一种结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法与流程

1.本发明涉及结合梁斜拉桥施工领域。更具体地说，本发明涉及一种结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法。


背景技术：

2.结合梁主梁一般为“钢主梁-预制pc桥面板”结构，结合梁斜拉桥常见采用悬臂拼装法，该法通常借用桥面吊机进行结合梁主梁施工，施工桥面板并张拉桥面板预应力后及时进行斜拉索张拉。对于先梁后索的斜拉桥结合梁，往往通过支架法施工结合梁主梁，先施工钢主梁，运用门吊等设备安装预制混凝土桥面板，施工桥面板湿接缝，再施工主梁预应力，待预应力全部施工完成后，张拉斜拉索。针对先梁后索的结合梁主梁施工，若遇到下方支撑主梁的支架间距较大的情况时，斜拉索通常采用先近塔端挂设张拉施工后，再远塔端挂设张拉施工，进而主梁结构整体位移会出现上拱，容易造成主梁湿接缝及锚拉板附近混凝土拉应力超标，进而导致梁体内预应力损失甚至湿接缝混凝土的开裂，影响桥梁结构耐久性。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，包括以下步骤：
5.s1、计算各节段钢梁的预起拱高度理论值，并使各节段钢梁在拼装前达到对应的预起拱高度；
6.s2、采用顶推法将各节段钢梁顶推至设计位置，完成钢主梁安装；各节段钢梁由临时支墩进行支撑；
7.s3、由小里程向大里程方向，对桥面板进行分块安装；
8.s4、在相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑混凝土；
9.s5、桥面板预应力施工：张拉各桥面板内的预应力钢束，完成主梁施工；
10.s6、安装各斜拉索，并由远塔端向近塔端依次对称张拉桥两侧的各斜拉索。
11.优选的是，步骤s1中，采用有限元软件模拟恒荷载标准工况下的各节段钢梁上各节点处的竖向变形；以各节段钢梁纵向位移为横轴，竖向变形为纵轴，提取各节段钢梁上各节点的纵向位移，通过拟合得到各节段钢梁的下扰曲线，下扰曲线对应各节点的值为各节点的预起拱高度。
12.优选的是，当所述结合梁斜拉桥为双塔双索面斜拉桥时，步骤s5中，先张拉中跨处桥面板内的预应力钢束，再张拉边跨处桥面板内的预应力钢束。
13.优选的是，所述预应力钢束包括沿横桥向交替设置的多个预应力长束和多个预应力短束；同一位置的桥面板，先张拉预应力长束，再张拉预应力短束。
14.优选的是，其特征在于，张拉预应力长束或张拉预应力短束时，均按照由主梁中心
至两侧的方向进行张拉，且主梁中心两侧的预应力钢束对称张拉。
15.优选的是，步骤s6中，斜拉索张拉过程中，通过监测主梁线形变化与斜拉索的索力控制各斜拉索的张拉力。
16.优选的是，主梁的边跨跨中、主塔处、中跨1/4处、中跨跨中以及中跨3/4处均设置有应变计。
17.优选的是，步骤s3中，桥面板通过门式起重机进行铺设，钢主梁上设置有轨道，所述门式起重机沿所述轨道进行移动；运输桥面板的运板小车以已铺设完成的桥面板作为运输通道。
18.优选的是，相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑的混凝土中含有钢纤维。
19.本发明至少包括以下有益效果：
20.1、本发明通过计算各节段钢梁的预起拱高度，并使各节段钢梁拼装前达到对应的预起拱高度，既保证了钢主梁整体线型，同时也减小了因钢主梁受载后下扰导致的混凝土面板开裂的风险。
21.2、本发明通过先施工桥面板预应力，使主梁上部得到预压应力，可抵消部分后续由于斜拉索张拉产生的拉应力，降低混凝土开裂的风险。
22.3、本发明通过先张拉预应力长束再张拉预应力短束，以及先中跨再边跨的张拉方式来进行桥面板预应力张拉，避免主梁因受力不均产生拉应力，降低混凝土开裂的风险
23.4、本发明通过采用由远塔端向近塔端的顺序安装张拉斜拉索，有效降低斜拉索张拉过程中的主梁拉应力，降低混凝土开裂的风险。
24.5、本发明所提供结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，操作简单，主梁预应力及斜拉索张拉基本一次成型，且主梁混凝土拉应力接近于零，实现了主梁拉应力降量控制目标，对于桥梁结构耐久性更有保障。
25.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
26.图1为本发明一实施例中所述主梁的结构示意图；
27.图2为本发明上述实施例中所述预应力钢束的布置结构示意图；
28.图3为本发明上述实施例中斜拉索编号顺序示意图；
29.图4为采用有限元软件模拟的先斜拉索后主梁预应力且斜拉索由近塔端向远塔端张拉工况下主梁应力图；
