安徽水安建设集团股份有限公司安徽省合肥市230000
摘要：为达到现代道路交通运输需求，产生了更多的叠合梁斜拉桥，叠合梁斜拉桥具有多重优势，如在上世界八十年代得到不断完善及发展。阻碍了施工的进行，通过研究之后，给予了一类全新的斜拉桥施工方法，也即跨线混合式叠合梁斜拉桥上部结构施工，笔者结合对次认识，现具体分析如下。
关键词：大跨度；混合式叠合梁；斜拉桥设计特色；关键技术
1概述
斜拉桥是由塔、索、梁作为主要受力构件的结构体系，其主梁结构形式主要有３种：混凝土、钢以及混合梁。混合体系斜拉桥是指纵桥向由混凝土梁（边跨或伸入主跨）、钢梁或钢混叠合梁（主跨）组成，其桥型构思于１９３６年由德国首次提出，但真正意义上的混合梁斜拉桥却是建于１９７２年的Ｋｕｒｔ－Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ桥。随着斜拉桥设计理论和分析技术的发展，混合体系斜拉桥越来越体现其优异的结构性能优势：①主跨采用钢梁、叠合梁，自重轻，跨越能力大；②边跨采用混凝土梁，对中跨具有良好的锚固作用，同时减小活载应力幅，避免边跨出现负反力；③解决了主、边跨跨径不协调的问题；④主塔、边跨混凝土梁可以同步施工，缩短工期。因此，近年来，国内外采用混合体系的斜拉桥不断增加，如俄罗斯的ＲｕｓｓｋｙＩｓｌａｎｄ桥，中国香港地区的Ｓｔｏｎｅｃｕｔｔｅｒｓ桥，法国的Ｎｏｒｍａｎｄｙ桥，日本的多多罗桥，中国内地的二七、荆岳、鄂东长江大桥等，均采用这种桥型。
2平行钢绞线斜拉索等值张拉法
平行钢绞线斜拉索施工过程中常采用两种张拉方式：一种是传统的整体张拉，另一种是单根张拉。单根张拉普遍采用等值张拉法进行控制，单根钢绞线张拉力的计算和钢绞线张拉力的控制是等值张拉法的关键。
2.1施工方法及原理
平行钢绞线斜拉索单根张拉过程中，随着每根钢绞线的张拉，桥梁结构均产生相应的变形，主梁产生上挠，索塔产生压缩，斜拉索梁端和塔端锚点间的相对距离逐渐缩短，已张拉钢绞线的工作长度随之缩短，导致已张拉钢绞线的索力不断变小。根据等值张拉法的基本理论，本桥的张拉工艺为第（m+1）根钢绞线施加拉力F1，第（m+2）根钢绞线施加拉力F2，在施加拉力F2过程中，F2增大，F1减少，当F2=F1时，完成第二根钢绞线张拉，按此方法循环直至完成所有钢绞线施工，使得每根钢绞线受力均匀。如下图所示：
图1等值张拉法原理图
具体施工方法：在第（m+1）根钢绞线上安装索力传感器，张拉第（m+1）根钢绞线锚固后读取传感器读数F1-1，安装第（m+2）根钢绞线张拉至读取的第（m+1）根钢绞线传感器读数F1-2，安装第（m+3）根钢绞线张拉至读取的第（m+1）根钢绞线传感器读数F1-3，重复以上步骤（并补齐1-m根）直至一束钢绞线单根张拉结束。
2.2基准索力及张拉值确定
平行钢绞线斜拉索单根张拉索力采用“等值张拉法”进行控制，其中1～m根钢绞线张拉力仅承受PE护套的自重，张拉力由PE护套垂度确定，一般为1至4根，一般单根钢绞线的预张力取设计索力的0.15倍到0.2倍。计算方法如下：第1～m根张拉力：
第（m+1）根张拉力：
其中：N为斜拉索计算索力；n为张拉根数；1为斜拉索张拉完成后梁端锚点与塔端锚点间斜拉索索长理论变形值；2为工作夹片回缩量；ΔNs为收缩徐变引起的斜拉索索力减小值，ΔNs=（N－Ns）（Ns为考虑收缩徐变后的斜拉索索力设计值）；G为锚点间斜拉索重力；α为斜拉索设计仰角。
3关键技术
3.1锚拉板式索梁锚固结构
