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作者：張毅       

   本文以某大跨度組合體系方案為例，深入研究這種結(jié)構(gòu)體系的施工特點和合龍措施。

  斜拉-懸吊組合體系方案見圖1。主跨為1800 m，橋?qū)?1.4 m。主纜矢跨比為1/10，邊跨主纜跨度為360 m。邊跨采用雙邊箱預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，中跨采用扁平鋼箱梁，鋼一混結(jié)合部設(shè)于橋塔處。索塔橫橋向為門式塔，設(shè)上、中、下3道橫梁，縱向為單柱式。在邊跨設(shè)置4個輔助墩。

1  施工方案的模擬

  對于斜拉-懸吊組合體系橋梁，斜拉部分和懸吊部分相對獨立、互不干擾，主梁可同步架設(shè)。因此，將合龍口設(shè)在斜拉和懸吊部分的分界處是相對合適的。組合體系方案的主要施工流程如下：①錨碇、橋塔、邊墩、輔助墩及基礎(chǔ)施工；②支架現(xiàn)澆邊跨預(yù)應(yīng)力混凝土主梁及施工鋼一混結(jié)合段；③架設(shè)主纜和安裝吊索；④設(shè)4個工作面，利用纜載吊機同步吊裝中跨斜拉梁段和懸吊梁段，懸吊梁段吊裝順序為自跨中向兩側(cè)方向，并張拉斜拉索；⑤依次完成兩側(cè)合龍段（合龍段長4m）的安裝；⑥施工橋面系及附屬工程。

  大跨度斜拉橋和懸索橋施工過程中均表現(xiàn)出 明顯的非線性，采用非線性有限元軟件BNLAS全面考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性因素的影響，主要包括：結(jié)構(gòu)大位移效應(yīng)、纜索垂度效應(yīng)、塔、梁的軸力一彎曲效應(yīng)、纜索單元的應(yīng)力剛化和接觸非線性等。組合體系方案的施工分析流程見圖2。考慮到鞍座頂推可根據(jù)一定的控制原則確定，對施工方案和合龍措施的討論影響不大，在計算分析中釋放塔頂主纜與橋塔之間的縱向約束，以簡化施工過程分析。

  在合龍段施工前，斜拉索和吊索均按無應(yīng)力長度張拉或安裝到位。由于合龍前后結(jié)構(gòu)體系發(fā)生轉(zhuǎn)換，施工合龍段時須采取一定的合龍措施�；�于合龍段拆除后的施工階段模型，采用局部正裝法研究合龍口寬度、線形（高差和傾角）調(diào)整的具體措施，并制定相應(yīng)的合龍方案。合龍分析時，首先應(yīng)滿足合龍口寬度，再進一步調(diào)整合龍口的高差和傾角，以實現(xiàn)合龍段的架設(shè)和焊接要求。

  經(jīng)施工全過程模擬，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的內(nèi)力和應(yīng)力均滿足強度要求。懸吊梁段吊裝完成階段，除靠近兩側(cè)合龍口的幾個梁段間開口量較大（最大為24 mm）外，其余梁段間的開口量極小。采用擰緊梁段間連接桿或局部壓重等方式即可調(diào)整縫寬的大小，以滿足梁段間打碼焊接的要求。合龍段吊裝前的合龍口寬度和線形結(jié)果見表1。

  由表1可見，合龍段吊裝前，合龍口寬度已基本滿足要求。合龍口高差和傾角差較大，無法滿足施工要求。因此，對于組合體系方案，需要重點研究的是斜拉梁段和懸吊梁段之間的合龍方案。

2合龍口寬度的調(diào)整

  對于合龍口寬度的調(diào)整，可采用的方法主要有：配切合龍法、頂推或牽引合龍法、溫差合龍法。配切合龍法因其改變了構(gòu)件的無應(yīng)力長度，對成橋內(nèi)力與線形存在一定的影響。后2種方法通過調(diào)整合龍口的寬度，以適應(yīng)合龍段的安裝要求，符合無應(yīng)力控制理論�？紤]到合龍段吊裝前的合龍口寬度已基本滿足施工要求，下面僅討論溫差合龍措施對合龍口寬度的影響。降溫度數(shù)與合龍口寬度的對應(yīng)關(guān)系見表2。

  由表2可見，在設(shè)計基準(zhǔn)溫度基礎(chǔ)上，降溫20 0C時合龍口1寬度已富余245.2 mm，滿足施工要求。合龍口1發(fā)生在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換前，斜拉部分和懸吊部分相對獨立，采用頂推或牽引合龍的方式也很容易實現(xiàn)該處合龍口寬度的調(diào)整。對于合龍口2，由于另一側(cè)合龍口處已完成體系轉(zhuǎn)換，且橋跨較大，采用頂推或牽引的方式是相對困難的。與合龍口1相比，溫差變化對合龍口2的寬度影響很大。因此，對于合龍口2，建議采用降溫合龍法，通過對氣溫的連續(xù)觀測，選擇合適的溫度進行合龍段的安裝。

3合龍口線形的調(diào)整

  在合龍口寬度滿足施工要求的前提下，為實現(xiàn)合龍段與相鄰梁段之間的焊接，尚需對合龍口線形作進一步調(diào)整。本文僅以合龍口1為例，詳細研究合龍口線形的調(diào)整措施�？紤]到斜拉索和臨時吊索可主動張拉的特性，理論上可采用局部壓重、張拉斜拉索或臨時吊索等3種方式。為滿足合龍段與相鄰梁段之間焊接的要求，在合龍口高差調(diào)整的同時應(yīng)兼顧合龍口相鄰梁段的傾角，確保合龍措施能夠同時滿足這兩方面的要求。

