组合梁斜拉桥充分发挥了混凝土桥面板抗压能力强和钢主梁抗拉性能好的特点，并以其经济性、跨越能力及行车环境广泛应用于中、小跨径斜拉桥。但是由于施工工序复杂，最终成桥阶段结构内力及线形与施工过程密切相关，不同的施工工序会导致钢主梁与桥面板内力分配不同，当工序不合理时，会导致桥面板开裂或钢主梁屈服，影响结构安全性和耐久性。

随着有限元理论发展及组合梁斜拉桥的广泛应用，国内外学者针对组合梁斜拉桥开展了许多方面的研究，Botzler、Macorirli^[1,2]等学者针对组合梁桥面板计算方法进行了研究;国内学者^[3,4,5,6]对组合梁桥剪力滞效应、剪力钉承载力及组合梁传力机理等进行了研究。针对组合梁斜拉桥施工过程的研究，主要集中在无应力状态法^[7]和自适应控制原理的研究;胡俊等^[8]针对桥面板滞后方案进行了研究，但是其主要针对桥面板滞后对结构受力的影响进行分析。

国内外针对叠合梁斜拉桥的研究主要集中在结构力学行为，尤其是其组合效应的研究，针对结构施工工艺的研究相对较少，而专门针对桥面板滞后安装对组合梁斜拉桥受力性能及变形影响的研究更少。本文以主跨270m的泰东河大桥为依托，研究了桥面板安装时机对组合梁斜拉桥受力及变形的影响，并针对桥面板滞后安装可行性和施工过程线形控制进行了分析。

泰东河特大桥为跨径布置 (38.9+81.1+270+81.1+38.9) m的五跨双塔双索面组合梁斜拉桥，如图1所示。主塔采用H形索塔，塔高80m，塔柱中心距离28.5m，设置1道上横梁，索塔两侧各布置12对斜拉索;斜拉索采用平行双索面扇形布置，梁上锚固点间距10.2m。主梁采用双边箱钢主梁结合混凝土桥面板的叠合梁，钢边箱横向中心距28.5m，桥面板全宽40.5m，桥面板以桥梁中心线对称布置，横向布置6块预制板，单个梁段共18块预制板。

泰东河大桥中跨钢梁与桥面板采用预制拼装施工，预制混凝土板采用C55高性能混凝土，湿接缝混凝土采用C55低收缩微膨胀混凝土。桥面板标准厚度为26cm，与钢梁结合部分加厚至40cm。标准段桥面板预制部分分为以下类型:预制板C平面尺寸为514cm×298cm，预制板C1平面尺寸为638cm×296cm，预制板C2平面尺寸为614cm×296cm，预制板C3平面尺寸为514cm×246cm，预制板C4平面尺寸为638cm×246cm，预制板C5平面尺寸为614cm×246cm。预制板C, C1, C3, C4设有剪力键，剪力键突出12cm。

泰东河大桥主跨采用悬臂拼装工艺施工，主梁施工采用JQGqm160t桥面起重机。桥面起重机主要由机架金属结构、吊具、轨道及前移机构、吊点平移机构、锚固支撑系统、起升卷扬机、液压系统、司机室、电气系统等组成，如图2所示。钢主梁悬臂安装时，先在工厂内拼装为整体框架结构，由水路运输至起吊位置后，由桥面起重机整体提升至桥面，并依靠吊点平移滑车和吊具调平机构的配合，调整吊装节段空间位置，完成对位和拼接。钢主梁安装完成后，可采用机架上方的10t+10t门式起重机安装桥面板。

现场实际施工时，一方面由于钢主梁安装完成后，需要先张拉对应斜拉索，但是桥面起重机设计时未充分考虑与斜拉索空间位置，导致拉索与桥面起重机空间位置冲突，斜拉索需要在桥面起重机前移后再进行张拉，但是桥面起重机前移后，机架上方门式起重机不具备安装桥面板的空间，而且桥面起重机后锚点和桥面板位置存在冲突，故现场实际施工时桥面板需要滞后钢主梁2个节段进行安装。另一方面，由于现场施工工期紧张，桥面板滞后安装时，可节省约30d左右工期，对保证泰东河大桥按时合龙通车具有重要意义。

