1 工程概况

　　重庆两江桥是重庆市轨道交通6号线及市政道路跨越长江与嘉陵江两座桥梁的合称，分别为东水门长江大桥(简称“东水门大桥”)、千厮门嘉陵江大桥(简称“千厮门大桥”)，地处渝中半岛两侧，环境协调及景观要求十分突出^[1]。东水门大桥为双塔3跨连续梁斜拉桥，千厮门大桥为独塔4跨连续梁斜拉桥，布置如图1所示。重庆两江桥采用统一设计方案，主塔为天梭形空间曲面混凝土结构;主梁为正交异性钢桥面系与钢桁梁组合结构，设双层桥面，上层双向4车道市政道路及两侧人行道，下层双向轨道交通;斜拉索采用单索面钢绞线体系，每索由139根钢绞线组成，设计索力14 500kN，东水门大桥每索面9根共36根，千厮门大桥每索面10根共20根，塔端锚固于两塔肢中间的外置式钢锚箱，梁端锚固于主梁中部的中纵梁，梁端为张拉端。

　　2 总体思路

　　2.1 结构特点分析

　　重庆两江桥主塔高度和斜拉索倾角均在传统密索体系斜拉桥的典型布置范围内，充分利用桁架主梁刚度大的特点，取消部分近塔短索和远塔长索，在主塔、跨中、辅助墩附近形成大范围无索区，且单索面布置^[2]，满足景观要求，由此产生索梁相对刚度的变化，形成其结构力学特征。关于重庆两江桥结构体系的命名，从项目建设初期的“索辅梁桥”^[3]到后期的“部分斜拉桥”^[4]都针对这一特征而言。通过与东水门大桥功能及跨度类似的重庆江津粉房湾大桥^[5]进行对比，更能说明重庆两江桥的结构特点，两座桥主要设计参数对比如表1所示。由表1可知，与粉房湾大桥相比，东水门大桥斜拉索用量小，钢梁用量大，斜拉索承担恒载比例低，但远高于矮塔斜拉桥^[6]，故称“部分斜拉桥”。

　　图1 重庆两江桥布置(单位:m) 

　　表1 两座桥主要设计参数对比 

　　表1 两座桥主要设计参数对比

　　2.2 施工控制难点分析

　　重庆两江桥主梁须承担部分恒载，成桥状态具有较大变形，为达到成桥目标线形须设置预拱度，不同的施工控制方法对应的预拱度设置方式不同。根据成桥目标状态的不同，可分为一次落架成桥与考虑施工过程成桥2种施工控制方法，前者根据一次落架变形得到预拱度，后者根据悬臂施工过程的主梁变形得到预拱度，类似于预应力混凝土连续梁悬臂施工的预拱度设置方式。两种施工控制方法对应的预拱度数值、主梁成桥内力、具体控制措施均不同。具体施工控制方法的选择需考虑主梁的受力、合龙辅助措施的可行性及施工便捷性等制约条件^[7]。

　　重庆两江桥采用超大吨位钢绞线斜拉索，采用单根钢绞线张拉安装、整体张拉二次调索的施工工艺。施工要求采用较大的初张索力以确保夹片锚固安全，减小二次调索量以降低张拉端锚具加工制造成本。

　　2.3 研究方法

　　采用有限元方法，研究两座桥的施工控制方法及具体控制措施。每座桥分别采用2种有限元模型，2种建模方式区别仅在于主梁的模拟，采用与桁架等效的单主梁模型可直接分析桁架主梁的等效内力，便于研究重庆两江桥主梁的基本受力特征，而桁架主梁模型可更精确地模拟细部杆件受力，二者互为补充。

　　3 东水门大桥施工控制关键技术

　　3.1 两种控制方法的结构内力与变形

　　东水门大桥两种控制方法主梁成桥弯矩对比如图2所示，由图可见，相对于施工过程控制法，一次落架控制法的主梁弯矩整体“下移”，即跨中弯矩增大、墩顶弯矩减小，原因是一期恒载作用下钢梁为3跨连续梁受力结构，弯矩在全桥进行了分配。

　　图2 两种控制方法主梁成桥弯矩对比 

　　东水门大桥2种控制方法主梁成桥挠度对比如图3所示，由图可见，一次落架成桥主梁挠度为3跨连续挠曲线，且边跨上抬;考虑施工过程成桥主梁挠度为2个悬臂施工挠曲线，在边墩具有明显下挠，在主跨跨中具有明显折角。

　　综上可知，两种控制方法主梁弯矩各有利弊，但与挠曲线差别很大。由于斜拉索索力不能完全抵消主梁自重，悬臂施工期主梁具有较大挠度，若采用一次成桥控制法，则需采取辅助措施消除边墩挠度与主跨跨中的挠度和折角，才能实现主梁合龙。

