桥梁建设2021年第51卷第1期（总第269期）
可控硅调压电路Bridge Construction, Vol. 51# No. 1 #2021 (Totally No. 269)121
文章编号！003 — 4722(2021)01 — 0121 — 09
刘德清12，王文洋13
(1.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北武汉430034$ 2.武汉桥梁建筑工程监理有限公司，
湖北武汉430034; 3中铁大桥科学研究院有限公司，湖北武汉430034)
摘要：宁波舟山港主通道舟岱大桥北通航孔桥为（125+250 + 125)m钢一混混合梁连续刚 构桥，除主跨跨中85 m范围主梁采用钢箱梁外，其余均采用变截面混凝土箱梁。该桥主墩墩顶混 凝土主梁采用分块现浇，其余混凝土主梁采用节段预制、悬臂拼装法施工；主跨跨中钢箱梁采用2 台桥面吊机整体起吊合龙。采用MIDAS C ivil软件建立有限元模型，模拟桥梁施工过程，结合有限
元计算进行该桥施工控制。施工中，考虑施工阶段、活载和运营阶段位移进行主梁制造预换度控
制；通过负误差动态控制主梁预制长度和角度误差；通过精确定位基准梁和调整环氧树脂胶厚度控
制主梁拼装误差；通过对环境温度、合龙段吊装时钢一混结合段变形和钢箱梁变形修正进行钢箱梁
制造长度控制。通过以上施工控制关键技术，混凝土主梁拼装完成时主梁轴线和高程最大悬臂拼
装误差分别为15. 1 m m和1. 4 mm，钢箱梁合龙后精度在10 m m以内，满足设计要求。
关键词！连续刚构桥；混合梁；悬臂拼装；预换度；误差调整；制造长度；施工控制；有限元法
中图分类号：U448. 23;U445. 4 文献标志码：A
Key Construction Control Techniques for Long-Span Continuous Rigid-Frame Bridge with Steel-Concrete Hybrid Girders
LIUDe-qing1'2, WANG Wen-yang1'3
(1. State Key Laboratory for Health and Safety of Bridge Structures, Wuhan 430034, China；2. Wuhan
Bridge and Building Works Supervision Co. , Ltd. , Wuhan 430034 , China；3. China Railway
Bridge Science Research Institute #Ltd，Wuhan 430034，China)
Abstract：The north navigational channel bridge of Zhoudai Bridge ,which carries part of t Ningbo-Zhoushan Port Main Link，is a continuous rigid-frame bridge with a main span of 250 m
and two side spans of 125 m. The superstructure consists of steel-concrete hybrid girders，besides
the 85 m-long midspan steel box girders in the main span，the remaining concrete box girders with variable cross-section. The concrete box segments on the tops of main
piers were cast in situ，while the remainder were prefabricated in s egments cantilevers in the f ield. The steel box girders in the main span were hoisted and closed by two deck
cranes. The finite element model was established by MIDAS Civil to simulate the construction
process of the bridge，based on which the construction control was conducted. In the construction
process，the precamber of the main girder was controlled，taking into account the construction
stages，live loads and displacements in the service stage. The prefabrication length and angle
errors of the main girder were dynamically controlled via negative errors. The reference girder
segment was accurately positioned and the thickness of the epoxy gluewas adjusted to control the
收稿日期！2020 — 08 —17
基金项目：中国中铁股份有限公司科技研究开发计划课题（2017 —重点一37 — 01)
Subject of Project o f Science and Technology Research and Development ProgramofChina Railway Group Limited (2017-Key
Projec t-37-01)
作者筒介：刘德清，高级工程师，**********************。研究方向：大跨度桥梁施工与监测控制。
122桥梁建设BridgeConstruction2021，51(1)
main girder assembly error.The ambient temperature,deformation of steel-concrete joint section
and deformation of steel box girder during installation of closure segment were modified to control
the manufacturing length of the steel box girder.By implementing the techniques，the maximum
main girder geometry and elevation errors were limited to 15. 1mm and 1. 4 mm,respectively，when
the cantilever assembly of the concrete box girders was finished.After closure，the accuracy of the box girder was less than 10 mm，meeting the design requirements.