30.图5为采用有限元软件模拟的先主梁预应力后斜拉索且斜拉索由近塔端向远塔端张拉工况下主梁应力图；
31.图6为采用有限元软件模拟的先主梁预应力后斜拉索且斜拉索由远塔端向近塔端张拉工况下主梁应力图；
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
33.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.如图1～图6所示，本发明提供一种结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，包括以下步骤：
35.s1、计算各节段钢梁1的预起拱高度理论值，并使各节段钢梁1在拼装前达到对应的预起拱高度；
36.s2、采用顶推法将各节段钢梁1顶推至设计位置，完成钢主梁安装；各节段钢梁1由临时支墩2进行支撑；
37.s3、由小里程向大里程方向，对桥面板进行分块安装；
38.s4、在相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑混凝土；
39.s5、桥面板预应力施工：张拉各桥面板内的预应力钢束，完成主梁施工；
40.s6、安装各斜拉索，并由远塔端向近塔端依次对称张拉桥两侧的各斜拉索。
41.上述技术方案已成功应用于漳州某大桥项目，该项目主桥采用跨径组合为70m、160m、70m的双塔双索面斜拉桥，桥长300m，桥宽36m，主梁采用钢－混凝土组合梁，主塔采用水滴形桥塔，全桥共32对拉索，呈空间双索面扇形布置。在步骤s1之前，已完成斜拉桥主墩及桥塔施工；
42.首先，在步骤s1中，采用有限元软件模拟恒荷载标准工况下的各节段钢梁1上各节点处的竖向变形；以各节段钢梁1的纵向位移为横轴，竖向变形为纵轴，提取各节段钢梁1各节点的纵向位移，通过拟合得到各节段钢梁1的下扰曲线，下扰曲线对应各节点的值为各节点的预起拱高度。根据得到预起拱高度，钢梁1在加工制造时对钢梁1设置对应的预起拱高度，然后再进行拼装。
43.进一步地，在步骤s2中，采用顶推法将各节段钢梁1顶推至设计位置，完成钢主梁安装，如图1所示；斜拉索张拉之前，各节段钢梁1由临时支墩2进行支撑。
44.钢主梁安装完成后，实施步骤s3，由小里程向大里程方向，对桥面板进行分块安装。具体地，在步骤s3中，桥面板通过门式起重机进行铺设，钢主梁上设置有轨道，所述门式起重机沿所述轨道进行移动；运输桥面板的运板小车以已铺设完成的桥面板作为运输通道，将桥面板运输至铺设位置。桥面板安装完成后，在相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑混凝土。在步骤s4中，为阻止砼裂缝的开展，提高其抗拉强度、抗弯强度以及抗剪强度，湿接缝处浇筑的混凝土中添加有钢纤维。
45.在步骤s5之前，采用有限元软件模拟恒载标准值工况下的主梁拉应力，进行计算分析，得到“先斜拉索后主梁预应力”工况下，桥面板混凝土应力范围为-5.5mpa～+2.0mpa，如图4所示；“先主梁预应力后斜拉索”工况下，桥面板混凝土应力范围为-5.2mpa～+1.4mpa，如图5所示。因此本技术中，选取先进行主梁预应力施工再安装张拉斜拉索的施工顺序，通过使钢梁1设置预起拱高度，同时使钢梁上部得到预压应力，可抵消部分后续由于斜拉索张拉产生的拉应力，降低混凝土开裂的风险。
46.在主梁预应力施工中，对应漳州某大桥项目的双塔双索面斜拉桥，采用智能张拉系统进行张拉，以张拉力为主，预应力钢束的引伸量作为参考进行张拉控制。具体地，先张拉中跨处桥面板内的预应力钢束，再张拉边跨处桥面板内的预应力钢束。
47.所述预应力钢束包括沿横桥向交替设置的多个预应力长束和多个预应力短束；同一位置的桥面板，先张拉预应力长束，再张拉预应力短束。即先张拉中跨的预应力长束3、再张拉中跨的预应力短束4，然后张拉边跨的预应力长束5，在张拉边跨的预应力短束6。
48.进一步地，张拉预应力长束或张拉预应力短束时，均按照由主梁中心至两侧的方向进行张拉，且主梁中心两侧的预应力钢束对称张拉。
49.在步骤s6之前，采用有限元软件模拟恒载标准值工况下的主梁拉应力，进行计算分析，得到斜拉索张拉顺序为“近塔端向远塔端”工况下，主梁应力范围为-5.2mpa～+1.4mpa，如图5所示；斜拉索张拉顺序为“远塔端向近塔端”工况下，主梁应力范围为-4.9mpa～+0.1mpa，如图6所示。因此，在步骤s6中，由远塔端向近塔端依次对称张拉桥两侧的各斜拉索，进一步降低主梁拉应力。对应漳州某大桥项目的双塔双索面斜拉桥，两个桥塔上的斜拉索对称同步张拉，均由桥塔两侧的远塔端对称向近塔端张拉。具体地，参照图3，将桥塔两侧的斜拉索由远塔端向近塔端按l1、l2、l3至ln进行编号，则张拉顺序为依次对称张拉桥两侧的l1、l2、l3至ln。
