收稿日期:2003-08-18作者简介:宋　杰(1968-),男,河南省郑州市人,本科,高工.稀索转体斜拉桥主梁采用支架法施工的技术要点宋　杰,李艳哲(中铁大桥局集团一公司,河南　郑州　450053)摘　要:稀索转体斜拉桥主梁具有其独特的结构特点和施工要求,采用支架法施工主梁时,对此应给予高度重视,以保证施工过程中支架及梁体的结构安全。

本文根据某桥的施工实践,介绍采用满铺钢管支架法施工该桥主梁的技术要点。

关键词:满铺支架;转体斜拉桥;主梁;施工文章编号:1009-6477(2004)02-0061-04 中图分类号:U448.27 文献标识码:ATechnical Points for Main Beam of Rotational Cable -stayedBridge with Rare Stay Cable s Constructed by Support MethodSONG Jie ,LI Yan 2zheAbstract :Main beam of rotational cable -stayed bridge with rare stay cables has the unique structural character 2istics and construction requirements ,which should be paid much attention when main beam is constructied by support method ,s o as to ensure the structural safety of the support and beam during construction.This paper in 2troduces the technical points of the main beam of a bridge constructed by the supports with fully paved steel tubes.K ey w ords :support with fully paved steel tubes ;rotational cable -stayed bridge ;main beam ;construction 转体法施工在桥梁工程施工中已较为广泛,尤其是在主跨上部结构施工条件受限,但边跨具有相对较好的施工条件的情况下。

主梁为预应力混凝土结构的斜拉桥采用转体法施工时,主梁结构设计一般均需考虑施工的方法。

满铺支架法是桥梁上部结构施工中较常见的一种施工方法,尤其是在墩身不高的旱地上浇注桥梁主梁时,几乎成为首选方法。

特别适用于工期要求较短的市政交通工程。

用满铺钢管支架法施工稀索转体斜拉桥主梁时,要充分考虑其结构特点和整体要求。

1　稀索转体斜拉桥主梁的结构特点转体法施工的斜拉桥国内为数不多。

受转铰结构加工及安装要求限制,主桥规模一般不会太大,国内现有的该类桥梁主梁跨度大多在100m 左右。

稀索斜拉桥因主索布置稀少,其索力要求较大,索的断面因此较粗。

受此影响,为满足施工及使用阶段的内力要求,梁体内预应力束多为三向预应力,纵向束一般布置较多且上下交错复杂。

此外,受斜拉索锚固传力的需要,结构断面变化较多。

这就形成了稀索转体斜拉桥主梁典型的结构特点。

2　稀索转体斜拉桥主梁施工的技术要点转体法施工的斜拉桥,主梁一般在支架上浇筑,待预应力及斜拉索张拉后脱架转体。

施工过程中,预应力及斜拉索的张拉不但将使梁体受到纵向压缩,更重要的是会引起梁体不同区段的竖向变形,造成支架的支撑反力将重新分配。

尤其对于稀索斜拉桥的主梁,其结构反应更加明显。

因此,支架及其基础设计时,一是要注意减小支架及模板对梁体的纵向约束,以保证梁体纵向预应力的及时有效性,同时需认真分析研究支架的竖向支撑问题,以满足施工过程中支架及其基础的可靠性。

必要时可适当调整施工工序,通过提前挂设张拉斜拉索以减少支架的支撑反力,同时改善主梁施工过程中的应力状态。

此外,因斜拉桥施工阶段内力的渐进性,梁体施工过程中的支撑形式及其竖向刚度都将影响主体结构的内力形成。

也就是说,不同的支架形式及其支公路交通技术　2004年4月　第2期 T echnology of Highway and Transport Apr.2004　No.2撑刚度将影响主体结构的内力,必要时,只能通过调索作业来达到预计的结构内力。

为此,施工时除需保证施工支架安全外,还需满足主体结构内力及线形的设计需要。

因主梁结构受力复杂,为保证结构的整体性,主梁现浇时应采取全断面一次性浇注。

若转体部分梁体较长,混凝土方量较大,施工时需采用纵向分段浇注。

分段的长度根据混凝土的供应能力和施工组织能力确定。

为尽量缩短施工时间,避免主梁在支架上变形开裂,纵向分段不宜太短,应尽可能分长。

此外,支架基础必须事先进行严格的加固和预压处理。

由于纵向预应力量大且束型曲折复杂,在梁体浇注后穿束将非常困难,宜在波纹管安装时提前穿好。

这样既方便了施工,又可省去芯棒,更有助于防止混凝土堵住管道后带来的施工麻烦。

主梁脱架是转体斜拉桥施工过程中非常重要的一个施工环节,脱架过程实际上是主梁支撑体系的转换过程。

脱架过程中塔、梁、索及主体下部结构受力将逐步加大,完全脱架后转体结构将形成双悬臂斜拉体系。

此时,主梁结构施工内力达到最大值,梁体两端也将相对以前有一定的下挠。

施工时需设好支架预抬值,尽量避免合拢前调整线形。

为控制转体结构的重量及重心位置,主梁施工时应严格控制模板尺寸及混凝土的浇筑方量。

即便如此,由于混凝土现浇梁施工过程中难免会存在实际浇注方量与理论方量的差别,各种结构计算参数的取值与实际结构也难免存在差异,再综合各种施工误差和其它因素,主梁脱架后实际线形与计算值很难完全相符。

