斜拉-自錨式懸索組合體系體系轉(zhuǎn)換施工優(yōu)化

1、    “斜拉自錨式懸索組合體系”體系轉(zhuǎn)換施工優(yōu)化    李海燕摘要：在新型體系橋施工過程中，應(yīng)對橋梁的結(jié)構(gòu)體系形式進(jìn)行分析、研究，根據(jù)橋梁特點對施工方案進(jìn)行優(yōu)化，以滿足施工的安全、合理、可操作性等諸方面要求，保證施工能安全、順利進(jìn)行。關(guān)鍵詞：體系轉(zhuǎn)換、施工優(yōu)化“cableself-anchored suspension combination system”optimize construction of the system conversionli haiyan(the sixth engineering company of china zhon

2、gtie major bridge enginering group co.,ltd., wuhan 430000,china)abstract: during the bridge construction process of the new system construction, should carry on analysis and research to the bridge structure system form, optimize construction plan according to the bridge characteristics to meet the c

3、onstruction safety, reasonable, and operational requirements, ensure construction of safe, smooth progress of.key words: system conversion、 optimize construction中圖分類號：tu74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1、概況在漢中市龍崗大橋的施工建設(shè)中，設(shè)計單位采用了“三塔斜拉自錨式懸索組合體系橋”形式 ，結(jié)構(gòu)形式獨特，結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)造較復(fù)雜，設(shè)計為國內(nèi)首創(chuàng)。在橋梁的結(jié)構(gòu)形式上，中間為單塔斜拉，兩側(cè)為自錨式懸索；在受力結(jié)構(gòu)上，是利用橋梁橋面系來平

4、衡主纜及斜拉索的水平力。橋梁的新型結(jié)構(gòu)有其獨特的結(jié)構(gòu)特點，為保證施工能安全、順利進(jìn)行，施工前需對橋梁的結(jié)構(gòu)體系形式進(jìn)行分析、研究，將施工方案進(jìn)行優(yōu)化。1、體系轉(zhuǎn)換特點按照設(shè)計施工方法及步驟，全橋主梁采用滿堂支架法施工，成橋過程需進(jìn)行兩次體系轉(zhuǎn)換。第一次轉(zhuǎn)換：通過張拉懸索主纜、吊索、斜拉背索及斜拉索，將自錨式懸索體系段和斜拉體系段主梁的自重由支架支承轉(zhuǎn)換為吊索及斜拉索支承（只保留合攏段支架），三橋各自獨立成橋；第二次轉(zhuǎn)換：完成斜拉體系段與自錨式懸索體系段之間的合攏，通過解除臨時約束，釋放自錨式懸索橋梁體內(nèi)的水平軸力，使水平軸力在跨中主塔墩處進(jìn)行平衡，形成“三塔斜拉自錨式懸索組合體系橋”。由兩次體

5、系轉(zhuǎn)換過程可看出，體系轉(zhuǎn)換的重點均集中在兩側(cè)自錨懸索段主纜水平力的處理上。2、體系轉(zhuǎn)換施工分析按照先三橋獨立成橋，再進(jìn)行合攏，釋放、平衡水平力的施工步驟，在單側(cè)懸索段獨立成橋時，主纜掛索施工時所產(chǎn)生的水平力必須進(jìn)行臨時約束；全橋合攏成橋時，必須解除兩側(cè)水平力臨時約束，使全橋主梁受力平衡。根據(jù)設(shè)計提供的主纜索力及受力計算，主纜軸力經(jīng)分解后水平分力通過背索提供的反向軸力抵消部分后，單塔側(cè)存在近30000kn的水平軸力。在該橋結(jié)構(gòu)設(shè)計上，主梁與懸索鋼副塔間采用的是漂浮結(jié)構(gòu)形式（副塔墩處塔-墩固結(jié)、塔-梁分離，如下圖），在施工過程中此處為臨時約束的設(shè)置位置。結(jié)合體系轉(zhuǎn)換受力特點及施工現(xiàn)場情況進(jìn)行分析，

6、在施工中存在著一些難點和隱患。首先，考慮梁體結(jié)構(gòu)的安全性，在臨時約束處預(yù)留的施工空間有限，給臨時約束結(jié)構(gòu)的安裝及后續(xù)解除約束操作帶來很大的影響；其次，由于臨時約束中存在非常大的水平軸力，在釋放時所采用的設(shè)備、施工操作均很難做到精細(xì)控制。如在臨時約束解除的過程中，水平推力在梁體傳遞平衡過程中若出現(xiàn)級差過大的不平衡情況時，將對梁體及中跨主墩產(chǎn)生破壞；不同側(cè)釋放達(dá)不到同步，會使箱梁梁體在受力不均的情況下產(chǎn)生梁體側(cè)彎等不利因素；在施工過程中，假如設(shè)備在受力時出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致水平力的突然釋放，從而對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，因此這也是施工中存在的一個重要安全風(fēng)險及隱患。3、體系轉(zhuǎn)換方案優(yōu)化質(zhì)量和安全是施工的

