高贊大橋及引道工程是佛山市“四縱九橫”中“橫九”主干線的一部分,也是連接杏壇鎮和容桂鎮的重要道路。路線全長3.3KM,其中高贊大橋長1735m,引道長1570m。
主橋采用雙塔單索面,墩、塔、梁固結的預應力砼斜拉橋;主梁采用近似三角形斷面;主塔采用獨柱式;引橋上部采用預應力砼先簡支后連續小箱梁;下部采用獨墩配大挑臂式蓋梁。橋梁整體造型輕盈,線條挺拔簡潔,施工方便,基礎緊湊,主、引橋銜接自然,整體橋型與橋位處天然環境相和諧。橋跨組合為(4x30+5x30+5x30+5x31)m+(150+280+150)m+(3x40+5x30+5x30+5x30)m(見圖1~2)。
1 高贊大橋主梁施工方案比選
目前,斜拉橋主梁施工方法很多,大體可分為支架法、頂推法、轉體法、懸臂拼裝法和懸臂澆筑法等。國內預應力砼斜拉橋主梁所采用的施工方法多種多樣,各種施工方法均被采用,但主要還是以掛籃懸澆法為主(見表1)。


高贊大橋跨越容桂水道,地處珠三角經濟區,容桂水道水上交通繁忙,兩岸經濟發達,施工場地有限,相比支架法、頂推法、轉體法以及懸臂拼裝法等施工方法,懸臂澆筑法具有優勢。[NextPage]
懸臂澆筑掛籃可分為后錨點掛籃、勁性骨架掛籃和前支點掛籃3種,3種施工方案的比較見表2。
因高贊大橋主橋設計為單索面斜拉橋,近似三角形斷面,在國內未有先例(僅崖門大橋截面相似,但寬高比優于該橋),結合本橋設計特性,經過多方調研和方案比選,確定主梁懸澆采用前支點掛籃方案。

2 高贊大橋前支點掛籃計算分析
前支點掛籃由2部分組成,一部分為底籃結構,另一部分為行走提梁結構。底籃結構作為主梁懸澆的主要承重結構,前端由斜拉索錨固支撐,后端通過懸吊系統錨固在已澆注梁段上;行走提梁結構通過設置在箱梁頂面的2組獨立桁片來完成,在底籃系統行走時懸掛在底籃前端,通過牽引帶動底籃前移就位,行走提梁結構為施工輔助結構,不參與箱梁懸澆時的結構受力。
底籃結構由鋼箱梁和桁架組成,桁架中心處高度為2.5m,等截面處鋼箱梁截面高度為2.0m,適應斜拉索布置位置設置,中心間距為2.0m,鋼箱梁寬度為1.0m,前端設置弧形梁,以適應不同塊段斜拉索角度的變化。根據箱梁截面的變化特征,桁架高度采用變截面形式,從中心向兩側高度以底面直線形式過渡。
2.1 底籃結構計算工況
采用ANSYS有限元分析軟件,通過建立空間模型,分析掛籃結構的剛度、強度和整體穩定性。將懸澆箱梁塊段的重量,并考慮漲模、沖擊和施工荷載后等代施加在掛籃結構上進行受力分析。因箱梁截面較寬,斜拉索布置較集中在中心位置,考慮到梁段懸臂長度較大,在兩側頂板懸臂根部設置橫向對拉系統,在主梁懸臂澆注時施加對拉力。在掛籃行走狀態和非澆注狀態時可卸除或部分卸除對拉力,以減輕對掛籃結構的額外附加作用力。
底籃控制設計以邊跨1#塊和21#塊為主,即斜拉索最短(傾角最大)和斜拉索最長(傾角最?。灰?1#塊作為控制計算,因為在21#塊時斜拉索對掛籃產生最大的水平推力,同時也作為牽索掛拉止推器的設計控制荷載。
底籃控制設計的主要工況:工況一為懸臂澆注狀態,此時底籃前端掛索,后端錨固;工況二為底籃通過提梁結構提住行走到位后錨固前的狀態,此時底籃整體處于懸空時的最不利狀態。通過兩種工況控制設計底籃主體結構的強度、剛度及穩定性,同時控制設計局部構件的選型和驗算。
2.2 底籃結構計算結果
工況一下的計算結果:結構最大變形發生在底籃桁架橫向的最外端,最大值為-13.14mm;結構最大拉應力為111MPa,小于允許應力(140MPa);結構最大壓應力為95.9MPa,小于允許應力(140MPa)。
工況二下的計算結果:結構的最大豎向位移為12.8mm,出現在鋼箱梁的弧形梁前端;結構的最大拉應力為33.7MPa,小于允許應力(140MPa);結構的最大壓應力為29.3MPa,小于允許應力(140MPa)。
2.3 行走桁架系統計算結果行走桁架采用空間桁架結構,總體上分2組,每組由2片菱形桁架組成,桁架高4m,縱向長13.441m??刂乒r為掛籃剛行走到位時。最大變形發生在桁架的最前端節點處,凈載時為18mm,考慮1.3的系數時為23mm。結構單元主要承受軸向力,2[28a桿件所受最大壓力為46t,2[20a桿件所受最大壓力為28.1t,最大拉力為38.7t。材料允許應力取值為140MPa,對各桿件進行受拉、受壓(包括穩定性)驗算,均滿足要求,且富余較多,主要受剛度的控制。
3 結 語
通過分析比較砼斜拉橋主梁各種施工方法,結合高贊大橋設計、施工的實際情況,從安全、經濟及創新等方面考慮,選擇前支點掛籃作為高贊大橋主梁懸臂澆筑施工掛籃;通過建立掛籃結構空間模型,分析了掛籃結構的剛度、強度和整體穩定性,并驗算了掛籃結構的安全可靠性。對高贊大橋及同類型橋梁的設計和施工具有一定的參考價值。










