某高速公路大桥合龙段施工技术分析

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摘 要： 湖南某高速公路大桥钢桁加劲梁采用桥面吊机由桥塔向跨中进行架设，架设过程存在各种累积偏差，合龙段施工难度较大。钢桁梁合龙段合龙杆件、合龙点较多，合龙点空间坐标的变化因素较多，受温度、钢桁梁加工制造与安装偏差、风向、安装荷载及提升索力的影响，合龙口存在纵向、横桥向、竖向及扭转偏差，且偏差之间互相影响，合理的调整措施较为关键。本文中合龙段前端吊索暂不安装，采用临时吊索临时牵引的方案能够较有效的解决各种合龙偏差，且操作方便，相互交叉调整作业较少，所用调整设备最少。

关键词：悬索桥；钢桁梁；合龙；措施；参数

中图分类号：U448.25文献标识码： A 文章编号：

1工程概况

湖南某高速公路大桥采用钢桁梁悬索结构，跨径为1088ｍ，钢桁梁采用移动式桥面吊机从两桥塔向中跨对称架设安装。钢桁梁宽２８ｍ、高１０ｍ，共分为１００个节间（５１个梁段），标准梁段共９８个，节间长１０.８ ｍ；非标准梁段（首节段）共２个，节间长１２.９８ｍ，布置于桥梁两端。第２６节段为合龙段，合龙段主桁杆件长１７.０６ｍ，由１片主横桁片，２片主纵桁片及１６根上、下平联组成，主横桁片有１０根杆件，主纵桁片有１４根杆件，合龙段合龙杆件共４０根。钢桁加劲梁标准段及合龙段示意见图１。

图１大桥钢桁加劲梁标准段及合龙段示意

钢桁梁架设由桥塔梁端节段向跨中方向推进，首节段架设１个节间的钢桁梁，其余标准节段每个节段架设２个节间钢桁梁。标准节段ｉ的安装流程为：①桥面吊机位于ｉ－１节段前端，依次安装ｉ节段２个节间的主纵桁梁，主横桁梁，上、下平联杆件；②采用牵引提升装置，安装ｉ节段２个节间的４对吊索；③铺装ｉ节段部分正交异性桥面板；④桥面吊机前移到ｉ节段前端，安装ｉ＋１节段，循环安装直至钢桁梁合龙。钢桁梁合龙段架设流程：①架设合龙段的主纵桁梁通过冲钉与一端（西岸侧）进行连接，并采用临时吊索进行临时牵引；②安装合龙段主横桁梁后，将其与主纵桁梁通过冲钉进行临时定位；③采用合理措施调整各项偏差后，采用冲钉临时连接合龙段与已架设梁段的另一端（东岸侧）；④安装各上、下平联杆件，所有杆件临时定位完成后，采用高强螺栓精确连接各杆件；⑤安装合龙段吊索及桥面板，完成合龙段施工。该大桥钢桁梁节段安装示意见图２。

图２大桥钢桁梁节段安装示意

2合龙段特征分析

2.1合龙段特点分析

该大桥合龙段有以下几方面的特点：

（１）合龙点较多。主桁杆件有６根杆件、平联杆件有１６根杆件需要合龙，共计２２个合龙点。

（２）合龙点空间坐标的变化因素较多。受温度、钢桁梁加工制造与安装偏差、风向、安装荷载及提升索力的影响，合龙口可能存在顺桥向、横桥向、竖向及扭转偏差，且偏差之间互相影响，合龙控制难度较大。

（３）合龙精度要求高。主要合龙接口处为Ø３０的栓孔，冲钉直径仅小于栓孔直径０.２ｍｍ，且在合龙时，各合龙接口存在一定的互相影响，要顺利将冲钉依次打入各合龙接口，难度较大。

（４）杆件制造及安装误差的累积对合龙的影响较大，从而导致合龙难度的增加。

该桥合龙段主纵、横桁片采用整体桁片合龙方式进行合龙，各项偏差调整措施需较高的协调程度。

2.2偏差分析

2.2.1可能存在的偏差

根据国外类似钢桁梁合龙的经验，结合该大桥实际，预测该大桥合龙口参数可能出现的偏差有以下几种：①由于制造和安装误差造成主桁片上、下游合龙口长度不一致；②由于安装荷载及风荷载的作用，两岸钢桁梁存在横向偏位，且两岸横向偏位可能存在差异；③由于两岸安装荷载、施工荷载的差异，钢桁梁合龙口两端可能存在纵向高差；④由于横桥向的吊机轨道等施工荷载及两侧检修道荷载不同，钢桁梁可能存在横断面高差，且两岸高差值可能不同，存在相对扭转的现象；⑤由于大部分桥面荷载尚未安装，钢桁梁线形未达到成桥状态线形，钢桁梁合龙段上弦杆合龙口长度偏差可能大于下弦杆合龙口长度偏差；⑥由于合龙前钢桁梁两端的临时支座更换为永久支座，梁端的纵向约束将释放，合龙口长度可能小于合龙段杆件长度。