　　3.2 考虑施工过程的控制技术

　　采用先对称平稳进行悬臂施工再整体二次调索的总体思路。由图1可知，由于场地条件限制，边跨只能在距边墩2个节间处设置临时墩，故主梁架设期间首先要保证悬臂两侧变形对称确保结构安全;而二期恒载作用下的挠曲线与一次落架挠度线类似，均与一次成桥挠度线有较大差异，因此有必要设置二次调索工况调整二期恒载作用下结构的响应增量。增大斜拉索初张索力有利于减小墩顶截面负弯矩，还可提高钢绞线斜拉索锚固安全度、减小二次调索量。

　　图3 两种控制方法主梁成桥挠度对比  

　　东水门大桥钢梁架设如图4所示。P1墩设计为纵向固定支座，P2墩设计为纵向活动支座，钢梁架设期间P2墩支座设置纵向临时限位措施。

　　图4 东水门大桥钢梁架设示意  

　　安装墩旁托架和起始3.5个节段，拼装架梁吊机，利用吊机对称悬拼3个主梁节段，桥面系单元同步焊接。共拼装9.5个节段后张拉1号斜拉索，拆除墩旁托架，进入标准节段施工^[8]。标准节段采用下层桥面在前、上层桥面在后的划分形式，利用下层桥面先安装作为中纵梁和上层桥面的安装平台。总体施工顺序为:桁片→下层桥面系→中纵梁→上层桥面系→钢绞线斜拉索→吊机走行。

　　P1墩悬臂两侧结构对称，斜拉索也按相等索力张拉，保持悬臂体系平衡。在距A0桥台2个节间处设置临时墩，辅助架设合龙前的其他杆件。

　　P2墩悬臂两侧结构不对称，渝中侧边跨上层桥面宽度变大，悬臂两侧节段质量不平衡。在距P3墩2个节间处设置临时墩，辅助架设后续节段;在临时墩发挥作用之前，采取主塔偏位承受不平衡荷载、上层人行道桥面系单元滞后架设的方式保证悬臂体系受力安全。在临时墩上设置千斤顶根据需要对悬臂体系标高进行调整。渝中边跨钢梁架设完毕，浇筑压重混凝土，以抵抗主跨后续节段架设产生的负反力。

　　中跨合龙段采用拼接板现场配钻的自然状态合龙，设置1根上弦杆、1根腹杆、1根下弦杆各1个端节点为合龙点。先进行敏感性分析^[9]，确定辅助措施，包括悬臂前端堆载保持高程一致，解除P2墩顶临时纵向限位、采用千斤顶控制合龙口距离以便合龙杆件就位。在温度稳定时确定合龙点拼接板的孔位尺寸，并现场钻孔，第2天凌晨安装拼接板实现主桁合龙。

　　二期恒载施工前进行全桥二次调索，按锚杯拔出量控制，拔出量最大171mm、最小-54mm、平均60mm。

　　3.3 一次落架的控制方法

　　作为备选方案，讨论实现一次落架成桥目标的控制方法。为保证施工过程的结构安全，中跨合龙前的施工阶段控制法应与考虑施工过程控制法基本一致，因此两种控制方法的主要区别在于合龙过程。

　　根据前述分析，合龙前大悬臂的挠曲线与一次成桥状态挠曲线具有较大差异，应调索解决。经计算，需综合采取以下措施才能满足合龙要求:全桥调索拔出量最大289mm、最小-35mm、平均111mm(不包括针对二期恒载施工的调索)，边墩顶落梁最大约800mm，每索面设1根临时索、张拉力12 000kN，合龙口施加6 200kN顶推相互作用力。

　　3.4 小结

　　东水门大桥一次落架控制法需复杂的合龙辅助措施，现场不便实施，实际采用考虑施工过程控制法，主桁于2013年2月6日合龙。主要控制措施有:采用先对称平稳进行悬臂施工再整体二次调索的总体思路，适当增大斜拉索初张力;采取主塔偏位承受不平衡荷载、桥面系单元滞后架设、设置临时墩辅助架设、在临时墩上设置千斤顶调整主梁标高等措施确保施工过程的结构安全;采用拼接板现场配钻的自然状态合龙方式，实现钢梁快速合龙。

　　4 千厮门大桥施工控制关键技术

　　4.1 两种控制方法的结构内力与变形

　　千厮门大桥两种控制方法主梁成桥弯矩对比如图5所示，由图可见，一次落架控制法的主梁弯矩整体“下移”的规律与东水门大桥类似，P2墩顶钢梁弯矩最大，P1墩次之，跨中钢梁弯矩幅值较小。作为4跨连续梁，边跨起到平衡主跨恒载及通过斜拉索提高主跨刚度的作用，使得千厮门大桥虽然单塔跨度较大，但相对于东水门大桥而言，主梁弯矩比更小、刚度更大。

　　千厮门大桥两种控制方法主梁成桥挠度对比如图6所示，由图可见，一次落架成桥主梁挠度为4跨连续挠曲线，最大挠度约0.17m;考虑施工过程成桥主梁挠度为悬臂施工挠曲线，在P1,P3墩附近具有明显下挠和折角。

