阅读说明：本技术 一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法 (Method for building upper structure of composite beam cable-stayed bridge ) 是由 许春荣 张冬 王学锋 陈常松 董道福 唐必成 肖军 裴铭海 蒋云锋 张飞 石虎强 于 2021-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法,基于组合结构的经济性,充分发挥钢结构桥梁建造自身具备的快速成型特性及整体骨架支撑功能,同时消除同类型桥梁建造过程中经常出现的病害,明晰组合梁斜拉桥主梁内力形成机制；本发明在预制桥面板及湿接缝浇筑过程中排除了主梁混凝土构件受拉情况,因此将混凝土整体开裂风险完全消除；本发明在预制桥面板与钢梁组合后进行的斜拉索第二次张拉,为桥面板储备天然的预应力而无需或少量使用额外的钢绞线材料；可在充分利用结构受力及材料特点的情况下,大大提高建造效率,排除关键构件整体及局部开裂风险,减少重要设备的投入,减少建筑材料耗费,降低全过程建造成本,最终提高同类型斜拉桥建造水平。(The invention discloses a method for building an upper structure of a composite beam cable-stayed bridge, which is based on the economy of a composite structure, gives full play to the rapid prototyping characteristic and the integral framework supporting function of the steel structure bridge construction, eliminates the diseases frequently occurring in the same type of bridge construction process, and clarifies the internal force forming mechanism of a main beam of the composite beam cable-stayed bridge; the method eliminates the condition that the main beam concrete member is pulled in the processes of prefabricating the bridge deck slab and pouring the wet joint, thereby completely eliminating the risk of integral cracking of the concrete; according to the invention, the stay cable is tensioned for the second time after the prefabricated bridge deck and the steel beam are combined, so that natural prestress is reserved for the bridge deck without using extra steel strand materials or using a small amount of extra steel strand materials; under the condition of fully utilizing structural stress and material characteristics, the construction efficiency is greatly improved, the overall and local cracking risks of key components are eliminated, the investment of important equipment is reduced, the consumption of building materials is reduced, the construction cost in the whole process is reduced, and the construction level of the same type of cable-stayed bridge is finally improved.)

一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法

技术领域

本发明属于桥梁建造技术领域，具体涉及一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法。

背景技术

组合梁斜拉桥的行车道主梁一般由处于下方位置的钢梁及处于上方位置的混凝土桥面板通过其间的剪力联接件形成受力整体，钢梁本身即可作为施工骨架又可作为永久性承重构件，混凝土桥面板可取代昂贵的全钢主梁的正交异性钢桥面板，故组合梁相比一般钢结构桥面体系更具经济性且一般具有良好的扛疲劳性。

根据组合梁斜拉桥的混凝土桥面板与钢结构叠合时机，国内外大跨径组合梁斜拉桥上部结构常见建造方法为：1.逐节段钢梁拼接、逐节段桥面板安装后逐道湿接缝浇筑并待强；2.双节段钢梁与混凝土桥面板联接后，多道湿接缝同时浇筑并待强。

前述各类建造方法存在以下缺陷：1.由于需要逐节段等待湿接缝混凝土强度达到既定标准而须耗费大量时间成本；2.很多情况下由于混凝土构件经常性面临的不利受力情况，从而无法避免在随后建造过程中出现较高的混凝土桥面板开裂风险；3.为避免开裂情况出现需要对斜拉索进行“先超张拉，后回位放松”环节而耗费施工设备及多余建造成本；4.为增加建造过程及运营期混凝土构件的抗裂性，经常需要施加额外的纵向预应力，增加建材消耗；5.未能发挥已成型钢结构骨架的充分承载性能，结构设计理念方面欠先进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法，在确保施工过程质量与安全的前提下，充分利用组合结构固有的特点，提出完全分层建造方法，整体节约建设成本，提高建设质量与水平。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法，基于组合结构的经济性，充分发挥钢结构桥梁建造自身具备的快速成型特性及整体骨架支撑功能，同时消除同类型桥梁建造过程中经常出现的病害，明晰组合梁斜拉桥主梁内力形成机制，最终整体提高斜拉桥建造水平，所述建造方法如下：