2.2.2合龙口理论偏差

由于大桥合龙时与成桥状态下荷载、结构体系均不相同，合龙段的杆件尺寸均在成桥状态下进行设计的，合龙口的纵向和竖向将存在一些理论偏差。根据该大桥合龙前的实际状态对合龙口纵向、竖向参数进行计算，边界条件为东、西岸临时支座纵向解除，计算温度为设计温度（２０℃），荷载为Ｂ２５、Ｂ２７梁段安装完成、合龙段Ｂ２６梁段尚未安装、桥面吊机及移动防护平台位于Ｂ２５梁段前端。合龙前合龙口理论偏差计算结果见表１。

表１合龙前合龙口理论偏差

注：表中纵向位移由东向西运动为正，反之为负；竖向位移相对成桥状态向上为正；纵向闭合量为合龙口长度Ｌ－杆件无应力长度Ｌ０；竖向位移差为西岸位移－东岸位移。

由计算结果可知，合龙前合龙口长度较合龙杆件长度小１０６～１２９ｍｍ，竖向偏差为１１ｍｍ，需采取措施进行调整。

2.2.3合龙口实际偏差

根据该大桥合龙前的实际状态对大桥合龙口纵向、竖向、横向及扭转参数进行测试，测试条件为东、西岸临时支座纵向解除，测试温度为２２℃，荷载为Ｂ２５、Ｂ２７梁段安装完成，其前端永久吊索暂未安装，采用临时吊索临时牵引替代、合龙段Ｂ２６梁段尚未安装、桥面吊机及移动防护平台位于Ｂ２５梁段前端。合龙前合龙口实际偏差见表２。

表２合龙前合龙口实际偏差

注：表中竖向偏差与横向相对偏位为西岸相对于东岸的偏差量，纵向闭合量为合龙口长度Ｌ与杆件无应力长度Ｌ０的偏差量，横向高差为下游相对上游的偏差量。

由测试结果可知，合龙前合龙口长度较合龙杆件长度小１０１～１３２ｍｍ，竖向偏差平均８.５ｍｍ，与计算值均较为吻合。合龙过程中由于临时荷载、风荷载的作用位置与计算荷载位置存在一定的差异，计算中较难确定实际可能存在的横向高差（扭转偏差）、横向相对偏位，需根据实测结果进行分析计算，以确定纠偏措施。

3合龙口参数影响性分析

根据大桥合龙需要，对合龙口参数进行温度、荷载等影响性分析，以便选择合理合龙口调整措施及合龙温度。

3.1温度影响性分析

根据该大桥合龙前的实际状态，对大桥合龙口各参数进行温度影响性分析，由计算结果可知，温度对两岸加劲梁的竖向位移影响较为显著，约为－３６ｍｍ／℃，对两岸的相对高差影响较小，约为０.４５ｍｍ／℃；由于两端支座为纵向释放状态，跨中吊索较短，对纵向加劲梁约束力较强，温度对合龙口处加劲梁的纵向偏差影响不大，温度变化对合龙口长度影响不大，约为１.３ｍｍ／℃，对合龙口上、下弦处相对长度差，基本没有影响。

3.2荷载影响性分析

根据该大桥合龙前的实际状态，对合龙口各参数进行荷载影响性分析，以确定解决横向偏差、横向相对偏位、竖向偏差、合龙长度差及合龙口上、下弦长度偏差不同所需的纠偏措施。由计算可知，对于横向偏差（扭转偏差）及横向相对偏位，在合龙口前端采用临时吊索进行单侧提升荷载敏感性较高，横向偏差敏感性系数为１.１ｍｍ／ｔ，横向相对偏位敏感性系数为０.７ｍｍ／ｔ；对于竖向高差及上、下弦合龙口长度偏差，在合龙口前端配载，竖向高差荷载敏感性系数为０.１４ｍｍ／ｔ，上、下弦合龙口长度偏差荷载敏感性系数为０.１６ｍｍ／ｔ；对于合龙口长度差，在两桥塔处对梁端进行牵引，荷载敏感性系数为２ｍｍ／ｔ。