张光亮1，孙立新2，张建国2
（1.中交第三航务工程局有限公司，上海200000；
2.京福铁路客运专线安徽有限责任公司，安徽合肥230001）
摘要：以商合杭高铁矮塔斜拉桥工程为背景，为加快桥梁施工进度，在保证结构安全及受力
合理的前提下，对斜拉桥主梁有索区的斜拉索张拉和挂篮走行的施工顺序进行调整，将主梁挂
篮模板施工与斜拉索挂索张拉同步进行。采用Midas/Civil通用软件，计算分析了2种工序的应力 和变形，并进行施工工期分析比较。结果表明，优化后既保证了施工安全，又节省了主梁施工
工期。
关键词：商合杭高铁；矮塔斜拉桥；斜拉索；施工工序；工期；有限元分析；优化
中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）06-0077-05
DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.06.077
0引言
哭泣的森林矮塔斜拉桥是介于连续梁桥和斜拉桥之间的过渡桥型，由于优越的结构性能和良好的经济指标，在高速铁路200~300m的跨径范围内有明显优势［1-2］。矮塔斜拉桥的斜拉索可看作体外预应力筋［3-4］，主梁有索区梁段的施工步骤较多［5］，包括挂篮行走、外锚块及横梁制作、索导管预埋、梁段的钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力钢束张拉、斜拉索挂索与张拉。施工工序不同，对桥梁的变形、受力和工期的影响也不同。在保证施工安全的前提下，选择合适的施工顺序，对桥梁质量和施工进度非常重要［6］。
目前国内外对于斜拉桥有索区梁段的施工顺序研究较少［1-7］。结合国内已建成的最大跨度半漂浮体系高铁矮塔斜拉桥—商合杭高铁跨颍河矮塔斜拉桥［7］，对比分析2种有索区梁段施工顺序对主梁应力、变形及工期的影响。1工程概况
商合杭高铁颍上特大桥跨颍河主桥，设计为双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥（见图1）。采用塔梁分离的半漂浮结构体系，塔和梁设有纵向活动支座和多向活动支座，边支点采用双向活动拉压支座，并安装大型粘滞阻尼器和横向限位装置。主梁为预应力混凝土结构，箱梁分布纵横向及竖向预应力，采用菱形挂篮悬浇施工，单边挂篮质量155t。桥塔采用纵向A形、横向H形的格构式钢筋混凝土结
构，桥塔支座横梁布置横向预应力，主塔采用爬模施工。斜拉索设计扇形布置，为AT-55锚体系［8-9］。桥跨布置为（94.2+220+94.2）m。
2设计工序与优化工序
有索区梁段设计工序流程见图2。按设计工序施工时，斜拉索挂索张拉位于关键工序上，有索区梁段工期为15d，工效不佳。设计工序的有索区梁段工效见表1。
在确保工程质量和安全的前提下，对有索区梁段的工序进行调整，优化后的工序见图3。
第一作者：张光亮（1984—），男，高级工程师。
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矮塔斜拉桥主梁有索区施工工序优化张光亮等
在优化工序中，将挂篮行走前移到斜拉索挂索张拉之前，即先行走挂篮，挂索张拉与节段钢筋模板施工同步进行，优化工序的有索区梁段工效见表2。
由表2可知，有索区梁段工期为11d，可缩减4d；8个有索区梁段可节省32d。3结构受力影响
3.1对结构内力和位移影响
采用Midas/Civil通用软件，将实际结构进行单元离散，全桥共划分节点555个，单元526个。计算模型见图4。
表2
优化工序的有索区梁段工效表
图1颍上特大桥跨颍河主桥立面示意图
图2设计工序流程图
表1
茅广军设计工序的有索区梁段工效表
图3优化工序流程图
养护
矮塔斜拉桥主梁有索区施工工序优化张光亮等
按设计工序和优化工序分别建立模型施工步骤。因A1斜拉索所在的节段为有索区梁段中质量最大，对主梁应力和位移影响最大，具有代表性。因此，以A1斜拉索张拉前后工况为例，针对2种工序分别进行计算分析，计算结果如下所示。
3.1.1主梁应力
设计工序中的主梁应力见图5。优化工序中的主梁应力见图6。
由图5及图6比较可知，挂篮行走工序前移到斜拉索张拉之前，主梁未出现张拉应力，结构处于安全状
态，对主梁中的应力影响极小。
对主梁施工进行全过程仿真计算发现，全桥共8个有索区节段在浇筑下一节段前，2种工序的主梁上下缘应力基本一致，满足规范要求。
3.1.2主梁变形
按照设计工序施工，完成A1斜拉索张拉后，并在浇筑n +1节段前的主梁变形情况见图7；按照优化工序施工，主梁变形情况见图8。由图7、图8可知，主梁变形在2种工序下基本一致。
经计算分析，在预应力钢束张拉控制力及斜拉索张拉力不变的情况下，挂篮行走与斜拉索张拉顺序的调整，对主梁线形及应力无影响，施工顺序的调整是可行的。
3.2对索力张拉的影响
根据无应力状态控制法，在构件单元无应力长度
和无应力曲率不变的前提下，结构的最终内力和位移与结构的形成过程无关［10-11］。因此不需要在施工过程
（a ）A1斜拉索主梁上缘应力
（b ）A1斜拉索主梁下缘应力
（c ）挂篮行走后主梁上缘应力
（d ）挂篮行走后主梁下缘应力
注：拉为正，压为负
图6
优化工序中主梁应力