本文结合泰东河大桥实际施工条件，根据桥面板施工时机不同，分为桥面板同步安装和桥面板滞后安装2种不同的施工工序，具体施工工序如表1所示。

为研究桥面板安装时机对泰东河大桥受力性能的影响，采用有限元计算软件桥梁博士3.2建立了组合梁斜拉桥的有限元模型，如图3所示。采用梁单元模拟索塔，组合梁单元模拟主梁，桁架单元模拟斜拉索，计算时考虑P-Δ效应及拉索的非线性。边界条件根据工程实际情况施加。施工阶段分别按照桥面板同步安装和桥面板滞后安装两种不同的施工工序进行模拟。

为保证研究结论准确性，减小各项因素的影响，本文研究均基于以下前提进行。

1) 结构容重、材料特性等均一致，两种方案下，仅桥面板施工工序不同。

2) 斜拉索张拉时机根据桥面板安装时机进行相应调整 (见表1) 。

3) 为尽量避免其他因素调整的影响，仅对桥面板安装时机对结构的影响进行研究，桥面板安装时机不同时，拉索第1次和第2次张拉力保持一致。

桥面板同步安装时，成桥阶段结构受力状态如图4, 5所示。由图可知，边跨主梁采用支架拼装施工，边跨主梁受力较均匀。中跨主梁采用悬臂拼装工艺施工，13号节段钢梁应力较高，最大压应力为118.7MPa，中跨其余钢主梁应力相对较小，上缘最大压应力46.8MPa，下缘最大压应力62.0MPa;桥面板全截面受压，上缘应力较下缘应力略大，上缘最大压应力11.3MPa，下缘最大压应力7.7MPa，均小于规范限值，满足结构受力要求。

桥面板滞后安装时，成桥阶段结构受力状态如图6, 7所示。由图可知，桥面板滞后安装对边跨主梁受力状态影响较小，对中跨主梁受力影响较大，其中钢主梁上缘最大压应力88MPa，下缘最大压应力98.4MPa;成桥阶段桥面板全截面受压，上缘最大压应力10.5MPa，下缘最大压应力8.3MPa，小于规范限值，满足结构受力要求。

对比桥面板滞后安装和同步安装时结构受力状态可知: (1) 桥面板安装时机对结构受力影响较大，钢主梁应力增大，桥面板压应力减小; (2) 钢主梁上缘和下缘应力均增大，主要影响区域分布在中跨M2～M13梁段，结构上缘应力由46.8MPa增大至88.7MPa，下缘应力由62.0MPa增大至94.2MPa，且中跨合龙段应力增大至98.4MPa; (3) 桥面板滞后安装对边跨桥面板受力影响较小，对中跨桥面板受力影响较大，成桥阶段主梁上缘压应力由11.3MPa减小至8.6MPa，减小约2.7MPa。

可见，桥面板滞后安装对中跨主梁受力影响较大，为保证运营阶段结构安全性，对桥面板滞后安装时使用阶段钢主梁和桥面板受力状态进行验算，如图8所示。由图可知，标准组合下钢主梁应力最大应力126MPa，小于规范限值，桥面板最大压应力17.4MPa，小于规范限值17.75MPa，短期效应组合下，桥面板全截面受压，最小压应力1.8MPa，满足规范抗裂性能的要求。因此，从受力性能影响角度，桥面板滞后安装方案基本可行。

泰东河大桥为组合梁斜拉桥，结构受力状态与成桥索力密切相关，桥面板安装时机对成桥索力的影响如表2所示。由表可知，斜拉索采用相同张拉力的情况下，桥面板安装时机对成桥索力的影响较小，索力误差基本在±3%以内，仅部分拉索索力误差超过3%，其中中跨近塔侧第1根斜拉索M1索力误差最大为6.85%。即桥面板安装时机不同时，采用相同张拉力，基本可以达到设计成桥索力状态。

