作者：张毅
本文以某大跨度组合体系方案为例，深入研究这种结构体系的施工特点和合龙措施。
斜拉-悬吊组合体系方案见图1。主跨为1800 m，桥宽41.4 m。主缆矢跨比为1/10，边跨主缆跨度为360 m。边跨采用双边箱预应力混凝土箱梁，中跨采用扁平钢箱梁，钢一混结合部设于桥塔处。索塔横桥向为门式塔，设上、中、下3道横梁，纵向为单柱式。在边跨设置4个辅助墩。
1 施工方案的模拟
对于斜拉-悬吊组合体系桥梁，斜拉部分和悬吊部分相对独立、互不干扰，主梁可同步架设。因此，将合龙口设在斜拉和悬吊部分的分界处是相对合适的。组合体系方案的主要施工流程如下：①锚碇、桥塔、边墩、辅助墩及基础施工；②支架现浇边跨预应力混凝土主梁及施工钢一混结合段；③架设主缆和安装吊索；④设4个工作面，利用缆载吊机同步吊装中跨斜拉梁段和悬吊梁段，悬吊梁段吊装顺序为自跨中向两侧方向，并张拉斜拉索；⑤依次完成两侧合龙段（合龙段长4m）的安装；⑥施工桥面系及附属工程。
大跨度斜拉桥和悬索桥施工过程中均表现出 明显的非线性，采用非线性有限元软件BNLAS全面考虑结构几何非线性因素的影响，主要包括：结构大位移效应、缆索垂度效应、塔、梁的轴力一弯曲效应、缆索单元的应力刚化和接触非线性等。组合体系方案的施工分析流程见图2。考虑到鞍座顶推可根据一定的控制原则确定，对施工方案和合龙措施的讨论影响不大，在计算分析中释放塔顶主缆与桥塔之间的纵向约束，以简化施工过程分析。
在合龙段施工前，斜拉索和吊索均按无应力长度张拉或安装到位。由于合龙前后结构体系发生转换，施工合龙段时须采取一定的合龙措施。基于合龙段拆除后的施工阶段模型，采用局部正装法研究合龙口宽度、线形（高差和倾角）调整的具体措施，并制定相应的合龙方案。合龙分析时，首先应满足合龙口宽度，再进一步调整合龙口的高差和倾角，以实现合龙段的架设和焊接要求。
经施工全过程模拟，结构各构件的内力和应力均满足强度要求。悬吊梁段吊装完成阶段，除靠近两侧合龙口的几个梁段间开口量较大（最大为24 mm）外，其余梁段间的开口量极小。采用拧紧梁段间连接杆或局部压重等方式即可调整缝宽的大小，以满足梁段间打码焊接的要求。合龙段吊装前的合龙口宽度和线形结果见表1。
由表1可见，合龙段吊装前，合龙口宽度已基本满足要求。合龙口高差和倾角差较大，无法满足施工要求。因此，对于组合体系方案，需要重点研究的是斜拉梁段和悬吊梁段之间的合龙方案。
2合龙口宽度的调整
对于合龙口宽度的调整，可采用的方法主要有：配切合龙法、顶推或牵引合龙法、温差合龙法。配切合龙法因其改变了构件的无应力长度，对成桥内力与线形存在一定的影响。后2种方法通过调整合龙口的宽度，以适应合龙段的安装要求，符合无应力控制理论。考虑到合龙段吊装前的合龙口宽度已基本满足施工要求，下面仅讨论温差合龙措施对合龙口宽度的影响。降温度数与合龙口宽度的对应关系见表2。
由表2可见，在设计基准温度基础上，降温20 0C时合龙口1宽度已富余245.2 mm，满足施工要求。合龙口1发生在结构体系转换前，斜拉部分和悬吊部分相对独立，采用顶推或牵引合龙的方式也很容易实现该处合龙口宽度的调整。对于合龙口2，由于另一侧合龙口处已完成体系转换，且桥跨较大，采用顶推或牵引的方式是相对困难的。与合龙口1相比，温差变化对合龙口2的宽度影响很大。因此，对于合龙口2，建议采用降温合龙法，通过对气温的连续观测，选择合适的温度进行合龙段的安装。
3合龙口线形的调整
在合龙口宽度满足施工要求的前提下，为实现合龙段与相邻梁段之间的焊接，尚需对合龙口线形作进一步调整。本文仅以合龙口1为例，详细研究合龙口线形的调整措施。考虑到斜拉索和临时吊索可主动张拉的特性，理论上可采用局部压重、张拉斜拉索或临时吊索等3种方式。为满足合龙段与相邻梁段之间焊接的要求，在合龙口高差调整的同时应兼顾合龙口相邻梁段的倾角，确保合龙措施能够同时满足这两方面的要求。
3.1局部压重