斜拉索通过锚拉板与主梁相连。锚拉板式锚固结构主要由锚拉板、4条加劲板、锚管、锚垫板和装饰圆板等构成。锚管通过锚拉板上部中间的Ｋ形角焊缝与锚拉板连接成整体。锚垫板起承压及分配索力的作用，在锚管端部与之磨光顶紧，并焊接。锚拉板采用Ｑ345Ｄ钢材，板厚则根据不同的拉索型号分别采用40、50ｍｍ两种规格。锚拉板在工厂整体装配、在工地与边主梁腹板顶缘对焊连接。锚拉板结构传力路径明确，斜拉索力通过其锚管两侧的焊缝传递给锚拉板，再通过后者与“上”字形钢主梁腹板之间焊缝传递给钢主梁。由于锚拉板几何形状复杂以及各连接部位刚度突变，存在多个应力集中区域：锚拉板与锚管的圆弧过渡区、锚拉板与腹板连接焊缝的圆弧过渡区、锚拉板挖空区下部外边缘等；其中，以锚拉板与锚管的圆弧过渡区处应力集中现象最明显。这些构造细节在车辆动荷载作用下，疲劳问题比较突出。这是该桥的一项关键技术，为验证锚拉板结构的疲劳可靠性，充分掌握结构的传力机理，对该结构进行了1∶1足尺模型疲劳试验。
试验和分析研究表明：中跨尾索（Ｍ14）对应的锚拉板受力性能具有代表性，因此选取该处锚拉板为试验对象。在活载作用下，该斜拉索的最大索力增量为640ｋＮ，疲劳荷载幅值偏安全地取为最大索力增量的0.7倍，即450ｋＮ。加载300万次之后，试验模型未出现裂缝，所有测点的应力值都满足相关钢结构规范的疲劳强度要求，且具有较大的疲劳安全储备。
3.2钢混结合段
钢－混结合段是钢主梁和边主梁的结合部，是混合体系斜拉桥的关键受力部位，同时也是其受力复杂的环节，是该桥设计中的另一关键技术。该桥结合段设置在距索塔中心线11ｍ处，采用的是无格式后承压板形式。在结合段位置，钢主梁和小纵梁深入混凝土主梁内，钢边主梁深入混凝土主梁3ｍ，小纵梁深入混凝土主梁1.2ｍ。钢混接头边主梁采用钢梁端部设置厚80ｍｍ承压板，钢混结合面钢梁侧上翼缘顶板、下翼缘底板及腹板设置纵向加劲肋、保证混凝土梁与钢梁间刚度的过渡，下翼缘底板加宽至2ｍ。为保证钢混接头连接的可靠性、并使结合面处于均匀受压状态，沿边主梁四周均匀布置了纵向预应力钢绞线，传力方面，主要由承压板传递轴力和扭矩，顶底板和腹板上抗剪连接件传递较少轴力，扭矩和剪力主要由承压板上的抗剪连接件传递。
钢混结合段采用无格室结构，内部构造简单，施工操作空间大，结合段内混凝土的密实度较好，但由于承压板附近刚度突变，容易使承压板和钢面板连接处出现应力集中。因此，为了检验设计的有效性和安全性、掌握结合段的受力机理、传力路径，进行了乌江特大桥钢混结合段的专项试验研究。
试验截取距桥墩中心线2～20ｍ的主跨梁段，制作1∶3缩尺试验模型，分别按1.0和1.6倍设计极限荷载进行加载，以充分验证钢混段的受力状态和承载能力。在各试验工况下，模型没有出现任何开裂现象，各构件的应力值均小于设计值，说明乌江特大桥主梁钢混结合段受力状况良好，且有较大的强度储备。
4结语
（1）锚拉板结构构造简单、传力路径明确，抗疲劳性能良好，可在今后钢斜拉桥中加以推广。
（2）钢混结合段采用无格式后承压板形式，构造简单，施工时混凝土密实性容易得到保证。但由于结合段构件多、存在应力集中现象，构造处理上需要仔细考虑。
参考文献
[1]高玉萍.跨线混合式叠合梁斜拉桥上部结构施工技术[J].国防交通工程与技术,2015,13(S1):150-152.
[2]杨玉泉.支座体系混合式叠合梁斜拉桥施工监控技术[J].建筑技术,2013,44(09):806-809.
[3]陈林.平行钢绞线斜拉索施工技术[J].公路交通技术.2008(5):66-69
[4]黄彩萍．混合梁斜拉桥钢混结合段受力性能的试验研究与理论分析［Ｄ］．华中科技大学博士学位论文，2012．