桥面板安装时机对成桥阶段纯位移的影响如图9所示。斜拉索张拉力相同的情况下，边跨主梁由于采用支架拼装工艺施工，桥面板和钢主梁同步施工，故桥面板安装时机对边跨累计位移的影响较小，但是中跨主梁采用悬臂拼装施工法，其成桥阶段位移受桥面板安装时机影响较大，由图可知，桥面板滞后安装时，中跨累计位移较桥面板同步安装减小，且随着悬臂增大，位移差越大，成桥阶段最大位移差为14cm，位于13号节段前端，边跨主梁变形基本一致。

桥面板安装时机对切线位移的影响如图10所示。由图可知，桥面板同步安装时，成桥阶段主梁中跨最大切线位移为62cm，边跨主梁最大切线位移12cm。桥面板滞后安装时，由于边跨采用支架拼装工艺施工，故边跨位移与桥面板同步安装位移基本一致，但是中跨切线位移差异较大，在斜拉索张拉力相同的情况下，桥面板滞后安装时，成桥阶段最大位移19cm，较桥面板同步安装变形减小了43cm。

前述分析表明，桥面板滞后安装时，对主梁线形影响较大，为保证成桥阶段主梁线形达到目标线形，实际施工过程中通过几方面进行控制。

1) 确定合理的施工工序结合泰东河大桥实际施工遇到的问题，对施工工序进行细化，确定拉索张拉时机、桥面板安装时机等关键性问题，同时针对中跨合龙时主梁桥面起重机站位问题，合理安排施工计划，避免桥面起重机空间位置冲突。

2) 确定合理线形根据细化的施工工序，采用有限元计算软件进行分析，在保证结构受力安全的前提下，确定合理的斜拉索张拉力，并据此计算风险可控的合理制造预拱度。

3) 基于自适应控制原理，以“线形和索力双控”为原则，指导现场实际施工。根据现场实际反馈数据，进行参数识别，及时修正有限元模型，以给出合理的施工指令，同时需保证各工况下线形误差在±2cm以内，索力误差在±5%以内。

泰东河大桥施工至大悬臂时，大悬臂阶段实测线形与理论线形基本一致，最大绝对误差24mm;合龙口绝对误差分别为6mm (北岸) 和-5mm (南岸) ，合龙口相对高差11mm，表明桥面板滞后施工工艺及施工控制策略合理可行。

本文以泰东河大桥为背景工程，根据现场工期需求和设备机具的特点要求，开展了宽幅双边箱组合梁斜拉桥桥面板安装时机对结构受力性能和线形影响的研究，并提出了相应的控制对策，主要结论如下。

1) 桥面板滞后安装时，对结构受力性能有较大影响，其中中跨钢主梁大部分区域上下缘应力增幅明显，但峰值应力变化不大，桥面板的压应力略有减小。结合运营期结构受力状态分析结果，钢主梁、桥面板的标准组合和桥面板的抗裂性能均满足结构受力要求。可见，从受力性能角度，本桥采用的桥面板滞后安装施工方案基本可行。

2) 斜拉索张拉力相同的情况下，桥面板安装时机对成桥索力的影响较小，影响量基本在±3%以内，仅个别拉索索力影响量略大，最大偏差出现在中跨近塔侧第1根索，为6.85%。可见，桥面板滞后安装施工基本可以达到设计成桥索力状态。

3) 桥面板滞后安装对主梁纯位移和切线拼装变形的影响均较大，且对切线位移的影响较纯位移更显著，两种方案下，成桥阶段纯位移变形最大位移差为14cm，切线位移差为43cm。在桥面板滞后安装需求下，为保证成桥阶段主梁线形达到目标线形，通过施工控制中前期精确计算确定的合理制造线形以及现场实施阶段自适应控制原理的应用，为现场顺利合龙提供保障。

4) 泰东河大桥实际施工效果佐证了桥面板滞后施工的可行性，也为同类工程提供借鉴。