斜拉桥主塔施工技术要点分析研究
2017-04-10
前言
斜拉桥是大跨度桥梁的重要结构形式，经常建设于跨越峡谷、海湾、江河等不易修建桥墩的地方，斜拉桥的跨越能力大，梁体尺寸较小，受桥下净空和桥面标高的限制较少，一般的斜拉桥分为三个部分，拉索、主梁、塔柱。斜拉桥的主塔是整个桥梁的基础，承受着很大的轴力和弯矩，主塔的安全可靠对整个桥梁的建设至关重要，因此选择合适的主塔塔型和施工工艺是保证主塔施工质量的关键，以下就乌江特大桥工程主塔施工做简要阐述。
1.工程概况
乌江特大桥全长610m，为双塔双索面混合式钢混叠合梁斜拉桥，是贵州省首座混合式叠合梁斜拉桥，其跨径规模和技术难度居同类桥型国内领先地位。本桥采用 H 形主塔，主塔塔身由上塔柱、中塔柱和下塔柱组成，设上下两道横梁；主塔总高度 172m，塔身采用箱形变截面，上、中塔柱为等截面，下塔柱为变截面，塔横梁为全预应力构件、采用等截面箱形结构。斜拉主塔端采用钢锚梁的锚固方式，采用钢锚梁+U型索的配索方案，钢锚梁承受斜拉索的平衡水平力，每套钢锚梁锚固一对斜拉索，单塔计28 套钢锚梁。
2.主塔施工技术要点分析
施工流程：施工准备→起步段施工→爬模挂架系统安装→爬模模板系统安装→下塔柱施工→下横梁施工→中塔柱施工→上横梁施工→上塔柱施工→塔冠施工。
2.1塔柱施工
主塔起步段采用脚手支架翻模施工工艺，支架搭设采用Ф48×3.5mm 扣件式钢管脚手管，支架搭设间距为 90cm×90cm×120cm，沿塔柱外围四周搭设三排，主要用以临时固定、接长钢筋及起始段模板安装，并为模板支、拆提供简易操作平台。其它节段采用液压自爬模施工工艺。
2.1.1塔柱节段划分
主塔施工按混凝土浇筑的垂直高度进行水平分层，共划分为31个节段，首节实心段浇筑高度4.0m，标准节段高度为6.0m，在塔横梁位置处设置调整段，最后一节浇筑剩余高度。下横梁与相应塔柱节段同步分次浇筑，上横梁与相应塔柱节段异步分次浇筑。
2.1.2塔柱施工方法
塔座施工完成后，直接在塔座上立模支撑施工第1节段，并首次埋设液压爬模挂架的预埋件。第1节段浇筑高度为 4.0m，第1节段施工完毕后，安装液压爬模的下架体组装支撑平台（主平台），再利用液压爬模自身的平台支撑模板系统施工塔柱第2节段。第2节段均为标准段，高度6.0m，塔柱施工完第2节段后，安装爬架提升系统，并提升一个节段，下部安装挂架系统，爬架安装完成。第3节段开始进入标准的爬模施工阶段。模板架体通过自带的液压顶升系统与导轨间形成互爬而稳步向上爬升。
2.1.3液压爬模架施工
液压爬模架体主要由上架体、下架体、提升系统、埋件系统等组成，爬架完成安装需浇筑三次混凝土，安装步骤如下：第一步：拼接劲性骨架→绑扎钢筋→安装预埋件→安装模板→测量校正→爬架起步段混凝土浇筑及养护；第二步：模板拆除→安装爬架的主平台、操作平台→绑扎钢筋→安装模板（形成主平台、中平台和上平台）→安装爬架预埋件→测量校正模板→混凝土浇筑及养护；第三步：拼接劲性骨架→绑扎钢筋→后移模板并插导轨→爬架爬升→爬升到位后安装吊平台→合模并预埋爬架预埋件→测量校正模板→混凝土浇筑及养护。
2.2劲性骨架施工
为满足倾斜塔柱钢筋定位及测量放线的需要，施工时塔柱内需设置劲性骨架。劲性骨架必须具有足够的刚度和强度，其采用角钢桁架加劲柱结构，制作时按照塔柱混凝土分层浇筑高度兼顾主筋接长情况进行分节。劲性骨架安装时用加劲板将劲性骨架加劲柱竖杆定位后连接即可，定位后可供测量放样、立模、钢筋绑扎等使用。由于劲性骨架是塔柱钢筋、模板定位的关键，所以劲性骨架的精确定位非常重要，在安装过程中需要注意以下问题：