步骤一、主墩及桥塔施工：完成斜拉桥主墩及斜拉桥主塔施工；

步骤二、近索塔区主梁施工：完成索塔区域主梁节段施工，拼装桥面吊机；

步骤三、钢梁悬臂安装施工：利用桥面吊机逐节段吊装及安装钢主梁，安装张拉钢梁对应斜拉索，移动桥面吊机待吊下一节段，循环施工至最大悬臂阶段；

步骤四、预制桥面板安装：利用已经完成的钢梁骨架结构作为预制桥面板承载平台，全桥各悬臂完成铺设预制混凝土桥面板或在步骤三中根据需要铺设部分预制混凝土桥面板以提供工作空间；

步骤五、接缝施工：浇筑预制桥面板间湿接缝并待强或施工干接剂；

步骤六、斜拉索再次张拉：进行全桥第二次张拉斜拉索；

步骤七、合龙段及铺装施工：施工合龙段、施工桥面铺装及附属件，检测及通车运营。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤三中，移动桥面吊机待吊下一节段，循环施工至最大悬臂阶段，过程中可根据需要放置部分预制桥面板作为工作平台。

作为本发明的一种优选的技术方案，全桥各悬臂完成铺设预制混凝土桥面板，浇筑湿接缝或采用干接并待强。

作为本发明的一种优选的技术方案，湿接：在预制桥面板之间预制桥面板接缝中浇筑混凝土；干接：在预制桥面板之间预制桥面板接缝中填入粘结材料。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤六中，接缝强度达到预期值后，基于预期的内力及线形调控目标，结合斜拉索伸长量及索力控制要求，进行全桥斜拉索第二次张拉。

作为本发明的一种优选的技术方案，合龙段施工中：全桥边中跨施工合龙段钢梁及对应预制混凝土桥面板，或再根据需要通过斜拉索索力调整主梁内力。

作为本发明的一种优选的技术方案，桥面铺装及附属施工中：按正常方法进行桥面铺装、护栏及灯柱附属安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)显著减少上部结构施工时间耗费：相对普通斜拉桥逐节段安装某钢梁段，逐节段安装并张拉对应节段的斜拉索，安装桥面板、浇筑湿接缝并待强，第二次张拉斜拉索的循环建造方式相比，本发明提出的完全分层式建造方法，整个悬臂施工期间，其进度与纯钢梁斜拉桥一致，整个建造过程中完全将过程中每节段新浇筑湿接缝待强的时间节省，应可减少整个上部结构施工50％以上时间耗费；

(2)消除混凝土桥面板整体开裂风险：对于按常规方法建造的组合梁斜拉桥，由于吊装下一节段时主梁顶部受拉，这经常会导致已施工完成梁段顶板存在极大的开裂风险，降低结构耐久性能；本发明在预制桥面板及湿接缝浇筑过程中排除了主梁混凝土构件受拉情况，因此将混凝土整体开裂风险完全消除；

(3)较多同类工程为避免该不利事件发生，选择将对应斜拉索超张拉，待后续梁段及拉索部分施工完成后，返回上一号斜拉索进行二次放张处理，依次全桥建造过程中循环往复而再次浪费大量时间；消除混凝土桥面板局部开裂风险：采用常规方法建造组合梁斜拉桥，施工过程中由于主梁承受较大幅度的往复弯矩拉压作用，将额外导致例如斜拉索局部锚固区混凝土出现散射型裂缝，最终影响结构耐久性能；本发明由于在拉索锚固区预制桥面板及湿接缝浇筑过程中排除了混凝土构件受拉的不利情况，因此将混凝土局部开裂风险也完全消除；

(4)节约预应力钢绞线等建筑材料：采用常规方法建造组合梁斜拉桥，为确保施工及运营过程中的桥墩、塔及跨中区域不出现有害裂缝，常配置额外的预应力钢绞线以增加预压应力储备，减少关键构件开裂风险；本发明在预制桥面板与钢梁组合后进行的斜拉索第二次张拉，为桥面板储备天然的预应力而无需或少量使用额外的钢绞线材料；

(5)体现主动控制的设计理念：本建造方法中可根据预制桥面板的应力需求，主动调整斜拉索第二次张拉索力值，除满足主梁受力需求外，可按需储备预期的有利预压应力；

(6)减少大型设备投入：本建造方法施工过程中由于仅需要吊装主梁的钢梁部分，因此可使用相对重量轻的桥面吊机，减少了大吨位设备的投入成本；

(7)提高同类型桥梁建造水平：大跨度组合梁塔斜拉桥采用本建造方法，可在充分利用结构受力及材料特点的情况下，大大提高建造效率，排除关键构件整体及局部开裂风险，减少重要设备的投入，减少建筑材料耗费，降低全过程建造成本，最终提高同类型斜拉桥建造水平。

