姚森
【摘 要】军用伪装网
以某无辅助墩的混合梁斜拉桥为例,采用层次分析法对主梁施工的3种方案进行比选,最终选择边跨牵索挂篮悬臂浇筑,中跨架梁吊机悬臂拼装作为实施方案.通过有限元计算分析,采取中跨钢梁拼装超前边跨一个节段,取消中跨全长配重、边跨设置临时支墩,以及塔梁临时固结等措施,降低了主塔两侧不平衡力矩,使桥塔在施工阶段的应力及偏位满足设计要求.这种不对称双悬臂施工混合梁斜拉桥的方法,适用于在山区桥梁或不适宜于支架法施工环境的桥梁. 【期刊名称】《交通科技》
【年(卷),期】2018(000)006
【总页数】5页(P43-47)
【关键词】混合梁;层次分析法;悬臂施工;方案研究
【作 者】姚森
【作者单位】中铁大桥局集团有限公司 武汉 430050
【正文语种】中 文
1 工程概述
迫龙沟特大桥为156 m+430 m+156 m的双塔双索面、边跨无辅助墩的混合梁斜拉桥，全桥总长743 m，见图1。桥梁位于西藏林芝境内，距迫龙沟沟口上游约100 m[1]。桥位处为迫龙沟冰川泥石流活动频繁地段，成都侧边跨处于横向斜坡地带，山体十分陡峭且边坡稳定系数小，拉萨岸地势较为平坦，为历史上多次泥石流堆积形成，两岸均不适合设置辅助墩[2]。
图1 桥式布置图(单位：m)
中跨组合梁由钢主梁、横梁、小纵梁及预制混凝土桥面板组成，Z0为钢-混结合段，Z0～Z17为组合梁节段，Z18为中跨合龙段。钢梁标准段长12 m，纵梁、横梁、小纵梁均为工
字形断面，其中纵梁高2.2 m，横梁高2.2～2.331 m，小纵梁高0.3 m，组合梁桥面板为C50预制混凝土板，桥面板厚度为28 cm，中跨半跨组合梁总重35 500 kN[3]。
边跨预应力混凝土主梁采用双边肋断面结构，B0为墩顶节段，B1～B17为边跨节段。主梁中心高度2.62 m，全宽14.3 m，顶板厚28 cm，标准梁段长8.5 m，每梁段设有2道横隔板，一侧边跨混凝土主梁总重88 040 kN，边跨混凝土梁段重量约为中跨组合梁段重量的2.5倍。
2 主梁施工方案比选静电消除装置
混凝土梁斜拉桥的主梁一般采用牵索挂篮对称双悬臂浇筑，组合梁斜拉桥主梁一般采用架梁吊机双悬臂拼装，而混合梁斜拉桥的主梁施工，鉴于边跨与中跨结构重量的差别，边跨混凝土主梁施工一般采用现浇支架法，待主梁强度达到设计要求后，悬臂安装主跨侧主梁，再对称挂设斜拉索。
根据桥梁结构的特点、桥位处自然环境、机械设备资源等因素，经分析研究，提出了以下3种施工方案：①边跨牵索挂篮悬浇，中跨架梁吊机悬拼；②边跨支架现浇，中跨架梁吊机
悬拼；③边跨支架现浇，中跨缆索吊机整节段吊装[4]，从施工安全、经济、技术创新等因素出发，通过层次分析法[5]进行比选以确定最优方案。
2.1 方案说明
1) 方案1。边跨采用牵索挂篮悬浇，中跨采用架梁吊机悬拼。本方案边跨混凝土梁采用牵索挂篮悬臂浇筑，中跨组合梁采用架梁吊机悬臂拼装并配置平衡重的双悬臂施工方案，见图2。在边跨B1梁段顶面安装提升站，在主跨结合段处安装架梁吊机。钢梁及预制桥面板等构件由提升站提升到桥面后，使用运梁小车运输至中跨待架位置。
金属弹片边跨B1，B0梁段及Z0钢-混结合段，在主墩设置墩旁托架进行现浇；B2～B14节段采用牵索挂篮悬臂浇筑；由于成都侧B15～B17节段位于圆曲线之上，设有4%的超高，结合两岸的地势，采用部分支架现浇较为合适。中跨Z0节段利用塔吊在墩旁托架上安装，Z1～Z18节段利用架梁吊机悬臂拼装。
银钟花图2 方案1上部结构施工总体布置图(单位：m)
2) 方案2。边跨全部采用支架现浇，中跨采用架梁吊机悬拼。混合梁斜拉桥的主梁施工，
边跨混凝土主梁一般采用支架分段现浇，中跨主梁采用单悬臂拼装，再对称挂设斜拉索。本方案的墩顶节段(B1，B0及Z0)托架现浇、梁面提升站及吊机、构件运输、中跨主梁拼装等施工方法和总体布置与方案1相同，仅边跨节段全部采用支架进行现浇，见图3。
图3 方案2上部结构施工总体布置图(单位：m)
由图3可见，方案2在两侧边跨搭设钢管支架，支架基础采用人工挖孔桩。成都岸边跨支架处于陡坡之上，无法开挖便道，支架搭设采用钓鱼法从0号桥台向1号主塔方向推进，拉萨岸地形开阔有施工便道，可直接用吊机在便道上完成支架安装。
