高低塔双索面叠合梁斜拉桥合龙方案研究

高低塔双索面叠合梁斜拉桥合龙方案研究

王铭浩

中铁山桥集团有限公司 

摘要：重庆水土嘉陵江大桥为高低塔双索面叠合梁斜拉桥，考虑桥址施工气候变化及大桥不对称索塔的因素，本文对大桥合龙段安装施工工艺的选择进行了分析和研究。通过多种大桥合龙段施工方案的研究，结合实际，合理选用更加可靠的施工工艺来保证大桥的质量及工期等。

引言：随着我国桥梁建设的发展，桥梁不仅满足城市交通发展的需求，结构形式变化带来的美学效应也逐渐被社会追捧。本文以重庆水土嘉陵江大桥安装施工为例，阐述了高低塔双索面钢-混叠合梁斜拉桥合龙段施工工艺技术，对不同工况、环境等条件下的施工工艺进行了详细研究，对同类型桥梁施工有一定的借鉴意义。

一、工程概况

大桥长972m，主跨388m。由60+60+60m等梁高变宽截面连续刚构引桥和260+388+128m高低塔双索面混凝土斜拉桥主桥构成。主桥南岸（高塔侧）对称布置21个节段，主桥北岸（低塔侧）对称布置10个节段。主桥合龙段为主跨C21-C22中间段，理论合龙段长度6m。主桥南岸钢主梁安装至C21节段，北岸安装至C22节段。此时大桥中跨侧处于最大悬臂状态，合龙后将完成体系转换。

                           主桥总体布置图

主桥南岸（高塔）梁段编号

主桥北岸（低塔）梁段编号

二、施工准备

（1）合龙前的测量：建立主桥钢梁安装三维测控系统，对钢梁安装高程、轴线、里程全方位监控。主桥南岸从C18节段安装开始，连续、多时段测量钢主梁线形及里程，记录分析测量数据。北岸已安装完的钢主梁节段连续监控测量线形里程数据变化并进行分析。待钢主梁架设至C21节段，架梁吊机前移至预设位置并完成斜拉索张拉同时进行全面测量。

（2）通过调节斜拉索索力、钢梁悬臂端配重等手段，将合龙口两侧钢主梁高低差调整至允许范围内（ΔZ小于5mm）；

在拼装过程中严格控制钢梁轴线，将轴线控制在15mm范围内；

在拼装过程中严格控制钢梁里程，将里程控制在10mm范围内；

（3）保证桥面无大型机械施工、荷载稳定不变的情况下，对钢梁进行24小时监控测量（高程、里程、轴线测量），测量数据与理论数据进行比较，最终确定合龙温度及合龙段长度。

（4）根据计算所得钢主梁合龙段实际长度，安排钢主梁合龙杆件配切制孔，合龙口拼接板制孔。

（5）将合龙段所需一部分拼接板提前预拼装到合龙口两侧已安装钢主梁的悬臂端，等待合龙。

三、桥面吊机选用及布置

桥面吊机选用履带式起重机，南岸C21节段设置200T履带吊，北岸C22节段设置50T或80T汽车吊配合合龙段安装。

桥面吊机布置示意图

四、钢梁跨中合龙方案

根据施工现场实际工况，拟选用二种安装方式合龙。当气温低于5℃且合龙段制作长度与合龙口（C21-C22）实际测量间距差值ΔL≤5mm时，选用方案一；当气温高于5℃且合龙段制作长度与合龙口（C21-C22）实际测量间距差值ΔL≥5mm时，选用方案二。

方案一：杆件散拼安装

现季节温度低于设计合龙温度且昼夜温差小，，C21节段张拉后，根据合龙尺寸，配钻合龙段主梁及拼接板栓孔，钢主梁拼接间隙为20mm，满足钢主梁悬臂散拼安装要求。

（1）合龙段安装前，调整轴线、高程偏差

用导链将上、下游钢梁对拉，使之横向偏差减小，辅助以放松合龙口需要调整侧的斜拉索进行调整，通过以上措施，合龙口横向相对偏差值减小至5mm以内。利用斜拉索索力调整合龙口两端钢主梁高差ΔZ减小到5mm以内。

（2）用吊机将一部分拼接板预拼装到C21、C22悬臂端钢主梁上，一部分拼接板预拼装到合龙段钢主梁上，用桥面吊机将一侧钢主梁杆件就位，微调对孔，穿入冲钉和定位螺栓。

