斜拉桥主跨钢箱梁合龙及纵向顶推施工控制
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[摘 要]大桥合龙是工程的结束阶段更是工程的关键阶段。本文介绍了高家花园轨道大桥受季节影响，所采用的主梁纵向顶推和用水桶配重来模拟合龙段梁重的技术措施；合龙口的调整、锁定等方法来确保顺利合龙
[关键词]高家花园大桥 合龙 纵向顶推 水桶配重
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0138-02
1、工程概况
高家花园轨道大桥是轨道交通环线跨越嘉陵江的一座专用斜拉桥，也是轨道交通环线主要节点性工程之一。大桥全长594m，主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥，中跨为钢箱梁，边跨、引桥跨为砼箱梁，桥面全宽19.6m。主跨钢箱梁节段划分为A～D 4种节段类型共29个梁段。其中主梁标准节段长度12m，合龙段长度8m。钢箱梁采用浮运方式运至吊装位置，由桥面组装步履式吊机吊装就位。
2、合龙难点及控制措施
难点：1.大桥设计在20℃环境下合龙，如果实际也是20℃环境下合龙，则在20℃时，P3索塔处梁体支承中心和索塔中心重合。升温时，由于P2处是固定支座，全部中跨钢箱梁将连同北岸边跨箱梁一起往桥台处膨胀，P3索塔处梁体支承中心将要往桥台方向偏移；降温时，P3索塔处梁体支撑中心将往江中心偏移。
在钢箱梁安装阶段，P3处处于临时固结状态，P3处梁体支承中心也一直和索塔中心重合。在2016年元月份合龙时，此时温度比较低，如果直接合龙，合龙后解除临时固结，则P3处梁体支承中心依然和索塔中心重合，这就跟20℃环境下合龙后降温时P3处梁体支承中心将要往江中心偏移不吻合。如果低温时不采取措施直接合龙，后续升温时P3处梁体支承中心将要往桥台方向偏移，而且偏移量将要超过在设计合龙温度合龙后的偏移量。
因为升温缘故，P3处梁体支承中心往桥台方向偏移，从而导致北岸边跨斜拉索伸长，进而导致北岸边跨斜拉索索力增加。设计温度合龙后，温升导致的斜拉索索力增加量不会超限；在低温环境下直接合龙后，对于2#索往后的长索来说，温升导致的索力增加量也不会超限；但对于1#索来说就不行，因为它自身索长较小，温升导致的索力增加量将要超限，从而危及成桥安全。
2.由于大桥合龙期处于冬季，昼夜温差相对较大。钢箱梁和斜拉索受温度影响收缩量较大，所以合龙段的有效长度及标高较难控制。
措施：1.实际合龙温度低于设计合龙温度时，可采用几何合龙，即在最大悬臂状态时，解除塔梁临时固结，通过对梁体施加外力纵向顶推，调节合龙口宽度，使其合龙口宽度减小，这时完成合龙锁定并焊接合龙缝，之后卸除顶推梁体的外力。
2.利用水桶加水的方式来代替合拢段钢箱梁的重量，并B续48小时观测合龙段的宽度及标高，真实有效的记录下观测数据和观测时间。最后选择在较长时间内温度保持不变的时间段内的宽度和标高作为最终合龙数据，完成大桥合龙。
（1）、悬臂段钢梁安装及合龙观测
悬臂段最后一个节段钢梁安装同其它标准节段，也是起吊钢梁并定位，然后节段连接，最后穿斜拉索并张拉，之后就进入合龙阶段了。为保证合龙顺利进行，既要控制好悬臂端各自的标高和轴线偏位符合要求，还要控制好两悬臂端相对高差和相对轴线偏位。在13#斜拉索张拉完毕，两悬臂端标高和轴线偏位复核无误后，进入合龙观测阶段。观测内容为气温、合龙口宽度、悬臂端标高，观测时间2～3天。（气温观测方法：每个悬臂端放一支温度计，每整点观测并记录一次温度，昼夜不间断。）
合龙口宽度和悬臂端标高观测方法：在距悬臂端部约10cm位置顶板和底板布置好观测点位，顶板观测点位横向在两腹板顶和中线位置，共三个；底板观测点位横向在箱内距腹板约10cm位置和中线位置，共三点；每整点在观测温度的同时，进行各点位坐标和高程测量，并将数据记录好；连续2～3天观测后，将数据进行整理，确定在观测的几天内气温相同且气温恒定的时间区段内（夜间22时～次日6时）的合龙口的长度。