Key words：continuous rigid-frame bridge；hybrid girder；cantilever assembly%precamber% error adjustment；manufacturing length；construction control；finite element method
1工程概况
钻井泥浆泵
宁波舟山港主通道项目主线起于富翅互通，终 于双合互通，海中设置长白互通连接长白岛，主要由 鱼山大桥、舟岱大桥、富翅门大桥及其接线组成。其 中，舟岱大桥海域主线桥长1%. 347 km，包括3座航 道桥（主通航孔桥和南、北通航孔桥）、近岸侧62. 5 m跨节段预制梁桥及70 m跨非通航孔桥。舟岱大 桥北通航孔桥（以下简称北通航孔桥）按双幅双向4 车道、时速100 k m的标准设计，设计跨径为（125 + 260 +125) m，边中跨比0. 481，采用钢一混混合梁连续刚构体系，如图1所示。该桥主梁采用钢一混混合梁结构，260 m主跨跨中85 m范围主梁采用钢 箱梁，钢箱梁两端各通过5m长的钢一混结合段与 两侧混凝土主梁相接。主墩（BT2号、BT3号）墩身 与主梁固结，过渡墩（BT1号、BT4号）墩身与主梁之间设置支座。
北通航孔桥混凝土主梁采用单箱单室变高度预 应力混凝土箱梁结构，箱梁采用C55海工耐久混凝 土。混凝土箱梁顶板设2%单向横坡，箱梁底板下 缘保持水平。单幅箱梁顶板宽12. 55 m、底板宽5.50 m，箱梁悬臂长2. 95 m。箱梁高4. 0〜13. 3 m，其中过渡墩（BT1号、BT4号）附近25 m范围主 梁为等高梁段(斜腹板型式），梁高4.0m，如图2(a)所示；其余梁段按1.6次拋物线变化。钢主梁采用 单箱单室变高度钢箱梁结构，主体结构采用Q345D 低合金钢。单幅钢箱梁顶板宽12. 75 m、底板宽5.5 m，悬臂长2.963 m(外）、2.966 m(内），梁高4〜 4.571m。其中跨中60 m范围主梁为等高梁段，梁 高4 m，如图2(b)所示；钢一混结合段各12. 5 m范 围内梁高按1.6次拋物线变化。
考虑结构刚度和传力的过渡，钢一混结合面混 侧 设 5 m 长 的连接 过渡 #结 合梁 侧 设 3.5 m 长的 梁 刚 过渡 #一
结 合 梁长 5 m# 3 所 。一结 合
采用有格室的后承压板形式。钢箱梁端部的顶、底、腹板为双壁板，在双壁板内部设P B L剪力板和剪力 钉，形成钢格室。钢箱梁与钢一混结合段各预留350 m m长的嵌补段，待主跨合龙栓接锁定后，焊接 嵌补段将钢箱梁与钢一混结合段连接成整体。
2施工方案及施工控制难点
2.1施工方案
通航 桥 梁 2 用现浇法施工外，其余混凝土主梁均采用场内短线法节段预制、现场桥面吊机悬臂拼装法施工，主跨跨中 钢箱梁采用2
台桥面吊机整体起吊合龙。根据构造
大跨径钢一混混合梁连续刚构桥施工控制关键技术 刘德清，王文洋
123
2%
汽车空调电磁离合器I , 550 , | ^___________550__________^
(a )混凝土箱梁 （b )钢箱梁
单位：c m
图2
混凝土箱梁及钢箱梁横断面
F ig . 2 C ross-S ection s of C on crete an d S te e l B ox
G irders
及施工架设需要，两侧125 m 边跨混凝土主梁各划 分3"个预制节段（2〜31号，其中26号为边跨合龙 段，长1.7 m )，260 m 主跨混凝土主梁划分==个预 制节段（2〜23号"全桥两幅共计208个混凝土预 制节段。主跨@5m 钢箱梁在场内分7个小节段制 作后焊接成整体，分为3种类型（A 、B 、C )，7个小节 梁段长度分别为13，12，12，11，12，12，13m 。北通 航孔桥主要施工步骤为：
!)桩基承台施工，承台顶搭设支架现浇施工 墩顶0号节段，浮吊吊装2号节段至支架，采用三向 千斤顶精确调整基准梁四角偏差至2 m m 以内，现 饶施工80 cm 长的1号节段并对称张拉体内预应力 束，安装桥面吊机。
(2)运梁船将3号节段运至指定位置，桥面吊 机对称起吊就位，节段横断面涂满环氧树脂胶，精确 调整梁段线形，张拉临时预应力，确保接缝间压应力 保持在0.3M P a 至环氧树脂胶固化，张拉对应体内
