大跨径双塔双索面钢箱梁斜拉桥施工控制研究.docx

大跨径双塔双索面钢箱梁斜拉桥施工控制研究摘要：本文以宁波象山港公路大桥主桥钢箱梁斜拉桥为背景对钢箱梁斜拉桥施工监控的主要过程进行研究重点从施工张拉力、安装线形计算及施工监测等方面进行剖析特整理形成本文以供业内同行共同参考借鉴。关键词：大跨径钢箱梁施工控制工艺要求中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：0引言斜拉桥以其简洁优美的外形及良好的跨越能力而被广泛采用。近年来随着交通量的剧增桥面宽度及桥梁跨径均呈上升趋势传统的混凝土斜拉桥已难以满足实用要求大跨径钢箱梁斜拉桥因此应运而生。但该类桥的施工控制与以往的混凝土斜拉桥的施工控制存在着较大差异故而施工控制必须因桥而异采取有针对性的措施。国内外学者及工程技术人员对斜拉桥的施工控制进行了许多研究提出了诸如卡尔曼滤波法、最小二乘误差控制法、无应力状态控制法、自适应控制法等许多实用控制方法[12]。这些方法的实质都是基于对施工反馈数据的误差分析通过计算和施工手段对结构的目标状态和施工的实施状态进行控制调整达到对施工误差进行控制的目的。施工控制方法必须与各类斜拉桥设计施工的特点相结合才能在确保结构安全及施工便捷的前提下切实可靠地实现控制目标。目前国内大多数斜拉桥的施工控制文献都是针对混凝土斜拉桥进行的其相应的控制方法也是针对混凝土梁的施工特点提出来的对于大跨径的焊接钢箱梁斜拉桥施工控制积累的经验还比较少。虽然预应力混凝土斜拉桥和钢箱梁斜拉桥施工控制的主要内容并无太大差异但由于结构自身特点以及施工工艺的不同所以在施工监控工作中的侧重点也有所不同。本文以宁波象山港公路大桥主桥钢箱梁斜拉桥为背景对钢箱梁斜拉桥施工监控的主要过程进行研究。1工程概况宁波象山港公路大桥主桥为双塔双索面五跨连续半漂浮体系斜拉桥跨径布置为82+262+688+262+82m如图1所示。主梁桥面纵坡为2.5%处于R=27520m、切线长T=688m、外矢矩E=8.6m的圆弧竖曲线上。主塔采用钻石形混凝土索塔总高度为226.5m索塔除起步段外采用爬升模板逐段连续施工。主梁为扁平流线形封闭钢箱梁梁高3.5m横截面如图2所示索塔区梁段及边跨梁段利用大型浮吊吊放在临时支架上定位焊接标准梁段梁段、次边跨合龙段、中跨合龙段梁段利用桥面吊机起吊、定位和焊接。斜拉索采用1670MPa平行钢丝斜拉索根据索力的不同共分PES7-91、PES7-109、PES7-121、PES7-139、PES7-151、PES7-187、PES7-211七种规格。全桥共4×22×2=176根斜拉索最长376m单根最大重量为26.3t。。索塔与主梁之间设置竖向和横向支座并安装纵向带限位功能的粘滞阻尼器。粘滞阻尼器对脉动风、刹车和地震引起的动荷载具有阻尼耗能作用而对温度和汽车引起的缓慢位移无约束。当由静风、温度和汽车引起的塔梁相对纵向位移在阻尼器设计行程以内时不约束主梁运动超出行程时则约束主梁纵向位移。图1象山港大桥主桥总体布置（长度单位:cm；高程单位:m）图2钢箱梁横截面布置(单位：mm)2象山港公路大桥主桥施工监控的特点2.1钢箱梁斜拉桥施工阶段的特点钢箱梁施工时具有以下特点:(1)主梁的线形在钢梁预拼装阶段已经完全确定现场拼装时节段之间相对位置几乎没有调整的余地;(2)全部节段的重量在拼装前可以预先获得;(3)拼装阶段钢梁刚度很小索力及荷载对标高的影响非常明显;(4)钢箱梁受日照温度作用影响明显;(5)钢箱梁的抗拉、抗压能力均较强。2.2钢箱梁施工监控的特点根据以上特点象山港公路大桥主桥施工监控具有以下特点:(1)大桥所处桥位10m高度处100年一遇基本风速为46.5m/s风荷载作用下侧向弯矩较大而主梁抗侧弯刚度相对较小在风荷载作用下侧向弯曲应力较大因此施工监控必须首先控制钢箱梁成桥阶段应力满足设计要求确保结构安全和运营阶段桥面板应力不能过高在此前提下对主梁的线形和索力进行控制;(2)主桥次边跨跨径大、边跨跨径相对较小且边跨钢箱梁除N(S)A23和N(S)AH2梁段外其余梁段均采用悬臂施工。因此辅助墩墩顶的负弯矩大、过渡墩的支座反力偏小（尤其是在活载作用下）需将辅助墩负弯矩和过渡墩支反力作为监控重点之一;(3)本桥采用几何控制法因此结构无应力线形的制造精度控制是成功实现几何控制法的前提。在钢箱梁的加工过程中须通过对箱梁节段之间预转角、焊缝预留宽度、节段重量和制造环境温度的严格控制以大大减少钢箱梁节段现场安装时的误差来源;