，为了增加现浇段的长度，特将两者合二为一，总长度可达26.6 m，不仅相应减少了双悬臂节段的施工数量，而且可以使双悬臂施工所受到的不平衡力矩得到有效的改善，缩短整个工程的建设周期。4 结语

在本文所提及的混合梁斜拉桥中，使用了不对称双悬臂施工的方法，取得了很好的施工效果，体现在如下两方面：一是降低了不平衡力矩，尤其是两侧主梁与主塔之间，二是减小了桥塔承载的应力量，降低了偏位控制的难度，使得施工中抗风设置更为稳定，可以给类似的工程施工提供较为有价值的参考资料。

参考文献

[1] 姚森.不对称双悬臂混合梁斜拉桥主梁施工方法研究[J].交通科

技，2018（6）：43-47.

[2] 彭建萍.混合梁斜拉桥不对称双悬臂施工技术[J].桥梁建设，2018（1）：118-122.

作者简介：刘锋兵，工程师，研究方向为公路工程施工。