3) 方案3。边跨采用支架现浇，中跨采用缆索吊机整节段吊装。在方案1和方案2中，中跨钢梁均采用架梁吊机进行单件悬拼，每节段钢梁构件较多(2根主梁、3根横梁、3根小纵梁、2段风嘴)，高空作业不易定位，安装周期较长。
本方案将钢主梁、横梁、小纵梁、风嘴在成都侧钢梁拼装台上组拼成一个节段，采用1 000 kN缆索吊机进行整节段吊装，可减少高空拼装时间和安全风险。利用塔柱处提升站起吊桥面板，在桥面设置移动式门吊进行安装。边跨支架布置及施工方法同方案2，见图4。
图4方案3上部结构施工总体布置图(单位：m)
2.2 方案优缺点
通过以上分析和比较，本桥主梁施工方案方案的优缺点见表1。
表1 主梁施工方案对比表施工方案优点缺点1 边跨采用牵索挂篮悬浇,中跨采用架梁吊机悬拼牵索挂篮、架梁吊机悬拼钢梁工艺成熟本方案施工措施费用投入少,经济性好边跨少设支架,减少对易滑坡体的破坏 需采取措施降低两侧主梁对塔柱的不平衡力矩,减少塔顶偏位,降低主梁线形控制难度拉索调整次数多,工序较为复杂2 边跨采用全支架现浇,中跨采用架梁吊机悬拼 两侧边跨主梁支架现浇,容易控制主塔的不平衡力矩斜拉索索力调整次数少边跨采用全现浇支架,经济性差成都岸受地形限制,支架搭设困难,效率低全跨搭设支架,影响坡体稳定,安全风险大现浇支架需进行预压,工作量大3 边跨采用全支架现浇,中跨采用缆索吊机整节段吊装 两侧边跨主梁支架现浇,容易控制主塔的不平衡力矩斜拉索索力调整次数少中跨钢梁整节段吊装,速度快、高空作业时间短边跨采用全现浇支架,经济性差成都岸受地形限制,支架搭设困难,效率低全跨搭设支架,影响坡体稳定,安全风险大现浇支架需进行预压,工作量大缆索吊机较架梁吊机经济性差
2.3 层次分析法评价接地电缆
采用层次分析法，考虑影响主梁施工方案比选的各个因素，对3种施工方案进行客观、全面的评价。
1) 评价指标的选择。在桥梁施工过程中，安全、经济及技术创新等因素对方案的优劣性具有较大的影响程度。针对边跨主梁重量是中跨主梁的2.5倍，且边跨无辅助墩，施工过程中对主塔施工应力和线形控制难，以及两岸山体的特殊地质和地形条件等因素，选择了7项比选评价指标，见图5。
图5 主梁施工方案比选指标体系
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2) 构建判断矩阵，计算特征向量与一致性检验。根据以上递阶层次结构，引入1～9重要性标度值，构建判断矩阵，赋值计算特征向量W，并进行一致性检验。
利用求和法，近似计算AHP法的判断矩阵特征向量，即A～B层次特征向量W =(0.677，0.226,0.097)；通过矩阵运算求解器，得到最大特征值λmax=3.065，CR=0.056<0.1。同样方法可以得到B1～Ci，B2～Ci, B3～Ci的特征向量W、最大特征值λmax及CR检验值。
3) 层次总排序。在同层次各要素的相对重要性关系的基础上，进行各层级要素对总体的综合评价。取最终评价结果D中最大值对应的方案为最佳方案。
首先计算第二层对第一层(目标层)的权向量，W(2)=(0.442,0.088,0.147,0.188,0.038,0.073,0.024)，依次获得层次C对层次B，层次D对层次C的综合重要度。最终获得3种方案的总排序权重，见表2。
表2 层次D总排序权重层次C1C2C3C4C5C6C70.4420.0880.1470.1880.0380.0730.024层次D总排序权重D10.5460.3130.7780.6520.5460.6000.7450.588D20.2730.6250.1110.2170.2730.2000.1490.261D30.1820.1110.1110.1300.1820.2000.1060.155
由表2可见，层次D总排序权重W(3)=(0.588,0.261,0.155)。即3种方案的优劣顺序为：D1，D2，D3，且方案1明显优于其他2种方案，因此，选择方案1为实施方案。
3 不平衡力矩控制措施
3.1 桥梁结构特点
1) 桥梁位于迫龙沟冰川泥石流活动频繁地段，成都侧山体陡峭，边坡稳定系数小，拉萨侧山体为多次泥石流堆积形成，两岸均不适合设置辅助墩。
2) 桥梁边跨混凝土梁重量是中跨钢混组合梁重量的2.5倍，悬臂浇筑时，具有桥塔两侧受力高度非对称特性。
