斜拉桥索塔施工工艺技术探讨

斜拉桥索塔施工工艺技术探讨

林海峰,王熠

中建八局第三建设有限公司 南京 210000

摘要：索塔锚固区是斜拉桥中的关键部位，拉索的集中力将通过这一部位安全、均匀地传递到塔柱中。由于斜拉索受到巨大的集中力、预应力钢束的锚固力以及锚管孔洞削弱等因素的影响，使得该区域的受力状态十分复杂。因此，斜拉桥索塔锚固区节段受力性能分析是斜拉桥设计和施工的难点和关键。

关键词：斜拉桥；索塔；施工工艺技术

引言

索塔是斜拉桥关键受力构件之一，用来锚固斜拉索，将斜拉索索力直接传递至承台和桩基。劲性骨架作为索塔节段循环施工的第1道工序，其施工进度和质量直接影响着索塔的整个施工过程。劲性骨架的构造、强度、刚度和稳定性以及施工工艺的科学合理性也直接影响着钢筋、模板、预应力筋、索导管以及其他预埋构件、附属构件乃至整个索塔的施工质量与安全。

1工程概况

国内某大跨钢桁梁悬索桥，索塔采用钢筋混凝土门式塔结构。索塔下横梁采用单箱单室断面，底部边缘由两个半径为32m的圆形曲线组成，顶底面高差沿圆曲线从7m过渡至17m。横梁顶面宽度为10.793m，宽度沿高度方向按照斜率7.174/1000逐渐变窄。上横梁顶板和拱形底板厚度均为1m，左右腹板厚度为1.2m。横梁箱室内设置3道横隔板，每道厚度为1m。桥梁索塔下横梁采用钢管落地支架与钢结构拱形桁架支撑体系施工，由下至上分别为:落地支撑体系、高空拱形钢桁架体系和钢板底模。落地支撑体系由钢管立柱、立柱横联和立柱斜撑组成。立柱采用直径1m、壁厚10mm空心钢管，横向布置6排，纵桥向布置3排，共18根。钢管立柱间横联及斜撑均使用槽钢连接，增强空心钢管立柱空间稳定性。钢管立柱顶部顺桥向嵌入双拼I63a工字钢作为横向承重梁，拱形型钢托架结构通过砂筒作用在承重梁上。型钢托架为10片桁架组成的空间支撑体系，每两片桁架之间采用［14a槽钢进行连接。单片桁架由水平下弦杆、上拱肋、横杆、竖杆和斜杆组成。型钢托架之上铺设［10槽钢分配梁和10mm钢板底模面板。

２桥塔总体施工方案

塔柱采用液压爬模分节段施工，标准节段长６ｍ，共计３６个节段，采用劲性骨架加劲。塔柱施工至中横梁以上位置后，在两塔肢之间每隔３０ｍ采用型钢设置１道支撑。塔柱与横梁采用塔梁异步施工工艺，先施工塔柱后施工横梁。下横梁施工时先对原地面回填夯实，然后浇筑１层混凝土作为下横梁底模及支撑系统。中横梁采用落地式钢管支架施工，上横梁采用牛腿支架施工。塔柱施工至上塔柱锚固段后，安装１台大型动臂塔吊，同步进行钢锚箱安装，并要求精确定位、固定牢固。

3斜拉桥索塔施工工艺技术要点

3.1设计方案

1）劲性骨架应具备一定的强度、刚度和稳定性，可以满足复杂构造和倾斜状态下斜拉桥索塔主筋接长以及混凝土浇筑时的稳定性需求，还可以在规范允许范围内精确定位钢筋、模板、预应力和索导管。2）劲性骨架的外形尺寸应与索塔截面形式相对应，可保证索塔外形结构尺寸和钢筋保护层满足要求。3）劲性骨架应可以在工厂内分段、分块生产，通过车辆集中运输后分块吊装并拼接成型，以方便现场作业，缩短施工周期。4）劲性骨架节段划分应与索塔混凝土浇筑的节段划分以及主筋的长度相匹配，每个节段劲性骨架的接头宜高出节段混凝土表面，以方便节段间劲性骨架和主筋的连接，减小高空作业的风险，加快施工进度。