（2）、合龙段钢梁最终长度确定
由（1）可以确定合龙口宽度，但合龙口宽度不等于合龙段钢梁长度，需要把合龙口宽度减去两条合龙焊缝宽度及梁体预偏量才能得出合龙段钢梁长度。
通过对北岸边跨砼箱梁及北岸悬臂端钢梁整体施加外力，使其整体朝江中心偏移，以修正低温环境下梁体的收缩。这个预偏量需要设计方、监控方根据合龙观测确定的合龙温度进行最终核算。
（3）、梁体预偏顶推装置设计
顶推装置布设在A5桥台后侧，平面布置图及纵断面图如图所示。将砼基座范围内岩土体凿除至设计标高，基座采用C30混凝土浇筑，注意控制基座受力面和梁端平行；承压面内部设置3层钢筋网片，层间距12cm，采用Φ16钢筋，网眼尺寸12cm；基座端部预埋30×50cm钢板（高30cm，宽50cm）。在基座预埋钢板上焊接三角托撑，其上搁置传力柱，传力柱采用钢板制作。采用500t千斤顶，千斤顶和梁体之间垫一块2cm厚钢板。
（4）、合龙段钢梁起吊
悬臂段最后一个节段（13#索节段）钢梁吊装时，桥面吊机前支点位于12#索节段钢梁拉索横隔板顶，待13#斜拉索张拉前，桥面吊机前移6m，也就是两个横隔板间距，到达吊装合龙段钢梁位置。在合龙段钢梁长度切割好，北岸梁体预偏之前起吊合龙段钢梁。合龙段钢梁采用双悬臂端吊机同时吊装。合龙段钢梁重量按95计，前支点反力为4×35t，后锚点拉力为4×1t。
合龙段钢梁起吊提升到位后，先将其南岸侧一端和南岸侧悬臂端进行匹配连接，并打好合龙缝码板，进行合龙缝焊接和U肋、轨道梁连接。
（5）、合龙口调整、合龙段锁定
合龙口调整，也即对北岸边跨砼箱梁及北岸悬臂端钢梁整体进行顶推预偏。在合龙段钢梁提升到位且和南岸悬臂端部连接之后再进行合龙口调整。
预偏顶推前先将P3处临时固结解除，然后启动预偏顶推装置千斤顶，左右两个千斤顶对称同步加压。因为顶推克服支架摩阻的水平力是估算的，实际顶推时以控制梁移为准。实际在顶推时有可能会顶过头，为此必须进行限位，先把合龙段钢梁提升到位和南岸悬臂端连接正是为了限位需要。在梁体顶推产生位移后，使北岸悬臂端的匹配件和合龙段的匹配件靠近，直至被中间的限位厚钢板抵住。这时预偏顶推到位，千斤顶停止加压，但一直保持压力。
实际在合龙口调整时，北岸悬臂端可能会有往上或往下的位移，从而导致匹配困难。为解决该问题，合龙口调整之前在北岸悬臂端顶板、底板和腹板上焊接限位码板，以卡住合龙段端部。这样在合龙口调整时，通过限位码板和合龙段就可以防止北岸悬臂端部上下位移。
合龙口调整结束将所有匹配件螺栓全部打紧，再将第二条合龙缝的码板全部打好，合龙锁定完成。注意合龙锁定在温度恒定的时间区段内（夜间22时～次日6时）完成。
（6）、合龙缝焊接
合龙缝焊接同钢箱梁悬臂拼装时环焊缝焊接，需要说明的是，钢箱梁悬臂拼装时环焊缝焊接都是在无应力状态下进行的。对于合龙焊缝，由于已经合龙锁定，在焊缝焊接过程中，由于气温的变化，梁体整体会压缩或伸长，从而对合龙焊缝产生应力，这将主要依靠合龙缝定位码板消除对合龙缝焊接过程中的应力效应。
4、个人体会
经过全项目人员的协同合作和努力，高家花园轨道大桥按照预定时间实现了顺利合龙。回顾整个合龙过程，有以下几点体会：
（1）通过在悬臂端采用水箱压重来模拟合龙段重量，可以准确的测量出合龙段长度，而且也是对两侧悬臂端的标高及轴线的二次校核。有效避免了因理论依据而造成的现场偏差，大大提高了施工质量和效率。
（2）梁体纵向顶推的主要目的是为了保证大桥整体结构的受力安全。顶推措施施工安全方便、不受季节和温度影响，从而避免了因气候影响而造成的施工缓慢，提高了施工进度和经济利润。
参考文献
[1] 黄腾，钢箱梁温度变形特性分析及合龙状态控制[J].公路，2002，（7）：84-88.
[2] 杜金磊，单向纵坡斜拉桥钢箱梁合龙段施工技术措施[J].工程技术：文摘版，2015，（11）： 240-241.