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摘要：波形钢腹板桥梁由于用钢板取代较厚的混凝土腹板，自重显著减小，跨中挠度也相应减小，同时避免腹板开裂的问题等优点，越来越多的桥梁采用该形式。该桥型的施工可采用自承式吊架法悬臂施工，可充分利用波形钢腹板的刚度，大大减小吊架自重，从而优化了施工方案，具体方法又分为同步法和异步法。文章通过比对两种工法的钢腹板制造线形、主梁施工过程总变形、关键工况的内力情况，从桥梁施工控制的角度阐述两种工法的特点。
关键词：大跨径波形钢腹板；自承式吊架；同步法施工；异步法施工；
1 概述
1.1 项目概况
某特大桥主桥跨径组合为80+140+80=300m的三跨波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁刚构桥，大桥分左右两幅。主梁采用节段悬臂现浇的施工方法。悬臂施工阶段，主梁与桥墩作固结处理。截面采用单箱单室箱形截面，桥面横坡 2%采用变箱梁腹板高度形成。箱梁中心高度3.5m-8.5m，高跨比为1/40-1/16.47；箱梁顶板宽12.5m，底板宽7m，顶板厚度为28cm，翼缘板厚度为20-80cm。跨中底板厚32cm，根部底板厚度120cm，按照1.8 次抛物线过渡。混凝土悬臂混凝土梁段为：12m（0#块）+6×3.2m+9×4.8m（悬臂块段）+3.2（边、中跨合拢段）+8.22m（边跨现浇段）；波形钢腹板段为3.99m+6×3.18m+9×4.78m（悬臂块段）+1.58（边、中跨合拢段）+6.14m（边跨现浇段），钢腹板中心间距6.25m。
主桥上部构造采用C60混凝土，主桥墩身采用C50混凝土，体内预应力束采用1860钢绞线，体外预应力钢绞线采用环氧涂层钢绞线做成的成品索。波形钢腹板采用Q345qDNH 级耐候钢。
1.2 施工工艺
左幅采用自承式吊架异步法施工：托架施工0#块—焊接1#钢腹板—安装异步吊架—施工1#块底板—吊装焊接2#钢腹板—吊架前移至2#块—施工2#块底板和1#块顶板—循环施工至15#块—支架现浇直线段—边跨合龙—中跨合龙—二期施工—成桥。
右幅采用自承式吊架同步法施工：托架施工0#块—焊接1#钢腹板—安装同步吊架—施工1#块顶底板—吊装焊接2#钢腹板—吊架前移至2#块—施工2#块顶底板—循环施工至15#块—支架现浇直线段—边跨合龙—中跨合龙—二期施工—成桥。
2 有限元仿真模型建立
根据主桥桥型结构，建立结构计算模型。其中左幅共分258个单元，其中主梁188个单元（波形钢腹板48个单元、波形钢腹板+底板60个单元、全截面80个单元），桥墩70个单元。右幅共分198个单元，其中主梁128个单元（波形钢腹板48个单元、全截面80个单元），桥墩70个单元。计算中墩底固接，不考虑桩基变形。有限元模型及典型工序模拟如图1~图4所示，
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图1 桥梁有限元模型
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图2一个典型循环施工的模型模拟（左幅异步施工）
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图3一个典型循环施工的模型模拟（右幅同步施工）
建模过程中对于0~2#块的钢混结合段，按照刚度等效原则，将钢腹板按照混凝土等厚考虑。模拟了纯钢腹板截面、钢腹板和底板的组合截面、钢腹板和顶底板的组合截面。模型考虑了2~15#块钢腹板拼接的初始切向位移。
3.施工控制计算分析
文章将从钢腹板制造线形、主梁施工过程累积位移、关键工况的应力情况三个方向阐述两种工法的特点。
3.1钢腹板制造线形比对分析
波形钢腹板制造预拱度=施工阶段实际总位移反向值+成桥预拱度。由于波形钢腹板桥自重显著减小，跨中挠度也相应减小，同时没有腹板开裂的问题，使桥梁运营期下挠的问题得到明显改善，相较于传统同跨径刚构桥，成桥预拱度的设置可相应较小，本项目取L/2000值设置。经计算左右幅波形钢腹板的制造预拱度如图5所示。
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图4 左右幅波形钢腹板的制造预拱度
经过比对分析，整体上两种工法下波形钢腹板的制造线形接近，异步施工的波形钢腹板制造预拱度略大，在最大悬臂位置的制造预拱度会偏大13mm。
3.2主梁施工过程累积位移比对分析
主梁施工过程累积位移决定了桥梁的初始立模状态，累积位移越大则监控的风险越高，误差控制难度相应升高。
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图5 左右幅主梁施工过程累积位移
经过比对分析，同步施工法的主梁累积位移相对较大，在最不利截面位置的累积位移偏大20mm，施工过程的控制风险较异步施工法更大，容错率更低，对施工的精细化和精度要求将更高。
3.3关键工况的应力情况比对分析
从关键施工工况下的应力数据可以看出，两种工法下施工过程中主梁应力均满足要求，且为受压状态，有一定的应力储备，结构处于安全状态。
表1 关键截面关键工况下的应力数据（单位：MPa）
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注：“-”值表示受压，“+”值表示受拉。
4.结论
通过上一章节比对两种工法的钢腹板制造线形、主梁施工过程总变形、关键工况的内力情况发现，两种工法均能满足相关规范要求。相较于同步施工法，异步施工法的顶底板混凝土分批次浇筑，先浇筑的底板与波形钢腹板形成整体后刚度提升，梁段的后续的变形明显变小，使异步施工的左幅施工控制的风险相对较小。不过桥梁的施工工法还要从工期、质量控制难易程度、适应条件等方面综合评判，在具体的施工过程中还需要结合多方面因素共同考虑。
参考文献：
[1]JTG 3362-2018.《公路钢筋混泥土及预应力混凝土桥涵设计规范》，人民交通出版社，2018.
[2]河南省地方标准DB 41/T 643-2010《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》，人民交通出版社，2010.
[3]山东省地方标准DB 37/T 3549-2019《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》，人民交通出版社，2019.