懸索橋由于其自身的美觀和經(jīng)濟性在大跨度橋梁建設中得到了廣泛應用，其中的自錨式懸索橋由于不需要建設巨大的錨錠，且其橋型優(yōu)美在大跨城市橋梁建設中開始得到廣泛的應用。
2自錨式懸索橋施工流程
大跨度橋梁的分段施工時都要經(jīng)歷一個結構體系的轉換過程，體系轉換過程前后兩個不同結構體系的受力特點和變形特點均不相同，但最終將轉化成永久的結構體系-成橋狀態(tài)[1]。
自錨式懸索橋由于其自身固有的特點，其上部結構的施工順序為：先采用頂推、分段預制吊裝或支架現(xiàn)澆方法施工懸索橋的加勁梁，在主塔及加勁梁均施工完成后進行主纜的安裝，然后進行吊索安裝，最終完成全橋的體系轉換。自錨式懸索橋的體系轉換過程，通常采用張拉吊索法來完成[2-3]。張拉吊索法通過在安裝吊索的過程中不斷調整吊索的連接長度從而使加勁梁的恒載作用逐漸轉移由主纜承受，通常張拉吊索法需分三級進行，且需對每根吊桿進行張拉調整，因此施工作業(yè)周期長，對于施工機具的占用多，且施工費用較高。落梁法則依靠進行加勁梁施工的臨時墩先頂升加勁梁，然后無應力安裝所有吊索，最后一次落梁形成體系。顯然，落梁法與張拉吊索法相比具有施工周期短，施工機具占用少，施工費用低的優(yōu)點。
本文結合長沙市三汊磯大橋的施工情況，對一次落梁法成橋的施工技術中需要進行控制的施工參數(shù)進行了研究和探討，對落梁法進行體系轉換的施工技術的發(fā)展應用具有參考價值。
3三汊磯大橋落梁法施工情況
3.1 三汊磯大橋工程簡介
三汊磯湘江大橋是湖南省長沙市二環(huán)線上跨越湘江的重點工程。該橋的主跨為五孔的雙塔雙索面自錨式懸索橋，其總體布置示意見圖1；主孔跨徑328m，兩邊孔132m，兩次邊孔70m。成橋狀態(tài)矢跨比：中跨為1/5，邊跨為1/10.6。加勁梁型式為單箱五室扁平閉口鋼箱梁，采用Q345d鋼。全橋箱梁分標準梁段、索塔附近區(qū)段、主錨錨固段及壓重節(jié)段。吊索與主纜連接方式為上下銷接式，吊索在鋼箱梁上的錨固采用通過錨拉板的銷接連接。顯然，吊索的這種連接方式最為簡單，但無法進行吊索的張拉施工，因此無法應用張拉吊索法進行體系轉換。
3.2 三汊磯大橋臨時墩跨徑布置
在三汊磯大橋施工期間，為了滿足湘江的通航要求，結合考慮標準鋼箱梁的重量（約200t），對鋼箱加勁梁采用多點連續(xù)頂推方法使其到位，考慮到頂推鋼箱梁施工中的安全性和經(jīng)濟性，全橋設置了6個臨時墩（編號依次為LSD1～LSD6），其跨徑布置見圖1。根據(jù)滑道布置情況，橫橋向設置了2個單獨的臨時墩，其中心距為22.8m。每個臨時墩采用4根Φ1.5m鉆孔樁作為基礎，再用4根Φ1200×12mm鋼管接長至設計標高，4根鋼樁之間通過型鋼、節(jié)點板連接成整體共同受力。為了進行加勁鋼箱梁的起頂，在鋼樁頂先設置橫橋向分配梁，然后分配梁頂設置縱向滑道梁，分配梁及滑道梁均采用鋼板焊接制作。在滑道梁兩側設置起頂牛腿，以便在鋼箱梁被頂推就位后，可起頂較大高度來安裝吊桿。
3.3 三汊磯大橋的落梁法施工簡介
對于三汊磯大橋，待全部鋼箱梁按照成橋線型標高頂推施工就位后，通過起頂中跨的LSD2-LSD5這4個臨時墩頂上事先設置好的頂推滑道，根據(jù)空纜與成橋主纜線形的變化情況，將加勁鋼箱梁沿豎向起頂一定的高度，使得吊索能在無應力狀態(tài)下安裝就位，待全部吊索安裝完成后，逐步落梁至各梁段的成橋設計標高，使主纜和吊桿共同承受原本由4個臨時墩承受的鋼箱梁荷載，以達到完成體系轉換的目的。
起頂時11、12號墩鋼箱梁豎向位置不變(事先在壓重梁段上壓重)。因臨時墩支反力較大，若采用千斤頂直接頂升鋼箱梁，則在滑道與箱梁結合部位處易產(chǎn)生應力集中而造成鋼箱梁局部屈曲變形，故可通過起頂滑道梁上、下游兩側設置在分配梁位置的鋼牛腿(每一滑道梁設4個)來起頂滑道梁，進而起頂鋼箱梁，然后在無應力狀態(tài)下安裝吊桿，安裝完畢后再逐步落梁。起頂過程中在滑道梁與分配梁之間加設鋼墊塊，以逐步將鋼箱梁起頂?shù)皆O計位置（鋼墊塊高度根據(jù)實際情況確定）。對每一滑道梁采用4臺千斤頂，每2個千斤頂共配1臺油泵，以盡量做到同步均勻地起頂滑道梁。
4三汊磯大橋落梁法成橋的施工過程仿真分析
4.1鋼箱梁起頂施工過程仿真分析模型
施工技術方法確定后，必須考慮具體施工過程中的控制操作流程，而決定操作流程的是結構安全性，包括各臨時墩的起頂安全性、鋼箱梁的應力及變形安全性等。為此建立施工過程的仿真分析模型，以確定每一頂升點的頂升量、頂升分級數(shù)及安全穩(wěn)定性等，從而能夠。運用大型通用有限元分析軟件建立平面非線性有限元仿真模型，圖2為離散仿真分析模型。
