大跨度钢–混凝土组合连续刚构桥施工控制关键技术研究

连续刚构桥具有工期短、造价低、工艺成熟等优点，在我国交通基础建设中应用广泛，但随着跨径的增加，主梁自重不可避免地急剧增大，严重阻碍了连续刚构桥的发展与应用。钢–混凝土组合连续刚构桥通过将主跨跨中混凝土箱梁替换成钢箱梁，有效解决了主梁自重过大的问题。

相比传统的连续刚构桥，钢–混凝土组合连续刚构桥跨中钢箱梁整体提升、吊装、定位、焊接，作为施工中最关键的工序，施工控制难度极大。

以嘉华嘉陵江轨道专用桥为例，有针对性地阐述了跨中钢箱梁合龙过程施工控制重难点分析、敏感性分析、施工监测分析等内容，具有一定的工程指导 意义。

1　工程概况

嘉华嘉陵江轨道专用桥位于重庆轨道交通9号线一期工程化龙桥站和李家坪站区间，连接渝中区和江北区，位于嘉华嘉陵江大桥上游约100m处，是9号线一期工程跨越嘉陵江的关键控制工程。全长618.915m，宽12.5m，主桥为（28+39+48+138+ 252+110）m六跨钢–预应力混凝土组合连续刚构桥（中跨跨中设置92m钢箱梁段），其立面布置如图1所示。

      

图1　立面布置示意/cm

2　钢箱梁合龙流程

钢箱梁合龙流程：理论计算吊装工况结构变形→实测合龙口顶底板距离→配切钢箱梁两端余量→钢箱梁吊装就位→环缝焊接。

为方便现场提梁、安装，将钢混结合段与钢箱梁连接处端口呈“八”字形分段，钢箱梁加工分段如图2所示。

      

图2　钢箱梁加工分段示意

3　钢箱梁合龙控制重难点分析

（1）钢箱梁长度与钢混结合段两端实际距离的匹配。

钢混结合段顶板实测距离+吊装状态合龙口理论计算顶板距离变化值+吊装状态钢箱梁理论计算顶板距离变化值=钢箱梁顶板预留值。

钢混结合段底板实测距离+吊装状态合龙口理论计算底板距离变化值+吊装状态钢箱梁理论计算底板距离变化值=钢箱梁底板预留值。

（2）钢箱梁端面与钢混结合段端面平行（转角一致）。

钢混结合段端部实测角度+吊装状态合龙口理论计算端部转角+吊装状态钢箱梁（考虑预拱度）理论计算端部转角=钢箱梁端部配切角度。

（3）既有梁段与钢箱梁轴线位置需尽量重合。

4　结构敏感性分析

嘉华嘉陵江轨道专用桥有限元数值分析模型采用桥梁结构分析专业程序midas CIVIL建立，以空间梁单元模拟主梁及桥墩，桥墩底部采用完全固结方式，有限元模型如图3所示。并分析钢箱梁重量和温度的敏感性，结果见表1、表2。

      

图3　嘉华嘉陵江轨道专用桥有限元模型

表1　钢箱梁重量敏感性分析结果

      

表2　温度敏感性分析结果

      

由表1计算结果可知，钢箱梁重量敏感性不高，且变形增量与钢箱梁质量增量间的关系呈线型变化。

由表2计算结果可知，温度敏感性较高，且位移增量与温度变化量间的关系呈线性变化，钢梁配切温度与合龙温度差值建议控制在5?℃以内。

5　施工监测数据分析

5.1　钢箱梁制造线形分析

钢箱梁具有长度长、吨位大等特点，为确保成桥后桥面线型符合施工监控要求，需进行钢箱梁预拼装，并对钢箱梁竖向线型进行监测，测点选择为钢箱梁节段接缝处顶面腹板位置，横断面测点布置如图4所示，测量结果如图5所示。由此可知，钢箱梁实测线型平顺，未见明显突变，与理论制造线型吻合较好。

      

图4　钢箱梁测点横向布置示意

      

图5　钢箱梁制造线形理论与实测对比结果

5.2　钢箱梁吊装前合龙口连续观测分析

在钢箱梁吊装前对合龙口的顶底板距离、端部梁高、端部角度进行连续观测，观测时间间隔为3?h，为钢箱梁余量配切提供数据支撑，钢混结合段测点位置如图6、图7所示。

      

图6　钢混结合段测点纵向布置/cm

      

图7　钢混结合段测点横向示意

5.3　钢箱梁吊装工况合龙口连续观测分析

在钢箱梁吊装过程中，对合龙口两端高差与顶底板距离进行连续观测，观测时间间隔为2?h，钢混结合段测点位置如图6、图7所示。

5.4　钢箱梁就位后线形分析

吊装到位后，对钢箱梁竖向高程进行监测，测点选择为钢箱梁节段接缝处顶面中心线位置，测量结果如图8所示。

      

图8　钢箱梁理论高程与实测高程对比结果

由图8可知，钢箱梁实测线型平顺，未见明显突 变，实测高程与理论高程吻合较好。

6　结束语

嘉华嘉陵江轨道专用桥通过有限元模型计算、敏感性分析、现场实测分析、反馈控制等手段，实现了跨中钢箱梁顺利合龙，线型满足施工控制要求，保证了桥梁结构受力安全可靠，该工程实例可为后续类似 工程提供参考。