2.4　鐵路混合組合梁斜拉橋目標成橋狀態

2.4.1　大跨度鐵路鋼箱混合梁斜拉橋目標成橋狀態構思

1.鐵路混合梁斜拉橋成橋特點

①由于混合梁斜拉橋邊跨布置相對較短，一般建議為主跨跨徑的0.3～0.4倍，這種不對稱布置有益于工程的經濟性和結構的受力，但是，由于混合梁斜拉橋的橋塔和邊跨梁均為混凝土結構，這種不對稱形布置會帶來混凝土結構徐變的較大影響，邊跨混凝土結構在索力作用下徐變位移向上，混凝土橋塔結構在恒載作用下徐變位移將向主跨側，致使主跨側加勁梁向下變位。

②主跨在列車荷載最不利布載情況下，橋塔在主跨滿布列車荷載時將向主跨側傾，造成主跨加勁梁撓度增大，影響主跨加勁梁的豎向剛度。

③如果在恒載作用下使混合梁斜拉橋處于塔直梁平狀態的話，則主跨在鐵路列車荷載的作用下，橋塔下塔柱兩側縱向彎矩和主跨鋼箱梁上下緣彎矩差值較大，不利于橋塔和鋼箱梁的受力。

2.鐵路混合梁斜拉橋成橋目標設定

由于斜拉橋在恒載狀態下斜拉索索力是可調的，因此，設定目標成橋狀態如下：

①通過調索張拉斜拉索，使主跨跨中加勁梁上撓，在加勁梁內預存10％～30％列車荷載所產生的正彎矩作為加勁梁的負彎矩，以平衡主跨列車荷載正彎矩，減小在主力作用下主跨加勁梁上下緣應力差值。

②通過調整張拉邊跨混凝土加勁梁斜拉索，使橋塔往邊跨側預偏一定量的位移值，使恒載作用下預存往邊跨側的彎矩，以平衡橋塔混凝土徐變和主跨列車荷載作用所產生的影響，使下塔柱在主力作用下兩側縱向彎矩基本相等。

③使邊跨斜拉索與主跨拉索成橋索力協調，以保證橋塔的良好線形和內力狀態。

2.4.2　大跨度鐵路鋼箱混合梁斜拉橋目標成橋狀態

為了實現鐵路混合梁斜拉橋成橋目標的設定，目標成橋狀態應該是通過主動調整斜拉索的索力，使主跨加勁梁適當上拱，橋塔向邊跨側偏移，以較好地平衡主跨鐵路列車荷載效應；加大斜拉索的張拉力，以提高斜拉索的應力水平，保證斜拉索的有效剛度，一定程度上得以提高結構整體剛度。

這種目標成橋狀態的構思稱為塔偏梁拱的成橋狀態，其成橋時的斜拉索索力、加勁梁彎矩及位移和橋塔順橋向水平位移如圖2-16～圖2-19所示。

2.4.3　鐵路鋼箱混合梁斜拉橋目標成橋狀態塔偏梁拱的實踐

主跨468m的鋼箱混合梁斜拉橋采用施工階段附加約束優化與施工控制，以及偏差施工和無應力索長調整等關鍵技術，實現了成橋狀態塔偏梁拱的目標。

①全橋合龍后合理調整斜拉索力，通過對主跨加勁梁及橋塔施加預存彎矩，使主跨鋼箱梁適當上拱，使橋塔向邊跨側偏移，有效地平衡了主跨鐵路列車荷載效應，在主力工況下減小了主跨鋼箱梁上下緣彎矩及橋塔下塔柱兩側縱向彎矩差值。

②邊跨斜拉索與主跨斜拉索的索力相協調，使橋塔具有良好的線形和內力狀態。加大斜拉索的張拉力，相當于對橋塔與加勁梁均實施了預加力，使得斜拉索的有效剛度得以提高，也在一定程度同步提高了鋼箱混合梁斜拉橋的整體豎向剛度。

③通過優化端錨索S25、M25斜拉索的初張力，實現合龍段無曲率安裝，即吊起合龍段時，合龍端轉角為零，而無需配重。徐變完成后的結構內力和位移如圖2-20～圖2-22所示。

通過對施工過程非線性正裝分析兩次迭代，可達到目標成橋狀態的受力和線形要求。表2-10為目標成橋狀態與實際成橋狀態的重要指標值的對比。圖2-23為目標成橋狀態索力與實際成橋索力的對比。