斜拉桥施工状态的确定方法

一、概述

通常，斜拉桥要实现最终的成桥状态豁要经过一系列的施工步骤。根据主梁的施工方法不同有支架现浇法、支架拼装法、顶推法、悬臂现浇法、悬臂拼装法。从斜拉索的张拉次数不同可分为一次张拉法和多次张拉法。从悬僻现浇挂篮的支承方式不同可分为后支点挂篮和前支点挂篮。

支架现浇法或支架拼装法的主梁是在支架上进行现浇或拼装的，一般为落地支架。通常用于规模较小的斜拉桥。

顶推法是指主梁采用顶推法施工的情况，一般也只适用于较小规模的斜拉桥。 悬臂现浇法是利用挂篮进行主梁的施工，通常相应梁段的斜拉索必须同步施工，对于采用后支点挂篮施工的情况，一个标准梁段的施工工序通常为：①挂篮前移并立模定位；②安装钢筋等、浇注混凝土；③混凝土待强后，张拉梁内预应力；④挂对应梁段的斜拉索并进行张拉。对于采用前支点挂篮施工的情况，一个标准梁段的施工工序通常为：①挂篮前移并立模定位；②挂当前梁段斜拉索与挂篮前端相连并进行第一次张拉；③安装钢筋等、浇注部分混凝土；④当前梁段斜拉索进行第二次张拉；⑤浇完梁段混凝土；⑥混凝土待强后张拉梁内预应力；⑦降挂篮，当前梁段斜拉索进行第三次张拉。

悬臂拼装法是利用浮吊或桥面吊机将预制好的梁段逐段拼装的，通常斜拉索也必须同步安装并张拉。

悬臂施工法（现浇或拼装）施工达到最大悬臂后，要进行合龙段施工，如标准的三跨双塔斜拉桥，一般分别以两个主塔为中心进行双悬臂施工，达到最大悬臂后先合龙边跨，然后再进行中跨合龙施工，各跨的合龙施工是斜拉桥施工中极其关键的环节，通常的合龙程序为：①安装合龙段混凝土施工的吊架；②配平衡重施加在合龙口两侧；③利用定位装置嵌定合龙口；④安装钢筋等、浇注合龙段混凝土并逐级去掉合龙口两侧的平衡重；⑤张拉合龙预应力束。如果平衡重与合龙梁段的重盆相等，则合龙口嵌定装置基本上不承受由合龙段混凝土浇注引起的内力。合龙程序还有一个核心问题就是平衡重施加的时间。这里是在合龙口嵌定之前，施加在主梁最大悬臂状态下，如果在合龙门嵌定之后施加，则由于嵌定装置使主梁成为了连续结构，其受力情况完全不一样，并且，合龙口嵌定装置需承受由平衡重引起的很大的内力，对成桥状态的主梁弯矩影响很大，后者与前者相比，跨中区域产生较大的恒载正弯矩，与该区域的控制弯矩同号，是不利的。因此，通常平衡重在嵌定之前施加。

所谓一次张拉法通常是指斜拉索仅在当前梁段施工时才进行张拉的情况。由于当前索进行的多次中间张拉对成桥受力不起控制作用（如采用前支点挂篮施工中的标准梁段斜拉索第一、二次张拉），因此，如果斜拉索只在当前梁段内进行张拉，则不管张拉几次均认为是一次张拉法。多次张拉法则是指一些索在其它梁段施工中，特别是在合龙前后进行再次张拉的情况。斜拉索的张拉次数确定的原则为：从方便施工的角度应尽量减少张拉次数，特别是避免全桥调索，从受力方面考虑应尽量减小施工过程中主粱和塔的有曲受力，并且要考虑成桥后控制截面受力满足要求，这往往要求多次张拉，特别是合龙前后的索力调整。因此，这两个方面的要求是矛盾的，通常的做法是综合考虑两者的要求，取折衷方案。即斜拉索的张拉以一次张拉法为主，在合龙前后对部分索进行再次张拉。

由以上叙述可见，斜拉桥的施工过程是复杂的，为了使施工过程中的受力合理，同时又能满足成桥受力和线形的要求，就必须根据施工方案确定好施工过程中的控制参数。对于采用悬臂法施工的情况控制参数为各梁段施工时的立模（或定位）标高和斜拉索的张拉索力。这就是斜拉桥的施工状态确定问题，墓本方法有：

倒拆法；正装一倒拆迭代法：无应力状态控制法。

二、倒拆法

也称倒退分析法，该法以成桥状态为初态，按照施工工序的逆过程，对结构进行倒拆，分析出每拆除一个施工工序对剩余结构的影响，从而推算出各施工阶段的变形和受力状态。

该方法一般会遇到结构状态不闭合的问题，表现为： l）倒拆至最后一个梁段有剩余内力。

2）按倒拆结果作正装计算与原成桥状态不一致。 引起不闭合的主要原因有：

1）混凝土的收缩、徐变，由于倒拆计算无法计算收缩、徐变问题，因此，这一原因是显然的；

2）斜拉索垂度效应等几何非线性引起的不闭合；

3）拆除合龙段以及支座等单元时，其杆端力不为零，而正装计算时，安装这些单元后的受力与原成桥状态不一致。

因此，简单的倒拆法确定的施工状态并不理想。

该方法在倒退分析时，在每一个倒退的施工步骤中，采用增盆迭代法考虑非线性影响，倒退分析的起点是成桥状态，每次增遥迭代过程中力和位移的修正量都是从施工的后一阶段向前计算而得到的，这与实际的正装过程存在一定的差别。

三、正装、倒拆迭代法

该方法的墓本思路为：先倒拆计算，不计各种非线性问题，然后根据倒拆结果，正装计算，计入各种非线性影响，并将各工况下非线性影响部分贮存下来；再做倒拆计算，这时计入上轮正装计算时贮存下来的非线性影响值，得到新一轮倒拆结果，如此反复几次，即可得到较理想的施工状态，但这样还只能解决不闭合原因中的前二个。

四、无应力状态法

无应力状态法的墓本思想是：在线性状态下对一座已建桥梁进行解体，只要各单元长度与曲率不变，则无论按什么程序恢复，恢复后的结构内力和线型将与原结构一致，应用这一原理建立斜拉桥施工阶段与成桥状态之间的联系。

实际结构是非线性的（包括材料、几何两方面）实施起来要作迭代，按如下步骤进行： l）计算成桥状态各斜拉索无应力状态的长度S0和主梁无应力状态下的预拱度y0。由成桥状态的桥面线型y扣除自重、斜索拉力、预应力束张力及混凝土收缩徐变等产生的变位即可求得y0。第一轮计算时暂不包括混凝土收缩徐变的影响。

2）以S0作为安装过程的控制量进行正装计算。依据结构的受力需要，斜拉索可进行一次或多次张拉，唯最后一次张拉到位时，将索由当前的长度，通过张拉调整到预定的无应力长度S0。主梁各节点初始标高按预拱度y0设置。

3）为保证合龙时弹性曲线连续，合龙前需要调索。

4）由于施工过程中混凝土收缩徐变和结构非线性影响，由上述安装计算得到的成桥状态与预定的成桥状态有差异。主要是主梁线型发生了变化。根据成桥状态的索力和线型，重新调整主梁预拱度和无应力索长，投入下一轮迭代。