因此,为追求较完美的成桥线形,施工时应备有合拢前线形调整措施。

采用满铺钢管支架法施工稀索斜拉桥的主梁时,应特别注意支架的设计问题。

对于稀索转体斜拉桥主梁施工,施工支架不仅要能承受主梁浇筑时的施工荷载,还需承受主梁脱离支架之前如施加预应力、斜拉索张拉、梁体支撑体系转换等施工过程对支架的影响。

考虑到以上所提到的工程特点,施工前不但需对支架进行详细的设计计算,还需对主梁结构进行必要的施工验算,以保证结构安全且方法可行。

3　某转体斜拉桥满铺支架法施工主梁的工程实践北京五环某转体斜拉桥主桥为45m +65m +95m +40m 的4跨连续独塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥,采用塔、梁、墩固结体系,桥宽29m ,塔高53.42m ,主梁为单箱三室截面。

梁体纵向预应力较强,一般截面为16束27-7Φ15及8束19-7Φ5钢绞线预应力束。

主梁位于平曲线半径为1900m ,竖曲线半径为1600m 的曲线上。

全桥共6对斜拉索,斜拉索断面为451Φ7平行钢丝索,单索设计张拉力10000K N ,每对索两两并排锚固于中箱锚块及上塔柱锚箱内。

大桥主跨跨越7股铁路线,其中正线铁路运输繁忙。

全桥工程工期7个月,工期异常紧张。

为最大限度地减少对铁路行车的干扰,加快桥梁施工速度,主塔及两侧共约160m长梁体采用转体法施工。

设计文件要求主梁在约10m 间距的刚性支墩梁式支架上现浇,在完成纵向预应力张拉后挂索,一次张拉每根斜拉索至设计吨位10000K N 。

然后,由26 公　路　交　通　技　术 2004年主墩向外逐步拆除支架梁及支墩,直至主梁完全脱离支架,转体到位后完成主梁合拢。

根据以上工序,设计文件给出了各刚性支墩在各施工阶段支撑反力,其中各支墩最大反力如图2所示。

在主梁逐步脱空的过程中,各支墩反力随之变化,最大支墩反力值达14830K N。

如此大的反力对支墩及基础的要求较高,不但需要一定的施工投入,还将影响非常紧张的工程工期。

经多方综合比较,施工中决定采用满铺钢管支架法施工主梁。

为保证成桥结构内力状态不致产生较大变化,以及主梁施工过程中主梁及临时支架的安全,钢管支架设计时不光考虑梁体浇注阶段的施工荷载,还考虑了梁体按设计要求工序脱架时各工况下的荷载,同时还对整个结构及全部施工过程进行了详细的计算,以求满足梁体结构的设计内力要求及线形需要。

支架具体设计时参照了原设计支墩位置及支墩反力,按不同的支撑间距初步拟定了钢管布置。

计算时将整个钢管支架针对梁体构造特点离散成若干弹性支座。

弹性支座的弹性系数K按以下公式计算给出:K=n E AL,其中n为对应于主梁各节点区域的支撑钢管根数,A为单根支撑钢管的有效断面面积,L为该节点区域钢管平均有效高度,E为钢管的弹性模量。

经过对各个施工阶段进行结构验算,求出各工况下主梁最不利的支点反力,据此对钢管支撑及其基础进行调整和检算。

实算中发现采用满铺钢管支架法施工同样能满足主梁结构内力及线形的设计需要,支架及其基础也可满足受力要求。

钢管支架检算应力为29MPa,硬化地基基础最大应力为1.65MPa。

考虑到各种不确定因素,应力水平控制较低。

计算结果经与原设计应力水平进行对比,并经桥梁设计单位确认后实施。

实际施工时设计、施工及监控单位用不同的桥梁专用软件分别进行了施工验算,计算结果基本一致,较好地从理论上保证了施工方案的可靠性。

通过计算比较,斜拉体系形成之前支架结构形式的变化、各施工工序的不同均会对主梁转体前施工阶段结构内力造成一定的影响,这是由于斜拉索的挂设张拉是以其固定的初始张拉力来控制所造成的。

该桥斜拉索的塔梁锚固区操作净空均很小,斜拉索的张拉及调整非常困难,再加上超常紧迫的工期要求,应当尽量避免调索。

因此,选择适当的施工工序就显得尤为重要。

实际施工时梁体纵向预应力及斜拉索的挂设张拉顺序为:(1)龄期达5d,混凝土强度达100%时梁体纵向预应力张拉50%;(2)横隔梁预应力张拉50%,挂索(牵引力不超过500K N/根);(3)主梁龄期达10d,混凝土强度达100%,梁体纵向预应力张拉到100%,对称张拉曲线外侧6根索,索力按10000K N控制;(4)张拉横隔梁预应力至100%,对称张拉曲线内侧6根索,索力按10000K N控制。

斜拉索的纵向张拉顺序是自主塔墩由内向外依次张拉,然后同样自主墩由内向外逐段拆除施工支架,拆除过程中随时对主梁内力及线形进行监控,与设计进行对照。

在梁端完成结构体系偏心力距测定后,主梁全部脱架,完成其它准备后主梁转体。

施工验算时曾对不同的支架支撑状态进行计算,发现其结果与计算结果有一定的差别,特别是对梁体脱架后线形的影响较大。

表2是布置相同的弹性支撑与刚性支撑完全脱架状态下的计算比较表。

由表2可见,要相对准确地控制主梁线形,支架的支撑刚度的差别不容忽视。

(下转第66页)362004年　第2期 宋　杰,李艳哲:稀索转体斜拉桥主梁采用支架法施工的技术要点 (1)直接承受燃烧的钢筋其强度只考虑70%;(2)截面应力计算按照新旧混凝土合成截面计算;(3)新增加的自重、载荷和冲击等由新增加的钢筋承受,其他载荷由新旧钢筋共同承受,但是旧钢筋面积只考虑70%。