束。
!)前移桥面吊机，重复第2步，对称悬臂施工 至23号节段，再不对称悬臂施工边跨2=号、25号 节段；适时搭设边跨支架，浮吊吊装27〜31号节段， 在支架上精确调整拼装线形。
!)桥面吊机吊装边跨合龙段26号节段，现浇 接缝 张拉边 合 束。
!)主跨桥面吊机前移至23号钢一混结合段， 将主跨跨中钢箱梁（长85 m )运输至现场指定位置， 采用
2台桥面吊机同时起吊钢箱梁，钢箱梁精确定 位后锁定，完成主跨钢箱梁合龙。
!)拆除桥面吊机，张拉全桥体外预应力束，施 工桥面系及附属设施。
2.2
施工控制难点
!)主梁制造线形确定。混凝土主梁采用节段预 制、悬臂拼装法施工，现场拼装需按照预先设置的线形 进行施工。确定合适的主梁制造线形是保证混凝土梁 段悬臂拼装和钢箱梁整孔吊装施工精度，以及确保结 构成桥线形符合设计要求的重要前提条件[14]。
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124桥梁建设BridgeConstruction2021，51(1)
(2) 混凝土主梁预制误差调整。混凝土主梁采用短线 制施工，在预制过程中 制匹配食品可追溯系统
梁 前的轴线和高过2 mm，但由于 、施工 等因素的影响，土
梁 制过中会出现梁长和，预制误积累可能 的成桥线形 [5]。短线法预
制施工阶 制的核心是 制全过程的误差、分析和 ，对每个施工阶段的结构几何 ！
判和控制，从而保证结 桥 到理论几何线形状态[6]。
(3)：梁拼装误差调整。混凝土主梁拼装施工过程中由于主、客观因素会 工 ，结的线形 论 线形 一致。
工中产生的误差，对现 梁或钢梁言，调整梁 ，而对于短线 制拼工的主梁而言，由于匹 接缝 制时就已形成，梁 的调 相对有0[>]。
(4) 梁制 长 制 。中长 @5m、=%&21的梁 梁 、边跨合龙后，利用桥面吊机一^次吊装到位 合龙。
于 梁 长、超重，且钢一混结合 梁连接时肋板采用栓焊连接，场内制造阶 ：梁长 制。精确控制 梁长度是现场顺
利合龙的关键[810]，梁长 制存在以下难点：①由于梁现场 工 的影响，钢一
结合 里 论值通常存在一，合龙前合龙口的 长 连续精确 能确;②合龙口的长度确 ，
温 合龙口及钢箱梁合 的长度影响；③由
于 梁起吊时，钢一混结合 及 梁自发生变形，由变形 的顶板和底板伸长或缩值 确计算。
该桥施工控制难点，采用有限元法建模进行 施工全过程模拟，对该桥钢一 合梁施工进行控制，以保证桥梁施工过程的受 和顺利合龙。
3有限元模型
采用M IDASCivil软件建立全桥有限元模型，如图4所示。建模 结 坡，模型中整体坐系以顺桥向为X轴、横桥向为Y轴、竖向为Z轴。
梁和桥 用空间梁单元模拟，全桥共划分235个节点，216个单元。主墩（BT2号、BT3号）与 主梁固结，过渡墩（BT1号、BT4号）边 按照模拟。施工阶 边 架区梁段设 ，受压弹性连接，即限制梁体向下位移，但不限制梁体 向上位移。在有限元模型中，梁C55 \弹性模 用 值，缩徐变、可变作用用规范[11]计方法。根据北通航孔桥专项施工方案工序，按照 工过 该桥施工全过程模 ，全桥施工共划分65个施工工况。
图4北通航孔桥全桥
F ig.4 F in ite E lem en t M odel of N orth
N avigation al C h an n el B rid ge
4施工控制关键技术
4.1主梁预拱 制
梁 制 线 形 计 的关 是 结 位移，以选取合适的结 拱度[1214]。结构制 拱计算结 工阶 拱度/1、 拱度/2和运营阶段附 拱度/;。
(1) 工阶 拱 /1。计 模 中按照
际情况对桥梁预制 工过 计算模拟，按照切线初始位 计算得到桥面铺的结 位移，该结 位移值的反向值即为施
工阶 拱 /1。
(2)：拱度/2。在汽车荷载作用下，向下位移最大值的1/2反向值即为 拱度/2。
伸缩装置
!)运营阶段附 拱度/;。运营阶；凝土梁 缩 徐 位 计 值 情 况 存 一
差，因此根据相关工 续运营阶段结构徐形
情况#梁制 阶 运 营 阶 附 拱
/3。中设置/z=L/2 000的附 拱值(L