对于局部压重的合龙措施，首先应分析压重纵向布置对于合龙口线形（高差和倾角）的影响，以便于确定压重的布置。集中荷载(P-1 000 K N)作用在不同位置时，合龙口1的高差变化量和倾角差变化量见图3、图4。
根据计算结果，在靠近合龙口处悬吊梁段压重时，虽可以显著减小合龙口高差，但合龙口倾角差反而继续增大。在距合龙口一定距离（57号吊索附近）压重时，合龙口倾角差减小最明显，同时合龙口高差也呈减小的趋势，表明在该吊索附近进行压重布置对合龙口线形的调整最有效。
对于压重的方式，一般可采用水箱压重、配重块压重等。从确保钢箱梁、吊杆等构件受力安全考虑，压重线荷载定为100 k N／m。结合压重作用在不同位置时合龙口高差和倾角差的变化规律，考虑优先使合龙口倾角或高差一致。采用局部压重合龙措施后的合龙口线形计算结果见表3。压重范围为距离合龙口悬吊梁段端部112～185.2 m。
由表3可见，采用局部压重的合龙措施后，合龙口实际高差等于目标高差，合龙口倾角差引起的开口量仅2.4 mm，可认为满足施工要求。因此，仅采用局部压重的方式可满足合龙口1的合龙要求。
3.2张拉斜拉索
对于张拉斜拉索的合龙措施，考察单独张拉49号斜拉索或50号斜拉索的调整效果。斜拉索力调整量与合龙口高差、倾角差之间的关系曲线见图5、图6。仅采用张拉斜拉索合龙措施后的合龙口线形计算结果见表4。
根据计算结果可知，张拉49号斜拉索对合龙口线形的调整效果更优。斜拉索力调整量为1340 k N时，合龙口实际高差为73.7 mm，与合龙段倾斜引起的目标高差基本相同。合龙口倾角差引起的开口量仅为2.9 mm，可认为满足施工要求。因此，仅采用张拉斜拉索的方式可满足合龙口1的合龙要求，建议张拉合龙口端部第一根斜拉索。
3.3 张拉临时吊索
对于张拉临时吊索的合龙措施，试比较在斜拉梁段端部和67号吊索处（见图1中位置A，B）分别设置可张拉的临时吊索时，临时吊索张拉力对合龙口线形的影响。临时吊索张拉力与合龙口高差、倾角差之间的关系曲线见图7、图8。仅采用张拉临时吊索合龙措施后的合龙口线形计算结果见表5。
根据计算结果可知，在相同吊索力作用下，临时吊索设在斜拉梁段端部位置对合龙口线形的调整效果更优。临时吊索张拉力为490kN时，合龙口高差即满足合龙段的安装要求，但是合龙口倾角差引起的开口量较大，不满足施工要求。
在采用临时吊索的方式上，对于合龙口倾角的线形要求，可考虑局部压重加以解决。表6给出了一种采用张拉临时吊索和局部压重台龙措施后的合龙口线形计算结果，压重范围为距离台龙口悬吊梁段端部183. 2~ 231.2 m，压重线荷载为100 k N/m。
由表6可见，采用张拉临时吊索并结合压重的方式可以满足合龙口1的合龙要求。建议在合龙口斜拉梁段的端部设置临时吊索。
4结论
(1)在合理的施工控制下，采用斜拉梁段和悬吊梁段同步施工，悬吊梁段吊装完成之后逐一刚性连接，然后采取一定的台龙措施依次安装两侧合龙段（与相邻梁段焊接）的施工方案是合理可行的。本施工方案具有施工进度快一压重较少（或者不需压重）等优电。
(2)在体系转换过程中（即合龙前后），合龙口宽度已基本满足合龙段的安装要求。降温合龙法适用于台龙口的宽度调整，较小的降温幅度即可为合龙段的吊装预留更充裕的作业空间。
(3)局部压重、张拉斜拉索和张拉临时吊索等方式均可用于合龙口粱段线形（高差和倾角）的调整。仅张拉临时吊索无法满足合龙口的倾角要求，需采用张拉临时吊索和局部压重相结合的方式。
5 摘要基于倒拆法和局部正装法，采用非线性有限元软件BNLAS对某大跨度斜拉-悬吊组合体系方案的施工过程进行模拟。分析表明，施工方案具有施工进度快、压重少（或不压重）等优点；降温合龙法适用于合龙口宽度的调整；采用局部压重、张拉斜拉索、或张拉临时吊索和局部压重相结合的方式，均可以实现对合龙口线形（高差和倾角）的调整。
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