斜拉橋主塔施工技術(shù)要點分析研究
2017-04-10
前言
斜拉橋是大跨度橋梁的重要結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)常建設(shè)于跨越峽谷、海灣、江河等不易修建橋墩的地方，斜拉橋的跨越能力大，梁體尺寸較小，受橋下凈空和橋面標(biāo)高的限制較少，一般的斜拉橋分為三個部分，拉索、主梁、塔柱。斜拉橋的主塔是整個橋梁的基礎(chǔ)，承受著很大的軸力和彎矩，主塔的安全可靠對整個橋梁的建設(shè)至關(guān)重要，因此選擇合適的主塔塔型和施工工藝是保證主塔施工質(zhì)量的關(guān)鍵，以下就烏江特大橋工程主塔施工做簡要闡述。
1.工程概況
烏江特大橋全長610m，為雙塔雙索面混合式鋼混疊合梁斜拉橋，是貴州省首座混合式疊合梁斜拉橋，其跨徑規(guī)模和技術(shù)難度居同類橋型國內(nèi)領(lǐng)先地位。本橋采用 H 形主塔，主塔塔身由上塔柱、中塔柱和下塔柱組成，設(shè)上下兩道橫梁；主塔總高度 172m，塔身采用箱形變截面，上、中塔柱為等截面，下塔柱為變截面，塔橫梁為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件、采用等截面箱形結(jié)構(gòu)。斜拉主塔端采用鋼錨梁的錨固方式，采用鋼錨梁+U型索的配索方案，鋼錨梁承受斜拉索的平衡水平力，每套鋼錨梁錨固一對斜拉索，單塔計28 套鋼錨梁。
2.主塔施工技術(shù)要點分析
施工流程：施工準備→起步段施工→爬模掛架系統(tǒng)安裝→爬模模板系統(tǒng)安裝→下塔柱施工→下橫梁施工→中塔柱施工→上橫梁施工→上塔柱施工→塔冠施工。
2.1塔柱施工
主塔起步段采用腳手支架翻模施工工藝，支架搭設(shè)采用Ф48×3.5mm 扣件式鋼管腳手管，支架搭設(shè)間距為 90cm×90cm×120cm，沿塔柱外圍四周搭設(shè)三排，主要用以臨時固定、接長鋼筋及起始段模板安裝，并為模板支、拆提供簡易操作平臺。其它節(jié)段采用液壓自爬模施工工藝。
2.1.1塔柱節(jié)段劃分
主塔施工按混凝土澆筑的垂直高度進行水平分層，共劃分為31個節(jié)段，首節(jié)實心段澆筑高度4.0m，標(biāo)準節(jié)段高度為6.0m，在塔橫梁位置處設(shè)置調(diào)整段，最后一節(jié)澆筑剩余高度。下橫梁與相應(yīng)塔柱節(jié)段同步分次澆筑，上橫梁與相應(yīng)塔柱節(jié)段異步分次澆筑。
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撐施工第1節(jié)段，并首次埋設(shè)液壓爬模掛架的預(yù)埋件。第1節(jié)段澆筑高度為 4.0m，第1節(jié)段施工完畢后，安裝液壓爬模的下架體組裝支撐平臺（主平臺），再利用液壓爬模自身的平臺支撐模板系統(tǒng)施工塔柱第2節(jié)段。第2節(jié)段均為標(biāo)準段，高度6.0m，塔柱施工完第2節(jié)段后，安裝爬架提升系統(tǒng)，并提升一個節(jié)段，下部安裝掛架系統(tǒng)，爬架安裝完成。第3節(jié)段開始進入標(biāo)準的爬模施工階段。模板架體通過自帶的液壓頂升系統(tǒng)與導(dǎo)軌間形成互爬而穩(wěn)步向上爬升。
2.1.3液壓爬模架施工
液壓爬模架體主要由上架體、下架體、提升系統(tǒng)、埋件系統(tǒng)等組成，爬架完成安裝需澆筑三次混凝土，安裝步驟如下：第一步：拼接勁性骨架→綁扎鋼筋→安裝預(yù)埋件→安裝模板→測量校正→爬架起步段混凝土澆筑及養(yǎng)護；第二步：模板拆除→安裝爬架的主平臺、操作平臺→綁扎鋼筋→安裝模板（形成主平臺、中平臺和上平臺）→安裝爬架預(yù)埋件→測量校正模板→混凝土澆筑及養(yǎng)護；第三步：拼接勁性骨架→綁扎鋼筋→后移模板并插導(dǎo)軌→爬架爬升→爬升到位后安裝吊平臺→合模并預(yù)埋爬架預(yù)埋件→測量校正模板→混凝土澆筑及養(yǎng)護。
2.2勁性骨架施工
為滿足傾斜塔柱鋼筋定位及測量放線的需要，施工時塔柱內(nèi)需設(shè)置勁性骨架。勁性骨架必須具有足夠的剛度和強度，其采用角鋼桁架加勁柱結(jié)構(gòu)，制作時按照塔柱混凝土分層澆筑高度兼顧主筋接長情況進行分節(jié)。勁性骨架安裝時用加勁板將勁性骨架加勁柱豎桿定位后連接即可，定位后可供測量放樣、立模、鋼筋綁扎等使用。由于勁性骨架是塔柱鋼筋、模板定位的關(guān)鍵，所以勁性骨架的精確定位非常重要，在安裝過程中需要注意以下問題：