图4模型立体图
（a ）A1斜拉索主梁上缘应力
（b ）A1斜拉索主梁下缘应力
（c ）挂篮行走后主梁上缘应力
（d ）挂篮行走后主梁下缘应力
注：拉为正，压为负
图5设计工序中主梁应力
五维空间单位：MPa
单位：MPa
单位：MPa
单位：MPa
单位：MPa
单位：MPa
单位：MPa
单位：MPa
矮塔斜拉桥主梁有索区施工工序优化张光亮等
模拟计算中调整张拉索力值。但挂篮模板、钢筋施工，可能会使桥梁结构受力和振动，影响斜拉索张
拉的准确性。为此，对A1斜拉索梁段进行了试验：实际按优化工序进行施工，斜拉索张拉完成后，停止挂篮模板钢筋作业，测试斜拉索索力，结果见表3。
注：B1、B1′为对称位斜拉索
由表3可见，挂篮模板钢筋作业对斜拉索施加索力的影响均在规范要求的1%以内，满足精度控制要求。在全桥合龙后，需要进行全桥斜拉索二次张拉，一次张拉时的误差可以在二次张拉时得到调整［12-13］。
4结论
以商合杭高铁跨颍河矮塔斜拉桥施工为例进行了2个工序比较，得出如下结论：
（1）将挂篮行走前移到斜拉索张拉之前，对每个
节段循环过程中的桥梁应力进行仿真验算，对主梁影
响很小，可确保结构安全。
（2）钢筋作业时，荷载变化较小且无大型机械，因此对斜拉索张拉力的控制基本没有影响。
（3）采用优化后的施工工序，可同时开展上一节段的斜拉索张拉与本节段的主梁施工，斜拉索挂篮和张拉不处于关键施工工序上，实现了主梁快速流水节拍施工，每节段可缩短4d 工期。
一片绿叶的回忆商合杭高铁跨颍河（94+220+94）m 矮塔斜拉桥，有索区主梁在实际施工组织中均采用优化工序进行。过程监控采集的主梁应力及变形数据，与仿真计算数值基本一致，均处于安全状态。成桥后的桥梁线形和索力与目标值相比，均符合设计及规范要求。桥梁已于2019年11月全部完工，经检测，成桥状态良好。
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图7设计工序主梁变形
图8优化工序主梁变形
表3
A1
福建闽江学院斜拉索张拉理论值和实测值
单位：mm
单位：mm
矮塔斜拉桥主梁有索区施工工序优化张光亮等
5-10.
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fastdb75-79.
责任编辑曲昳
收稿日期2020-01-25
ZHANG Guangliang1,SUN Lixin2,ZHANG Jianguo2
(1.CCCC Third Harbor Engineering Co Ltd,Shanghai200000,China;
2.Beijing-Fuzhou Railway Passenger Dedicated Line Anhui Co Ltd,Hefei Anhui230001,China) Abstract:The paper takes the extradosed cable-stayed bridge project on Shangqiu-Hefei-Hangzhou High Speed Railway as the study object and strives to make adjustment to the construction procedures for the tensioning of the stay cable and the moving of the suspended scaffolding,so as to speed up bridge construction,ensure structural safety and achieve more reasonable force loading.As the operation of the scaffolding for the main girder and the tensioning of the stay cable are carried out simultaneously,the paper introduces the general software of Midas/Civil for the calculation of the stress and deformation occurred in the two procedures.The results show that the optimization not only ensures construction safety but also cuts the construction period of the girder.
Keywords:Shangqiu-Hefei-Hangzhou High Speed Railway;extradosed cable-stayed bridge;stay cable; construction procedure for stay cable;construction period;finite element analysis;optimization
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