为主跨跨径），在边跨距过渡墩3/8处！为边跨跨 )设置0.25/z的附 拱值，位的附 ！拱值自墩顶向跨中方向采用余弦曲线过渡。运营阶 附 拱值曲线方程公 下：
/3 = 8f(1-c〇s3f)0<1<；音^
r/z2丌（：一D1J / +y[1—cos—L—]
(1 )
大跨径钢一混混合梁连续刚构桥施工控制关键技术 刘德清，王文洋125
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
主梁纵向位置/m
定做三洋注塑机射咀头(a )主梁竖向制造预拱度
式中，/z 为主跨跨中附加预拱度；X 为距边墩的距 离。式（1)列出了一半结构的附加预拱曲线方程，另 一半关于跨中对称布置。
主梁制造预拱度为以上3项预拱度之和，即 /=/1十/2十/3。在计算制造预拱度时，需对预拱 曲线不平顺位置进行局部修正或拟合，以确保主梁 的整体预制线形平顺。同时，在梁段预制长度方向 需同时考虑混凝土收缩徐变、梁段弹性压缩修正。 通过计算得到北通航孔桥主梁竖向制造预拱度和纵 向预变形量，结果如图5所示。图5中横坐标以距 离B T 1号边墩为起点，下同。由图5(a )可知：主梁 竖向制造预拱度基本按照余弦曲线进行设置，主跨 跨中最大制造预拱度为306. 8 mm ，边跨3.8处最 大制造预拱度为>16 mm 。由图5(b )可知：两侧边 墩混凝土梁端部的纵向预变形量为一 35. 7 mm ，边 跨最大悬臂拼装混凝土梁端部纵向预变形量为 一 =1. 3 mm ，主跨最大悬臂拼装混凝土梁端部（钢一 混结合段）纵向预变形量为21. 5 m m ；由于钢结构 与混凝土结构的纵向刚度差异，自钢一混结合段至 主跨跨中位置，钢箱梁纵向预变形量逐渐减小，全桥 主梁纵向预变形方向关于跨中对称。
在原设计线形的基础上加上主梁竖向制造预拱 度和纵向预变形量即可得到主梁理论制造线形，从
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
主梁纵向位置/m (b )主梁纵向预变形量
图5北通航孔桥主梁竖向制造预拱度和纵向预变形量 F ig . 5 P re-cam ber a n d L on gitu din al Pre-deform ation of
M ain G irder of N orth N avigation al C h an n el
B rid ge in M anufacture
而计算得到全桥每个梁段的理论制造节点、单元长 度、梁段间夹角等无应力制造线形信息数据库[15 20]。 4.2混凝土主梁预制阶段误差控制
通 航 桥
梁 #凝土主梁均采用短线法节段预制施工。在混凝土主
梁 制 阶 # 梁 长
和
两 方
预制误差修正。
(1 ) 梁 长 制
修 。 梁
制 过 中
由于胀模、端模旋转等施工因素影响，每个梁段的实 际轴线长度与理论轴线长度不一致，累计长度产生 较大误差时会对高程线形产生一定影响。因此，在
工中 # 个 梁
计 制 长
按 论
制造线形数据库中的梁段累计长度进行负误差动态
控制，计算公式如下：
U +&U —&L 8—1
⑵
式中，为0号节段在待浇筑时的预计长度；为预制至0号节段时的梁段累计理论长度；&K0-1 为 制 0一1 号
的梁
计
长 。
(2)角度预制误差修正。混凝土梁段实际浇筑 后匹配梁段的位置发生改变，造成了现浇梁段与匹 配梁段之间的无应力夹角发生改变，导致了预制过 程中平面、立面的角度误差。以立面预制角度误差 修正为例，如图6(a )所示，假设0号节段预制后，匹 配节段0 — 1号相对于初始理论定位位置发生偏移 角I
但在实际拼装时，先拼装0 — 1号节段，再拼装 0号节段，实际为0节段转动了一0角度，0号节段的 ^端移至8位置。如图6(b )所示，为使后续梁段制 造线形与理论预制线形接近0 + 1号节段节点需改 为8〜0+1，即可完成角度误差修正。
图6节段梁匹配角度误差产生与修正示意 F ig . 6 G raphical R epresen tation of O ccurrence a n d M odification of S eg m en t M atching A n gle E rror
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