　　图5 两种控制方法主梁成桥弯矩对比  

　　图6 两种控制方法主梁成桥挠度对比  

　　综上可知，与考虑施工过程的控制方法相比，一次落架控制方法主梁墩顶弯矩更小，挠曲线差别很大。千厮门大桥也需采取辅助措施消除P1,P3墩附近的挠度差，才能实现主梁合龙。考虑施工过程控制法通过设置预拱度的方式补偿挠度差，而一次落架法则通过设置临时墩顶升主梁消除挠度差。

　　4.2 考虑施工过程的控制技术

　　千厮门大桥二期恒载作用下主梁挠度幅值较小，因此斜拉索初张一次到位、不考虑二次调索。千厮门大桥无索区比东水门大桥更长，设计采用2对临时索辅助钢梁安装。永久索一次张拉到位有助于减小临时索索力、降低临时索长期作用的安全风险。

　　千厮门大桥考虑施工过程的钢梁架设如图7所示。P2墩设计为纵向固定支座，无须额外限位措施。

　　图7 考虑施工过程的钢梁架设方案示意  

　　安装墩旁托架，拼装11.5个节段后张拉1号临时索，继续拼装1个节段，张拉1号永久索后拆除墩旁托架，进入标准节段施工。标准节段施工顺序同东水门大桥。

　　边跨主梁在距P2塔墩约140m处上层桥面开始变宽，悬臂两侧主梁节段自重开始不平衡。在距P2塔墩160m的边跨侧设置临时墩L3，辅助后续钢梁节段架设，4号永久索张拉后抄垫临时墩支座，临时墩开始支承受力。同时，择机搭设边跨临时墩，拼装边跨主梁。

　　9号永久索张拉后进行合龙口1的合龙施工，此前过程中通过临时墩千斤顶实现主梁高程的2次下调，以平衡主跨与边跨的主梁挠曲线形，为合龙做准备。合龙后拆除江北边跨支架，并在临时墩附近96m的上层桥面分批配置共计10 560kN临时压重，以抵抗主跨后续节段架设产生的负反力。

　　2号临时索张拉后，继续安装0.5个节段，进入主跨合龙口2的合龙施工。2号临时索张拉时适量抬高悬臂前端的高程，便于合龙期间采用临时配重调整高差。全桥合龙后拆除临时索，进行局部索力误差调整。

　　4.3 考虑施工过程的控制技术

　　千厮门大桥渝中侧锚跨紧邻重庆著名旅游景点洪崖洞，上跨嘉宾路，从图1所示千厮门大桥布置图可看出，桥跨下方地形陡峭，临时支架布设难度大。承包商提出“全悬拼”备选施工方案^[10]，如图8所示，由图可知，钢梁从主塔出发一直单向悬臂拼装，通过在临时支架上顶升实现钢梁过P3,P1辅助墩，并借助锚跨临时支架完成钢梁拼装。与锚跨钢梁支架法安装、全桥两次合龙的施工方案相比，全悬拼方案的优点是减少渝中侧锚跨临时支架数量，不存在合龙步骤，并且悬拼中的钢梁自身是稳定结构，施工安全风险低。全悬拼方案保持了钢梁无应力线形的连续性，属于一次落架控制法。

　　图8 钢梁全悬拼架设方案示意  

　　一次落架控制法全悬拼方案的关键在于钢梁通过P3,P1辅助墩。边跨根据变宽钢梁架设需要已设有临时墩L3，借助L3顶升钢梁实现过P3辅助墩。在P1墩主跨侧增设临时墩L2，通过L2顶升钢梁实现过P1辅助墩。过辅助墩后借助临时墩L1,L4完成两个边跨钢梁安装。

　　4.4 小结

　　千厮门大桥实际采用施工设计图确定的考虑施工过程控制法，钢梁于2013年6月14日第1次合龙，于同年11月29日第2次合龙，除采用临时索外，其他控制措施基本与东水门大桥一致。从两次合龙时间间隔可看出，渝中侧锚跨钢梁安装难度大，推迟了主跨合龙时间。

　　5 结语

　　1)重庆两江桥主梁刚度大，两种控制方法主梁受力各有利弊，不是主要考虑因素;悬臂施工期主梁挠曲线与一次落架成桥状态挠曲线差异较大，一次落架控制法要求采取消除挠曲线差异的辅助措施。

　　2)具体控制方法的选择应综合考虑环境条件限制及辅助措施可实施性。东水门大桥因合龙辅助措施要求高而不适合采用一次落架控制法;千厮门大桥两种控制方法均可行，考虑特殊地形限制时，一次落架法全悬拼方案具有更好的经济性和施工安全性。

　　3)重庆两江桥实际均采用考虑施工过程控制法。采用增大初张力、减小二次调索的总体控制思路，优化主梁受力，增大斜拉索钢绞线锚固安全度，降低锚具制造成本;合理利用临时墩、临时压重、临时索、主塔偏位承受不平衡荷载、桥面系单元滞后架设等措施辅助钢梁架设;采用拼接板现场配钻的自然状态合龙方式实现钢梁快速合龙。