斜拉橋施工中多工序并行作業技術分析

祝思彬

摘要：斜拉橋施工中的荷載變化和斜拉索無應力長度的調整都會引起斜拉索索力的改變， 無應力狀態控制法把兩者從本質上區分開來， 實現了斜拉橋施工中調索與其他引起橋上荷載變化工序操作的同步并行作業。多座斜拉橋應用表明， 多工序同步并行施工不但提高了施工作業效率， 而且對保證索力、線形的控制精度也有良好的效果。本文主要介紹了斜拉橋施工中多工序并行時的作業技術。

關鍵詞：斜拉橋施工；多工序并行；作業技術；

分階段施工實際上是斜拉橋結構體系與作用于結構上的荷載不斷變化的過程。按照無應力狀態控制法最終結構的內力和線形與施工過程無關的基本原理， 可以實現斜拉橋施工中斜拉索調索與其他工序同步并行作業。

一、斜拉橋施工概述

為了保證斜拉索調索后的索力滿足設計要求， 一般斜拉橋調索施工時， 不允許橋上有其他引起橋上荷載變化的施工作業。

1.利用牽索掛籃進行懸澆施工的斜拉橋， 施工現場最為主要的工作是混凝土梁節段的懸澆。在很多情況下還需要在主梁節段混凝土的澆筑過程中進行斜拉索索力調整作業。常規的做法有2 種：一是由于橋上荷載變化（已澆筑的混凝土數量）影響索力， 所以節段混凝土澆筑1/2 時停止混凝土灌注， 進行斜拉索調索作業。這樣操作的最大問題是1/2 節段混凝土數量的估計很難準確， 影響索力的控制精度。二是節段混凝土澆筑1/2 時粗略調整斜拉索索力， 節段混凝土全部澆筑完成時再將索力張拉至設計值。這樣操作的問題是節段混凝土全部澆筑完成時， 節段間接縫處混凝土已經初凝， 這時調整斜拉索引起的主梁變形可能會影響節段接縫處混凝土的質量。

2.從本質上講， 斜拉索索力的變化可分為2 種。一種是由于荷載變化引起的索力變化， 其表現是， 雖然斜拉索的索力發生了變化， 但其無應力長度未發生變化。另一種是斜拉索主動調索發生的索力變化， 其表現是， 通過斜拉索錨頭處千斤頂的張拉， 人為地拔出和放松一段斜拉索長度， 使其無應力長度發生變化。依據無應力狀態控制法， 在保證施工過程構件單元無應力狀態量變化值一定的條件下， 最終結構的內力和線形與施工過程無關的原理， 可以實現斜拉橋施工中斜拉索索力調整與其他施工工序同步并行作業。

二、斜拉橋施工中多工序并行作業技術應用

1.主梁節段混凝土懸澆中的斜拉橋索力調整。

（1）混凝土斜拉橋主梁節段懸澆時， 為了控制本節段混凝土全部澆筑完成時主梁上緣的拉應力水平，節段混凝土澆筑前必須張拉Cn斜拉索， 使主梁上緣儲存一定的壓應力。當節段混凝土數量較大時， 往往由于Cn索在混凝土澆筑前預張拉時主梁下緣拉應力控制， 使上緣的預壓應力不足， 這時需要在主梁節段混凝土的澆筑過程中增加1次調索。如圖1所示。一般的做法是：節段混凝土澆筑前張拉Cn索至一定數值， 澆筑1/2 節段混凝土， 再次張拉Cn索， 繼續澆筑節段混凝土直至完成。實踐中， 也有在1 /2節段混凝土澆筑完成時Cn斜拉索只粗略調整， 節段混凝土澆筑完成時再將Cn索張拉至設計值。這樣做的最大風險在于節段混凝土澆筑完成時， 節段間接縫處混凝土可能已經初凝， 再調索引起的主梁變形可能會影響節段接縫處混凝土的質量。

（2）如果按照無應力狀態控制法的基本思想， 圖1中的步驟（a）到步驟（c）Cn斜拉索的調索和節段混凝土的澆筑是可以同步操作的 。具體做法：節段混凝土連續澆筑， 混凝土澆筑過程中同步并行調整斜拉索索力， Cn索的調整以步驟（c）與步驟（a）兩狀態之間的無應力長度差來控制， 同時預先通過計算設定Cn索調索的最早開始調索時間和最遲完成調索時間。最早開始調索時間：節段混凝土澆筑至一定數量， 如1 /4節段混凝土， 開始調Cn斜拉索， 假設此時Cn斜拉索的調整即告完成， 利用無應力狀態法原理二計算Cn索的索力， 進而檢算此狀態主梁下緣的拉應力水平是否滿足要求， 并根據計算情況決定是否提前或延后。

2.斜拉橋施工中的大范圍調索。斜拉橋施工過程中， 由于結構分析計算模型偏差、荷載偏差、混凝土收縮徐變的不確定性等因素造成結構狀態與預先設定狀態有差異， 過程中需要調整。在特定的斜拉橋施工狀態， 通過施工過程觀測數據的分析， 當發現結構整體狀態偏離設計預定值較大時， 需要大范圍調整斜拉索索力。也有為了結構受力的需要， 斜拉橋合龍后， 在二期恒載施工期間進行全橋調索。大范圍調索時， 施工現場工作量大，耗費工期很多。調索中斜拉索索力的相互影響更增加了大范圍調索的難度。解決大范圍調索與其他工序施工的同步作業問題意義重大。斜拉橋中間施工狀態， 當通過各種測試發現結構狀態需要調整時， 把需要調整的索力變化值換算成各斜拉索無應力長度的調整值。索力調整過程用錨頭伸縮量控制， 調索過程中斜拉索的調整不但可以以施工現場方便的順序進行， 而且可同時進行其他工序的正常作業。當然， 為了保證調索過程結構的安全， 必須事先依據無應力狀態法的原理二檢算極端工況的結構安全度。

3.其他同步施工技術。橋上的臨時荷載直接影響了索力的大小， 如果工序中有索力調整， 一定要在規定的臨時荷載情況下調整才可能精確施工。但是運用無應力狀態法的原理， 只要將調索索力值換算成索長拔出量（可正可負）， 這樣調索工作就可以和橋梁上的所有工序同步進行。但是有時候調索計算是需要時間的， 特別是在實橋有誤差需要修正的情況下計算時間更長。如果凌晨監測完畢以后， 整個工地都要等待調索指令出來后， 進行完調索工作才能進行下一步的移動掛籃和綁扎鋼筋， 這樣會使整個施工進度減慢。但是如果將調索索力值換算成無應力索長，只要確定監測數據無誤以后就可以通知工地進行移動掛籃和綁扎鋼筋的工作。在進行調索的時候不管掛籃移動到什么位置， 也不管綁扎了多少鋼筋， 只要按照拔出量進行調整， 最后的狀態肯定和下一個理論狀態吻合。這樣不僅加快了施工進度， 也提高了工效。

斜拉橋最大的特點是可以通過斜拉橋索力的調整來控制施工過程和成橋狀態結構的內力和線形。施工過程斜拉索索力的調整在現場施工時比較費時， 如果能實現斜拉索調索與其他施工工序同步并行作業， 對提高施工的工效有很大的意義。

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