大跨度三塔结合梁斜拉桥边跨合龙施工技术555

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1、大跨度三塔结合梁斜拉桥边跨合龙施工技术孙晓伟，王琳，陈超华（中交二航局第五工程分公司，湖北武汉430012）摘要：武汉二七长江大桥主桥为三塔结合梁斜拉桥，主跨主梁由工字钢组合梁及预制桥面板结合，辅助墩与过渡墩间边跨为预应力混凝土主梁。全桥共有两个边跨合龙段，边跨合龙施工采用了顶推强制合龙施工方案，通过顶撑系统将合龙口增大，吊装合龙段主梁后再缩小合龙口，实现主梁合龙。与常规工艺相比，成桥状态更符合设计理念，施工不受环境条件限制。关键词：结合梁;斜拉桥；顶推；边跨合龙1引言斜拉桥合龙施工方法主要有两种：自然状态

2、合龙法和强制合龙法。自然状态合龙法即根据对合龙口观测，分析计算，确定合龙段长度后现场切割，在低于设计合龙温度情况下吊装主梁，在温度上升过程中实现主梁合龙；强制合龙法以设计成桥状态主梁长度为依据，通过顶撑系统将合龙口增大，吊装主梁后再缩小合龙口，实现主梁合龙，施工不受环境温度限制、施工速度快。武汉二七长江大桥主桥为三塔结合梁斜拉桥，边跨合龙施成功采用了顶推强制合龙法，实施效果良好。2工程概况2.1概述武汉二七长江大桥是武汉市二环线控制工程之一，主桥采用三塔斜拉桥，主跨616m，是世界最大跨径的三塔斜拉桥；主跨

3、上部结构采用“工”钢组合梁与混凝土预制板相结合的主梁结构，是世界最大跨度的结合梁桥。主桥辅助墩至过渡墩间边跨为90m预应力混凝土主梁，在辅助墩处JH梁段一端通过剪力钉与混凝土主梁浇筑结合，另一端通过高强螺栓与钢混结合梁相连。根据桥型布置，全桥共有两个边跨合龙段和两个中跨合龙段。两个边跨合龙段分别位于2号、6号墩附近。如图1、2、3。图1武汉二七长江大桥主桥桥型布置图15图2边跨合龙段布置图图3工字钢组合梁图2.2工程特点（1）三塔斜拉桥中塔悬臂大，整体刚度小，受环境因素影响大。（2）主跨上构采用工字型钢混结

4、合梁，主梁刚度小，对索力、温度、临时荷载等各种施工因素反应敏感。（3）上构结构复杂，施工程序复杂。主跨上构采用工字型钢混结合梁，边跨为预应力混凝土配重梁，钢混结合段结构受力复杂。3体系转换方法三塔斜拉桥因中间塔顶没有端锚索来有效地限制变位，整体结构刚度减小、柔性增大，其变形较大。故三塔斜拉桥上部结构施工体系转换比较复杂，为使整体结构体系受力明确，保证主梁施工质量，将系统受力体系转换分为三个阶段：（1）三塔分别以双悬臂方式进行主梁安装施工，塔梁纵向临时固结；15图4双悬拼阶段主梁约束体系示意图（2）边跨合龙时

5、，将塔梁纵向临时固结解除，并转移到辅助墩墩顶，进行主梁纵向临时固结，以减小边跨160m钢梁温度应力对结构体系的影响。图5单悬拼阶段主梁约束体系示意图（3）主跨合龙时，先合龙一侧主跨，解除对应边跨辅助墩临时固结；再合龙另一侧主跨，解除辅助墩临时固结；中塔始终为纵向固结状态。图6中跨合龙后主梁约束体系示意图4顶推合龙方法选择边跨合龙口调整可以通过顶推双悬臂结构实现，也可以通过顶推边跨混凝土梁段实现。为保证合龙梁段能顺利吊入合龙口，将双悬臂钢梁向江侧整体偏移200mm以上，或者将边跨混凝土梁段整体向岸侧偏移200

6、mm以上。就两种顶推方法进行分析比较如下：15（1）顶推双悬臂结构在塔柱处设置顶推设备，通过顶推双悬臂主梁移动，实现对合龙口的调节。图7顶推双悬臂结构法示意图这种方案可以不移动边跨混凝土PC梁段，顶推对边跨永久结构及临时支架结构受力没有影响。但顶推双悬臂需要将塔梁临时固结的纵向约束解除，这样对双悬臂结构主梁线形影响较大；边跨JH梁段安装时存在一定误差，采取双悬臂顶推工艺，将不利于误差调整和梁段匹配，会影响主跨主纵梁累计误差。（2）顶推边跨混凝土PC梁段在边跨辅助墩墩顶布置顶推设备，通过顶推边跨PC梁移动，实

7、现对合龙口的调节。图8顶推PC梁段法示意图这种方案不解除塔梁临时固结，在顶推时边跨JH梁安装误差可以调整，有利于梁段匹配连接，且不会累计到主跨钢梁拼装误差。缺点是顶推边跨混凝土PC梁段会对边跨永久性结构（PC梁、1#、2#墩柱）和临时支架结构产生不利影响；顶推力很大，安全风险大；受边跨钢梁温度变形影响，混凝土PC梁段将往返移动，易损坏。（3）方法选择综合两种顶推方法对永久结构和临时结构影响，并从施工安全角度考虑，顶推双悬臂主梁工艺较为合理。但需要解决顶推布置、顶推临时结构受力和同步性控制问题。5合龙口调整方

8、法（1）合龙口线形调整方法选定如下三种调整合龙口线形方法进行综合比较：l调整前端3对斜拉索索力；l在JH梁段底设托架，调整合龙口高程及转角；15l调整前端1对斜拉索索力及配临时荷载。表1合龙口匹配调整方案比较方案方案一方案二方案三调整3对斜拉索索力设托架调整合龙口调整1对斜拉索及临时荷载优点1）不需要增加临时荷载。1）标高容易调整到位；2）操作比较方便。1）拉索调整数量少，调整方便；2）采用水箱临时荷载，可调整上