7、重要保障條件，為消除施工中的重大安全風(fēng)險及隱患，能更好、有效的控制施工質(zhì)量，對施工方案進(jìn)行優(yōu)化是必要的。該橋梁施工采用的是搭建滿堂支架，符合自錨式懸索橋的施工特點。在此條件下，如果將三橋獨立成橋改變?yōu)槿珮蛘w施工，主梁形成整體后進(jìn)行掛索施工，在掛索施工過程中逐步平衡梁內(nèi)水平力，施工則從多體系轉(zhuǎn)變?yōu)樽藻^式懸索橋體系施工方法，施工中水平力約束和釋放的過程及風(fēng)險、隱患將消除。全橋施工采用“先掛索，后合攏”或“先合攏，后掛索”的方案，關(guān)鍵在于工況改變后，各體系中索的索力、成橋后受力狀況、結(jié)構(gòu)變形及成橋線形是否會發(fā)生改變，能否滿足設(shè)計成橋使用要求。3.1、原方案與優(yōu)化方案索力及結(jié)構(gòu)受力比較采用優(yōu)化方案時

8、，隨著施工工序的改變使得施工工況有所不同，根據(jù)不同工況對斜拉、懸索中各索力及主要結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行計算，得出結(jié)果如下表：從比較結(jié)果看出，按兩種方案施工，各構(gòu)件受力差別很小，且均滿足安全系數(shù)要求。3.2、原方案與優(yōu)化方案結(jié)構(gòu)變形比較根據(jù)不同工況計算橋梁結(jié)構(gòu)主要變形部位變形值，結(jié)果如下：施工最終階段（成橋后1000天收縮徐變完成）變形結(jié)果比較主要變形部位 變形值原設(shè)計方案 優(yōu)化方案主纜豎向變形：均在分纜處 -16.95cm -15.61cm主梁邊跨的最大下?lián)狭?-120.6mm -80.2mm斜拉橋主梁跨中最大下?lián)狭?-72.0mm -40.1mm從比較結(jié)果看，兩種方案變形的最大差值僅為4.04cm，而

9、撓度的差別在施工過程中通過預(yù)設(shè)反拱值很容易予以消除。3.3、原方案與優(yōu)化方案成橋線形比較：先合龍主梁：主梁收縮徐變1000天的最終線形后合龍主梁：主梁收縮徐變1000天的最終線形由比較結(jié)果看，兩種方案施工后線形基本一致，均可滿足設(shè)計使用要求。3.4、施工方案選擇對上述計算結(jié)果進(jìn)行分析，優(yōu)化后的施工方案，在索的索力、成橋后受力狀況、結(jié)構(gòu)變形及成橋線形等各方面均基本與原設(shè)計施工方案結(jié)果相符，且滿足設(shè)計及規(guī)范要求；成橋后狀態(tài)也能滿足使用階段要求，具有很強(qiáng)的可操作性，并且能簡化施工過程、消除安全隱患。優(yōu)化方案較原設(shè)計方案更適合施工、更加安全可靠，因此，優(yōu)化后施工方案確定為施工實施方案。4、結(jié)束語在施工方案制定的過程中，在不改變設(shè)計方案的前提下，圍繞著全橋體系轉(zhuǎn)換的施工方法進(jìn)行過多種設(shè)計、計算及比選，包括組合千斤頂、連桿、砂箱等多種釋放方式，但由于大噸位水平力釋放的特殊性，始終無法完全避免重大的安全風(fēng)險。在多方考慮下，換種思路從橋梁結(jié)構(gòu)方式特點上著手，選擇調(diào)整體系轉(zhuǎn)換方式。由于改變了施工工序及施工工況，因此對全橋的施工及成橋狀態(tài)進(jìn)行了模似、計算、比較，最終確定了優(yōu)化方案，并經(jīng)論證后投入實施，成功的消除了隱患，順利的完成了施工。新型橋梁結(jié)構(gòu)的施工，對橋梁結(jié)構(gòu)特點的分析，對施工方案的優(yōu)化是一個必要工作，只有通過方案優(yōu)化研究，才能更好的理解橋梁的結(jié)構(gòu)特點，從而更加安全、可靠的完成施工