4.2鋼箱梁起頂點起頂量的確定
在鋼箱梁起頂施工過程中，處理的關鍵在于對各起頂點起頂量的確定。由于主纜自由懸掛狀態(tài)與成橋狀態(tài)的索夾節(jié)點存在一定的豎向位移差，各吊索的設計長度又是確定的，所以這意味著對鋼箱梁起頂量的確定至少需要滿足這種豎向位移差的變化要求，同時，還要兼顧鋼箱梁頂推后實際線形與理論線形間的誤差、主纜安裝誤差、溫度影響修正及橋面施工荷載的影響。通過數(shù)值分析方法，以理想化的頂推完成線形作為鋼箱梁無應力線形，進行鋼箱梁的起頂仿真分析，得到了主跨內4個臨時墩（LSD2～LSD5）起頂量值的3個參考方案，見圖3。
4.2.13種頂升量方案下臨時墩的支反力分配
通過仿真計算模型，得到了3種不同起頂方案下各個臨時墩的支反力（見表2）。分析表1，可看到方案3中LSD1，LSD6的支反力已超過了臨時墩的設計承載力（1740t），不宜采用。
4.2.2 起頂點起頂量的確定
通過分析圖3，可看到：在方案2中，4個臨時墩的起頂量與中跨各吊索節(jié)點空纜與成橋狀態(tài)標高差比較符合，且可以含括施工中部分誤差因素對吊索無應力連接帶來的影響，因此，選擇方案2中的頂升量值(頂升量值:LSD2～LSD5依次為0.84，1.50，1.40，0.66m)作為實際的頂升控制數(shù)據(jù)。
4.3.1 臨時墩的安全性分析
當4個臨時墩各自總的起頂量確定后，需要根據(jù)頂升用的千斤頂?shù)男谐檀_定頂升的級數(shù)，以及每級各頂升點的頂升控制量等實際施工控制性數(shù)據(jù)。在確定這些控制性數(shù)據(jù)時，必須保證起頂施工中各支承墩(臨時墩和永久墩)的反力及鋼箱梁的應力水平必須控制在允許范圍內，因為這些均與起頂量的大小密切相關。為此，需要建立施工階段仿真分析模型來確定頂升分級數(shù)以及每一級起頂量。經(jīng)過多次模型試算分析發(fā)現(xiàn)：當采用15級均勻分級頂升施工時，即使發(fā)生個別臨時墩頂升量不同步的情況，所引起的支墩反力也不會超過設計承載力，此時臨時墩在施工中處于安全狀態(tài)。分析結果見表2。
4.3.2 鋼箱梁的安全性分析
起頂前鋼箱梁最大正彎矩為58372KN·m，最大正應力為33.15Mpa；最大負彎矩為-84911 KN·m，最大拉應力為41.12Mpa。在起頂方案2中，最大正彎矩為173236KN·m，最大正應力83.89MPa；最大負彎矩為-238337KN·m，最大拉應力為115.41MPa。另外，LSD2～LSD5之間鋼箱梁段均承受負彎矩，形成大范圍的底板壓應力區(qū)段。分析比較頂升前后，可發(fā)現(xiàn)鋼箱梁的應力水平成倍增長，但依然在許可應力范圍之內。
當中跨鋼箱梁頂起后，根據(jù)數(shù)值分析可知：靠近兩主塔范圍邊跨的6個梁段(約60m長)會產(chǎn)生一定程度的下沉，下沉量最大約為70mm，不加調整的話，會對邊跨的吊桿安裝造成一定的困難。在實際操作過程中，可以對兩邊孔內LSD1與LSD6這兩個臨時墩進行適當?shù)钠痦敚詽M足邊孔吊桿安裝的需要。
4.3.3 頂升梁的可行性分析
對安全性的分析表明：采用頂升梁法吊桿安裝形成體系的方法是可行的。但在實際操作過程中，要注意：①起頂前要對臨時墩的穩(wěn)定承載力進行認真校核；②起頂施工中千斤頂起落梁時盡量沿橋縱向，使4個臨時墩同步均勻進行以確保安全。
5結語
自錨式懸索橋需先行完成加勁梁的施工，因此可以采用落梁法完成體現(xiàn)轉換。而落梁法進行體系轉換的施工方法的核心是確定適合的加勁梁頂升量以及確定安全的頂升分級施工流程。在本問中，結合三汊磯大橋落梁法施工操作，介紹了頂升加勁梁而后落梁完成體系轉換的具體操作過程。并通過具體的理論分析，介紹了確定頂升分級數(shù)和每級頂升量值，對每級頂升量下的各個臨時墩和鋼箱梁進行了安全性分析的施工安全分析技術方法。對于采用落梁法進行體系轉換的施工技術的發(fā)展應用具有參考價值。
參考文獻：
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[2] 嚴國敏.韓國的永宗懸索橋[J].國外公路,1998,18(6)：16~18.
[3] 張元凱,肖汝誠, 金成棣.自錨式懸索橋的概念設計[J].公路，2002,(11)：46~48.