50.步骤s6中，斜拉索张拉过程中，通过监测主梁线形变化与斜拉索的索力控制各斜拉索的张拉力。主梁线形变化及斜拉索的索力采用常规手段进行监测。
51.进一步地，在主梁的边跨跨中、主塔处、中跨1/4处、中跨跨中以及中跨3/4处均设置有应变计，通过各应变计监测斜拉索张拉过程中主梁应变，并计算获知主梁应力。在漳州某大桥项目中，在上述各位置均设置有振弦式应变计，计算得到的主梁应力与通过有限元软件模拟分析得到的斜拉索张拉顺序为“远塔端向近塔端”工况下的主梁应力结果一致。
52.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、计算各节段钢梁的预起拱高度理论值，并使各节段钢梁在拼装前达到对应的预起拱高度；s2、采用顶推法将各节段钢梁顶推至设计位置，完成钢主梁安装；各节段钢梁由临时支墩进行支撑；s3、由小里程向大里程方向，对桥面板进行分块安装；s4、在相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑混凝土；s5、桥面板预应力施工：张拉各桥面板内的预应力钢束，完成主梁施工；s6、安装各斜拉索，并由远塔端向近塔端依次对称张拉桥两侧的各斜拉索。2.如权利要求1所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，步骤s1中，采用有限元软件模拟恒荷载标准工况下的各节段钢梁上各节点处的竖向变形；以各节段钢梁纵向位移为横轴，竖向变形为纵轴，提取各节段钢梁上各节点的纵向位移，通过拟合得到各节段钢梁的下扰曲线，下扰曲线对应各节点的值为各节点的预起拱高度。3.如权利要求1所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，当所述结合梁斜拉桥为双塔双索面斜拉桥时，步骤s5中，先张拉中跨处桥面板内的预应力钢束，再张拉边跨处桥面板内的预应力钢束。4.如权利要求3所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，所述预应力钢束包括沿横桥向交替设置的多个预应力长束和多个预应力短束；同一位置的桥面板，先张拉预应力长束，再张拉预应力短束。5.如权利要求4所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，张拉预应力长束或张拉预应力短束时，均按照由主梁中心至两侧的方向进行张拉，且主梁中心两侧的预应力钢束对称张拉。6.如权利要求1所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，步骤s6中，斜拉索张拉过程中，通过监测主梁线形变化与斜拉索的索力控制各斜拉索的张拉力。7.如权利要求3所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，主梁的边跨跨中、主塔处、中跨1/4处、中跨跨中以及中跨3/4处均设置有应变计。8.如权利要求1所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，步骤s3中，桥面板通过门式起重机进行铺设，钢主梁上设置有轨道，所述门式起重机沿所述轨道进行移动；运输桥面板的运板小车以已铺设完成的桥面板作为运输通道。9.如权利要求1所述的结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，其特征在于，相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑的混凝土中含有钢纤维。

技术总结
本发明公开了提供了一种结合梁斜拉桥主梁拉应力降量控制施工方法，包括以下步骤：S1、计算各节段钢梁的预起拱高度理论值，并使各节段钢梁在拼装前达到对应的预起拱高度；S2、采用顶推法将各节段钢梁顶推至设计位置，完成钢主梁安装；各节段钢梁由临时支墩进行支撑；S3、由小里程向大里程方向，对桥面板进行分块安装；S4、在相邻两块桥面板之间的湿接缝处浇筑混凝土；S5、桥面板预应力施工：张拉各桥面板内的预应力钢束，完成主梁施工；S6、安装各斜拉索，并由远塔端向近塔端依次对称张拉桥两侧的各斜拉索。本发明能够有效降低主梁混凝土拉应力，保障桥梁结构的耐久性。保障桥梁结构的耐久性。保障桥梁结构的耐久性。


技术研发人员：胡义新 李志成 刘赛 巫兴发 杨清印 陈丁 杨萌 胡永波 陈东风 王福平 朱敏 祁晓颖
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/2