3.2桥塔线形控制技术

塔柱高２０２ｍ，按照１００∶１．５内倾，采取塔梁异步施工方法。在施工过程中，塔柱施工处于悬臂状态，随着塔柱的不断增高，整个塔身逐渐向内侧倾斜，导致塔柱线形发生变化，并且塔柱根部应力不断增大。因此，为保证塔柱线形满足设计要求，以及减小塔柱内倾的水平分力和塔底应力，对整个桥塔施工过程模拟分析，计算出塔柱在悬臂时每浇筑完成１个节段的内倾量及内倾产生的水平分力，然后根据计算结果在每节段塔柱测量放样时设置预偏量，在两塔柱之间设置横撑施加水平预顶力以平衡塔柱自身的内倾水平力，保证整个桥塔的线形及应力满足设计及规范要求。在塔柱施工至横撑以上５个节段位置时开始施加相应位置横撑的预顶力。

3.3劲性骨架加工和运输

1）在加工平台上对单个劲性骨架桁架片杆件进行精确放样。2）根据放样好的劲性骨架桁架片杆件大样尺寸进行切割下料。3）采用卧拼法组拼劲性骨架桁架片竖杆并临时固定，再焊接横杆、斜杆，以形成单个桁架片。4）采用卧拼法焊接桁架片之间的系杆，使之形成单片桁架。5）按照设计图纸对单片桁架进行编号，以方便现场安装定位。6）采用龙门吊吊装桁架，再用平板运输车运送到现场安装。

3.4后锚点设置

柔性拉杆（前拉点）和背索在塔体上端锚后锚点安装构造示意固点的局部受力连接也是设计方需要验算的节点，前后锚点在塔上对称布置，根据受力计算将连接耳板对应的塔体内腹板进行相应加强，同时验算锚点下节段塔柱的局部稳定。除此之外，转体前，钢结构塔体在混凝土锚跨梁上平放拼装，此时应要求塔体布设多支撑点，并尽可能置于梁体纵或横内隔板的交界处，必要时验算局部支点反力确保混凝土主梁结构安全；转体中，注意塔体的变形及挠度控制在弹性范围，确保转体完成后变形可恢复；转体完成时，选取4根永久索进行部分索力张拉，确保张拉完成后裸塔的自身稳定等等诸多细节问题，也需要仔细研究转体方案后，一一排查对永久结构可能产生损伤的关键点。最后，在整个转体过程中，还应注意提前对准备上桥的大型机械行走及驻足点进行验算，确保其对永久结构的无损伤。

3.5液压爬模安全防护

塔柱采用液压爬模施工工艺，整个施工过程均为高空作业，且桥塔紧邻城市主干道，高空坠物是安全管理工作重点。采用钢板网代替常规的密目网对整个爬架四周进行全封闭防护。钢板网分块安装，单块大小可根据现场实际情况定做，安装时采用专用卡扣固定在爬架上。为增加钢板网的刚度，钢板网设计为波浪形；为减小风力对爬模体系的影响，钢板网孔眼面积为整块钢板网的５０％。钢板网只需安装１次，过程中基本无损坏，可重复使用，有效解决了密目网易损坏、易燃、频繁更换等缺点。

结束语

在斜拉塔转体过程中，设计方应首先从自身责任出发，充分理解和消化施工方提出的转体方案，理清自己的职责和过程控制关键点，将整个转体方案中涉及的永久构件进行复核、验算，确保结构安全，必要时需对永久结构局部进行调整加固和提出施工方案的调整建议；当然也可以对方案中的临时构件进行受力安全验算，作为参建方共同关注转体过程中可能出现的盲区。本文借助金庄公路跨金汇港大桥塔体转体的案例，从设计角度出发，判断该转体方案中每个环节是否安全、可控，同时对如何把握桥塔体转体施工中的关键点进行总结和整理，为后续作为设计方应该如何把握斜拉塔转体施工方案提供思路和参考借鉴。

参考文献

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