2.4　铁路混合组合梁斜拉桥目标成桥状态

2.4.1　大跨度铁路钢箱混合梁斜拉桥目标成桥状态构思

1.铁路混合梁斜拉桥成桥特点

①由于混合梁斜拉桥边跨布置相对较短，一般建议为主跨跨径的0.3～0.4倍，这种不对称布置有益于工程的经济性和结构的受力，但是，由于混合梁斜拉桥的桥塔和边跨梁均为混凝土结构，这种不对称形布置会带来混凝土结构徐变的较大影响，边跨混凝土结构在索力作用下徐变位移向上，混凝土桥塔结构在恒载作用下徐变位移将向主跨侧，致使主跨侧加劲梁向下变位。

②主跨在列车荷载最不利布载情况下，桥塔在主跨满布列车荷载时将向主跨侧倾，造成主跨加劲梁挠度增大，影响主跨加劲梁的竖向刚度。

③如果在恒载作用下使混合梁斜拉桥处于塔直梁平状态的话，则主跨在铁路列车荷载的作用下，桥塔下塔柱两侧纵向弯矩和主跨钢箱梁上下缘弯矩差值较大，不利于桥塔和钢箱梁的受力。

2.铁路混合梁斜拉桥成桥目标设定

由于斜拉桥在恒载状态下斜拉索索力是可调的，因此，设定目标成桥状态如下：

①通过调索张拉斜拉索，使主跨跨中加劲梁上挠，在加劲梁内预存10％～30％列车荷载所产生的正弯矩作为加劲梁的负弯矩，以平衡主跨列车荷载正弯矩，减小在主力作用下主跨加劲梁上下缘应力差值。

②通过调整张拉边跨混凝土加劲梁斜拉索，使桥塔往边跨侧预偏一定量的位移值，使恒载作用下预存往边跨侧的弯矩，以平衡桥塔混凝土徐变和主跨列车荷载作用所产生的影响，使下塔柱在主力作用下两侧纵向弯矩基本相等。

③使边跨斜拉索与主跨拉索成桥索力协调，以保证桥塔的良好线形和内力状态。

2.4.2　大跨度铁路钢箱混合梁斜拉桥目标成桥状态

为了实现铁路混合梁斜拉桥成桥目标的设定，目标成桥状态应该是通过主动调整斜拉索的索力，使主跨加劲梁适当上拱，桥塔向边跨侧偏移，以较好地平衡主跨铁路列车荷载效应；加大斜拉索的张拉力，以提高斜拉索的应力水平，保证斜拉索的有效刚度，一定程度上得以提高结构整体刚度。

这种目标成桥状态的构思称为塔偏梁拱的成桥状态，其成桥时的斜拉索索力、加劲梁弯矩及位移和桥塔顺桥向水平位移如图2-16～图2-19所示。

2.4.3　铁路钢箱混合梁斜拉桥目标成桥状态塔偏梁拱的实践

主跨468m的钢箱混合梁斜拉桥采用施工阶段附加约束优化与施工控制，以及偏差施工和无应力索长调整等关键技术，实现了成桥状态塔偏梁拱的目标。

①全桥合龙后合理调整斜拉索力，通过对主跨加劲梁及桥塔施加预存弯矩，使主跨钢箱梁适当上拱，使桥塔向边跨侧偏移，有效地平衡了主跨铁路列车荷载效应，在主力工况下减小了主跨钢箱梁上下缘弯矩及桥塔下塔柱两侧纵向弯矩差值。

②边跨斜拉索与主跨斜拉索的索力相协调，使桥塔具有良好的线形和内力状态。加大斜拉索的张拉力，相当于对桥塔与加劲梁均实施了预加力，使得斜拉索的有效刚度得以提高，也在一定程度同步提高了钢箱混合梁斜拉桥的整体竖向刚度。

③通过优化端锚索S25、M25斜拉索的初张力，实现合龙段无曲率安装，即吊起合龙段时，合龙端转角为零，而无需配重。徐变完成后的结构内力和位移如图2-20～图2-22所示。

通过对施工过程非线性正装分析两次迭代，可达到目标成桥状态的受力和线形要求。表2-10为目标成桥状态与实际成桥状态的重要指标值的对比。图2-23为目标成桥状态索力与实际成桥索力的对比。