3.1局部壓重

  對于局部壓重的合龍措施，首先應(yīng)分析壓重縱向布置對于合龍口線形（高差和傾角）的影響，以便于確定壓重的布置。集中荷載(P-1 000 K N)作用在不同位置時，合龍口1的高差變化量和傾角差變化量見圖3、圖4。

根據(jù)計算結(jié)果，在靠近合龍口處懸吊梁段壓重時，雖可以顯著減小合龍口高差，但合龍口傾角差反而繼續(xù)增大。在距合龍口一定距離（57號吊索附近）壓重時，合龍口傾角差減小最明顯，同時合龍口高差也呈減小的趨勢，表明在該吊索附近進行壓重布置對合龍口線形的調(diào)整最有效。

  對于壓重的方式，一般可采用水箱壓重、配重塊壓重等。從確保鋼箱梁、吊桿等構(gòu)件受力安全考慮，壓重線荷載定為100 k N／m。結(jié)合壓重作用在不同位置時合龍口高差和傾角差的變化規(guī)律，考慮優(yōu)先使合龍口傾角或高差一致。采用局部壓重合龍措施后的合龍口線形計算結(jié)果見表3。壓重范圍為距離合龍口懸吊梁段端部112～185.2 m。

  由表3可見，采用局部壓重的合龍措施后，合龍口實際高差等于目標(biāo)高差，合龍口傾角差引起的開口量僅2.4 mm，可認為滿足施工要求。因此，僅采用局部壓重的方式可滿足合龍口1的合龍要求。

3.2張拉斜拉索

  對于張拉斜拉索的合龍措施，考察單獨張拉49號斜拉索或50號斜拉索的調(diào)整效果。斜拉索力調(diào)整量與合龍口高差、傾角差之間的關(guān)系曲線見圖5、圖6。僅采用張拉斜拉索合龍措施后的合龍口線形計算結(jié)果見表4。

  根據(jù)計算結(jié)果可知，張拉49號斜拉索對合龍口線形的調(diào)整效果更優(yōu)。斜拉索力調(diào)整量為1340 k N時，合龍口實際高差為73.7 mm，與合龍段傾斜引起的目標(biāo)高差基本相同。合龍口傾角差引起的開口量僅為2.9 mm，可認為滿足施工要求。因此，僅采用張拉斜拉索的方式可滿足合龍口1的合龍要求，建議張拉合龍口端部第一根斜拉索。

3.3  張拉臨時吊索

  對于張拉臨時吊索的合龍措施，試比較在斜拉梁段端部和67號吊索處（見圖1中位置A，B）分別設(shè)置可張拉的臨時吊索時，臨時吊索張拉力對合龍口線形的影響。臨時吊索張拉力與合龍口高差、傾角差之間的關(guān)系曲線見圖7、圖8。僅采用張拉臨時吊索合龍措施后的合龍口線形計算結(jié)果見表5。

根據(jù)計算結(jié)果可知，在相同吊索力作用下，臨時吊索設(shè)在斜拉梁段端部位置對合龍口線形的調(diào)整效果更優(yōu)。臨時吊索張拉力為490kN時，合龍口高差即滿足合龍段的安裝要求，但是合龍口傾角差引起的開口量較大，不滿足施工要求。

  在采用臨時吊索的方式上，對于合龍口傾角的線形要求，可考慮局部壓重加以解決。表6給出了一種采用張拉臨時吊索和局部壓重臺龍措施后的合龍口線形計算結(jié)果，壓重范圍為距離臺龍口懸吊梁段端部183. 2~ 231.2 m，壓重線荷載為100 k N/m。

  由表6可見，采用張拉臨時吊索并結(jié)合壓重的方式可以滿足合龍口1的合龍要求。建議在合龍口斜拉梁段的端部設(shè)置臨時吊索。

4結(jié)論

  (1)在合理的施工控制下，采用斜拉梁段和懸吊梁段同步施工，懸吊梁段吊裝完成之后逐一剛性連接，然后采取一定的臺龍措施依次安裝兩側(cè)合龍段（與相鄰梁段焊接）的施工方案是合理可行的。本施工方案具有施工進度快一壓重較少（或者不需壓重）等優(yōu)電。

  (2)在體系轉(zhuǎn)換過程中（即合龍前后），合龍口寬度已基本滿足合龍段的安裝要求。降溫合龍法適用于臺龍口的寬度調(diào)整，較小的降溫幅度即可為合龍段的吊裝預(yù)留更充裕的作業(yè)空間。

(3)局部壓重、張拉斜拉索和張拉臨時吊索等方式均可用于合龍口粱段線形（高差和傾角）的調(diào)整。僅張拉臨時吊索無法滿足合龍口的傾角要求，需采用張拉臨時吊索和局部壓重相結(jié)合的方式。  

5 摘要基于倒拆法和局部正裝法，采用非線性有限元軟件BNLAS對某大跨度斜拉-懸吊組合體系方案的施工過程進行模擬。分析表明，施工方案具有施工進度快、壓重少（或不壓重）等優(yōu)點；降溫合龍法適用于合龍口寬度的調(diào)整；采用局部壓重、張拉斜拉索、或張拉臨時吊索和局部壓重相結(jié)合的方式，均可以實現(xiàn)對合龍口線形（高差和傾角）的調(diào)整。