（3）腹板和底板高强度螺栓初拧结束后，吊机松钩，50T汽车吊配合安装剩余顶板拼接板，施拧顶板高强度螺栓。

（4）另一侧合龙段主梁安装同上，高强度螺栓终拧结束后，安装横梁、小件及桥面板，合龙段安装结束，全桥贯通。

此方案安装方式与主桥其余钢主梁安装方法相同，工序简单熟练，利于精度控制。但受温度及桥面荷载变化影响较大，需长时间连续监控合龙口“三维数据”变化，以便于精准确定合龙段最终长度。

方案二：利用大吨位液压油顶施加外力将合龙口撑开，合龙钢梁杆件散拼安装

当大桥合龙施工时，施工温度高于设计温度，主梁里程受温度影响导致合龙口过小，根据计算需将合龙口顶开一定位移（施加预应力）以便于合龙段顺利安装。由于大桥结构为塔梁固结连接，顶开合龙口需选用大吨位液压油顶进行反顶，考虑反顶装置与钢主梁吊点重叠，需将合龙段钢主梁一端固定，顶推位移量加到自由端拼接缝，位移量需经过设计单位计算监控单位符合最终确定。

（1）根据计算结果，配钻合龙段杆件及拼接板栓孔，合龙段长度按照顶推前C21-C22悬臂端间距计算，顶推位移量计入拼接板孔群间距中。

（2）合龙段安装前，调整合龙口两端悬臂端主梁三维数据

用导链将上、下游钢梁对拉，使之横向偏差减小；调节斜拉索索力及桥面荷载变化，调整合龙口两侧钢主梁悬臂端高差。通过以上措施，合龙口横向相对偏差值减小至5mm以内，高差减小到5mm以内。

（3）用吊机将一部分拼接板预拼装到C21、C22悬臂端钢主梁上，一部分拼接板预拼装到合龙段钢主梁上，用桥面吊机将一侧钢主梁杆件就位，固定端微调对孔，穿入冲钉和定位螺栓。

（4）穿入高强度螺栓时，顶板预留反顶装置螺栓孔，固定端高强度螺栓终拧结束后，吊机松钩，50T汽车吊配合安装反顶装置。

（5）另一侧合龙段主梁安装同上，将反顶装置固定在合龙口两侧主梁顶板上（如下图所示），反顶装置与主梁顶板用高强度螺栓连接，中心与钢主梁腹板中心线对齐。顶推时上下游主梁同时加力反顶，达到计算要求位移量后，自由端微调对孔，穿入冲钉和定位螺栓。自由端高强度螺栓全部终拧结束后，拆除反顶装置，将顶板剩余高强度螺栓补齐，安装横梁、小件及桥面板，合龙段安装结束，全桥贯通。

反顶装置安装示意图

此方案需精准计算顶推位移量，避免造成大桥主体受力不平衡；顶推时需上下游同时进行避免造成主桥跨中轴线偏移；顶推施工前需反复检查液压油顶工作状态及油表准确性，避免造成施工过程中出现意外；反顶反力架安装在合龙段与主梁两侧，间隙要考虑液压油顶尺寸及形成，不得增加其它传力装置；配钻拼接板的孔群间隙精度要求较高。

五、利用调节桥面荷载调整合龙口高差

合龙段安装前，大桥中跨钢主梁为最大悬臂状态。由于大桥为高低塔斜拉桥，合龙口两端钢主梁高差较大，无论采用哪种安装方式，均需调整合龙口两侧主梁悬臂端高差。根据施工现场实际工况及最大限度利用现有资源，采用调整桥面荷载的方式对合龙口高差进行微调。桥面可利用的压重措施有合龙段钢横梁、待安装混凝土桥面板、渣土车及调整桥面吊机站位等，具体实施方式根据高差及现场实际情况调整。

六、施工关键技术

高低塔斜拉桥合龙口两侧主梁的数量不一样，受力体系较为复杂，合龙口两侧主梁的三维数据调整难度较高，需建立完善的三维测控系统；反顶施加预应力安装合龙段需精准主塔塔柱的偏移量，保证大桥施工及运营安全。

七、结语

通过对高低塔钢-混叠合梁斜拉桥合龙段安装工艺的研究，结合工程实际情况、施工环境等因素对施工的影响，从经济角度出发，合理选用施工工艺及设备并满足设计要求，以最低的投入最简单的工艺取得更好的经济效益。

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