附图说明

图1为本发明的桥墩及桥塔建造完成状态结构示意图；

图2为本发明的塔区无斜拉索钢梁安装完成、桥面吊机安装完成状态结构示意图；

图3为本发明的第N号钢梁安装并焊(栓)接状态结构示意图；

图4为本发明的第N号斜拉索安装并张拉完成状态结构示意图；

图5为本发明的桥面吊机移动至第N号钢梁待吊N+1节段状态结构示意图；

图6为本发明的循环上述步骤至中间某完成状态结构示意图；

图7为本发明的钢梁安装至最大悬臂状态结构示意图；

图8为本发明的最大悬臂状态下在钢梁上安装预制桥面板状态并浇筑湿接缝并待强状态结构示意图；

图9为本发明的最大悬臂状态下全桥斜拉索第二次张拉后状态结构示意图；

图10为本发明的双(多)塔斜拉桥对称施工状态结构示意图；

图11为本发明的双(多)塔斜拉桥边中跨合龙施工完成状态结构示意图；

图12为本发明的全桥铺装及附属设施安装完成状态结构示意图；

图13为本发明的组合梁斜拉桥传统建造方式中张拉主梁预应力钢绞线结构示意图；

图14为本发明的组合梁斜拉桥传统建造方式中所有对应节段钢梁安装完成后继续安装桥面板及湿接缝并待强结构示意图；

图中：1、钢梁；2、斜拉索；3、斜拉桥主墩；4、斜拉桥主塔；5、桥面吊机；6、预制桥面板；8、预应力钢绞线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图14，本发明提供一种技术方案：一种组合梁斜拉桥上部结构建造方法，包括如下步骤：

步骤一、主墩及桥塔施工：完成斜拉桥主墩3及斜拉桥主塔4施工，完成状态如图1；

步骤二、近索塔区主梁施工：完成索塔区域主梁节段施工，拼装桥面吊机5，完成状态如图2；

步骤三、钢梁1悬臂安装施工：利用桥面吊机5将第i号钢梁1起吊至预期高度处，完成与上一梁段间匹配联接并焊(栓)接环缝，完成状态如图3；

步骤四、斜拉索2安装及张拉：在当前梁段焊(栓)接完成后，安装并张拉第i节段钢梁1对应斜拉索2，完成状态如图4；

步骤五、移动桥面吊机5：待上述过程完成后，将桥面吊机5前移一个节段距离至上述施工完成的当前钢梁1i上方，待施工下一梁段i+1，完成状态如图5；

步骤六、上部结构循环施工：循环上述步骤三至步骤五，循环建造钢梁1及斜拉索2i自1至N号部件，完成状态如图6；

步骤七、上部结构循环施工至最大悬臂：循环上述步骤三至步骤五至最大悬臂，其中可根据需要放置部分预制桥面板6作为工作平台，完成状态如图7；

步骤八、预制混凝土桥面板安装施工：充分利用已成型钢结构整体骨架的支撑功能，于完成的钢梁1顶面安装预制混凝土桥面板，完成状态如图8；

步骤九、预制混凝土桥面板与钢梁1湿(干)接缝施工：在预制桥面板6之间预留接缝中浇筑混凝土(湿接)或填入粘结材料(干接)，使混凝土桥面板与钢梁1叠合形成承载整体结构，新浇筑湿接缝待强，完成状态如图9；

步骤十、全桥斜拉索2第二次张拉施工：待湿(干)接缝强度达到预期值后，基于预期的内力及线形调控目标，结合斜拉索2伸长量及索力控制要求，进行全桥斜拉索2第二次张拉，完成后状态见图10；

步骤十一、边中跨合龙段施工：全桥边中跨施工合龙段钢梁1及对应预制混凝土桥面板，或再根据需要通过斜拉索2索力调整主梁内力，完成后状态见图12；

步骤十二、桥面铺装及附属施工：按正常方法进行桥面铺装、护栏及灯柱附属安装，完成后状态见图13。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。