①劲性骨架初步定位采用线锤进行测量，根据骨架的倾斜度和高度计算出平面位置偏差，然后利用线锤进行初步定位；②劲性骨架初步定位后，进行临时固定，采用全站仪进行测量，复核骨架的精确位置，精确定位应选择合适时段，避免因温差、荷载等因素引起的偏差。③劲性骨架精确定位后，先在骨架角钢竖杆周围进行点焊，然后再分段进行焊接，焊接过程中，注意避免因焊接变形引起骨架位置偏差。④对非锚索区的塔柱区段，在完成塔柱内部劲性骨架安装后，即可进行钢筋绑扎安装；对锚索区的塔柱区段，应在钢锚梁定位安装后，再进行钢筋安装，以免影响塔上钢锚梁定位时的测量通视。
2.3横梁施工
乌江特大桥有上下两道横梁，为全预应力构件、采用等截面箱形结构，上横梁截面尺寸 5.4*5.5m（宽*高）、截面厚0.8m，下横梁截面尺寸5.4*6m、截面厚1.0m。
2.3.1横梁支架设计与施工
下横梁采用落地钢管支架法施工，支架的钢管立柱支撑在塔座上，主要由钢管立柱、柱间水平横联系和剪刀撑、桩顶2I63 工钢承重梁，贝雷桁架片、I 25a工钢分配梁等组成。上横梁采用托架法施工，施工时在相应塔节段上设置预埋件，主要由斜腿钢管立柱、柱间水平横联系、预应力对拉钢束（平衡支架水平向外分力）、桩顶 2I45a工钢承重梁，贝雷桁架片、I 20a工钢分配梁等组成。塔横梁混凝土分两次浇筑，与主塔相应塔肢节段异步施工，塔横梁预应力钢束分两批张拉，第一次混凝土达到 90%设计强度后张拉底板预应力束，以防止第二次混凝土浇筑时支架变形过大而引起前期浇筑混凝土底板开裂。支架搭设完成后按规范要求对支架进行预压，以减小或消除支架钢管、承重梁及模板非弹性变形的影响，同时取得支架弹性变形的实际数值，为梁体立模时抛高预拱值设置提供参考，并附带检查支架的受力稳定情况，确保施工安全。
2.3.2横梁预应力施工
塔横梁预应力管道采用φ104 塑料波纹管，预应力管道的尺寸和位置应定位准确、牢固，预应力孔道应平顺，管道轴线必须和垫板相垂直。纵向预应力管道的位置偏差不大于 1cm，横向位置偏差不大于 0.5cm，在钢束曲线段设置的防崩钢筋间距不大于25cm。钢绞线可在砼浇筑之前或浇筑之后穿入管道。横梁预应力钢束采用两端张拉，张拉控制应力为 1395MPa，在砼强度达到 90%设计强度，且养护龄期达 7天以上后进行。张拉时要求上下左右对称进行。张拉后应在 24 小时内压浆，压浆采用真空辅助压浆工艺灌浆，要求管道压浆密实，水泥浆的水灰比不得大于 0.26～0.28，压浆前应用高压空气或高压水清理管道内杂物。压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断。较集中和邻近的孔道，宜尽量先连续压浆完成，不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。
2.4钢锚梁施工
塔柱锚固区采用钢锚梁形式，即“钢锚梁+钢牛腿”的全钢结构组合，锚梁作为斜拉索锚固结构，承受斜拉索的平衡水平力，不平衡力由索塔承受，竖向分力全部通过牛腿传到塔身；空间索在面外的水平分力由钢锚梁自身平衡，使得结构受力更明确。每套钢锚梁锚固一对斜拉索，单塔共设计28套钢锚梁。钢锚梁及钢牛腿由专业化钢结构厂家加工制作，在工厂内进行整体组装，边跨侧端钢锚梁底板与钢牛腿顶板采用直接焊接的方式固定，中跨侧钢锚梁与钢牛腿用高强螺栓先临时固结，待全桥斜拉索张拉完成后再将其焊接形成固结连接。为了控制吊装重量，施工时采取钢锚梁和钢牛腿分开吊装，塔上定位安装完成后用高强螺栓连接成整体。钢锚梁安装定位完毕，再连接相应段的斜拉索索导管，校核钢锚梁上索导管控制测点，确保索导管的水平倾角、横向偏角、偏距及中心位置正确。
3.结语
斜拉桥的主塔作为斜拉桥的关键受力构件，其强度、耐久性对主塔施工质量都提出了更高的要求，文章通过结合乌江大桥主塔主要部分的施工工艺展开探讨，分析主塔施工重点所在，能够有效提高斜拉桥主塔施工质量。
参考文献：
[1]许瑾瑾.新型斜拉桥主塔施工技术[J].民营科技，2010，12.
[2]刘峥嵘.浅谈斜拉桥主塔施工控制技术[J].黑龙江科技信息，2014，8.