①勁性骨架初步定位采用線錘進行測量，根據(jù)骨架的傾斜度和高度計算出平面位置偏差，然后利用線錘進行初步定位；②勁性骨架初步定位后，進行臨時固定，采用全站儀進行測量，復(fù)核骨架的精確位置，精確定位應(yīng)選擇合適時段，避免因溫差、荷載等因素引起的偏差。③勁性骨架精確定位后，先在骨架角鋼豎桿周圍進行點焊，然后再分段進行焊接，焊接過程中，注意避免因焊接變形引起骨架位置偏差。④對非錨索區(qū)的塔柱區(qū)段，在完成塔柱內(nèi)部勁性骨架安裝后，即可進行鋼筋綁扎安裝；對錨索區(qū)的塔柱區(qū)段，應(yīng)在鋼錨梁定位安裝后，再進行鋼筋安裝，以免影響塔上鋼錨梁定位時的測量通視。
2.3橫梁施工
烏江特大橋有上下兩道橫梁，為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件、采用等截面箱形結(jié)構(gòu)，上橫梁截面尺寸 5.4*5.5m（寬*高）、截面厚0.8m，下橫梁截面尺寸5.4*6m、截面厚1.0m。
2.3.1橫梁支架設(shè)計與施工
下橫梁采用落地鋼管支架法施工，支架的鋼管立柱支撐在塔座上，主要由鋼管立柱、柱間水平橫聯(lián)系和剪刀撐、樁頂2I63 工鋼承重梁，貝雷桁架片、I 25a工鋼分配梁等組成。上橫梁采用托架法施工，施工時在相應(yīng)塔節(jié)段上設(shè)置預(yù)埋件，主要由斜腿鋼管立柱、柱間水平橫聯(lián)系、預(yù)應(yīng)力對拉鋼束（平衡支架水平向外分力）、樁頂 2I45a工鋼承重梁，貝雷桁架片、I 20a工鋼分配梁等組成。塔橫梁混凝土分兩次澆筑，與主塔相應(yīng)塔肢節(jié)段異步施工，塔橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束分兩批張拉，第一次混凝土達到 90%設(shè)計強度后張拉底板預(yù)應(yīng)力束，以防止第二次混凝土澆筑時支架變形過大而引起前期澆筑混凝土底板開裂。支架搭設(shè)完成后按規(guī)范要求對支架進行預(yù)壓，以減小或消除支架鋼管、承重梁及模板非彈性變形的影響，同時取得支架彈性變形的實際數(shù)值，為梁體立模時拋高預(yù)拱值設(shè)置提供參考，并附帶檢查支架的受力穩(wěn)定情況，確保施工安全。
2.3.2橫梁預(yù)應(yīng)力施工
塔橫梁預(yù)應(yīng)力管道采用φ104 塑料波紋管，預(yù)應(yīng)力管道的尺寸和位置應(yīng)定位準確、牢固，預(yù)應(yīng)力孔道應(yīng)平順，管道軸線必須和墊板相垂直?？v向預(yù)應(yīng)力管道的位置偏差不大于 1cm，橫向位置偏差不大于 0.5cm，在鋼束曲線段設(shè)置的防崩鋼筋間距不大于25cm。鋼絞線可在砼澆筑之前或澆筑之后穿入管道。橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束采用兩端張拉，張拉控制應(yīng)力為 1395MPa，在砼強度達到 90%設(shè)計強度，且養(yǎng)護齡期達 7天以上后進行。張拉時要求上下左右對稱進行。張拉后應(yīng)在 24 小時內(nèi)壓漿，壓漿采用真空輔助壓漿工藝灌漿，要求管道壓漿密實，水泥漿的水灰比不得大于 0.26～0.28，壓漿前應(yīng)用高壓空氣或高壓水清理管道內(nèi)雜物。壓漿應(yīng)緩慢、均勻地進行，不得中斷。較集中和鄰近的孔道，宜盡量先連續(xù)壓漿完成，不能連續(xù)壓漿時，后壓漿的孔道應(yīng)在壓漿前用壓力水沖洗通暢。
2.4鋼錨梁施工
塔柱錨固區(qū)采用鋼錨梁形式，即“鋼錨梁+鋼牛腿”的全鋼結(jié)構(gòu)組合，錨梁作為斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，承受斜拉索的平衡水平力，不平衡力由索塔承受，豎向分力全部通過牛腿傳到塔身；空間索在面外的水平分力由鋼錨梁自身平衡，使得結(jié)構(gòu)受力更明確。每套鋼錨梁錨固一對斜拉索，單塔共設(shè)計28套鋼錨梁。鋼錨梁及鋼牛腿由專業(yè)化鋼結(jié)構(gòu)廠家加工制作，在工廠內(nèi)進行整體組裝，邊跨側(cè)端鋼錨梁底板與鋼牛腿頂板采用直接焊接的方式固定，中跨側(cè)鋼錨梁與鋼牛腿用高強螺栓先臨時固結(jié)，待全橋斜拉索張拉完成后再將其焊接形成固結(jié)連接。為了控制吊裝重量，施工時采取鋼錨梁和鋼牛腿分開吊裝，塔上定位安裝完成后用高強螺栓連接成整體。鋼錨梁安裝定位完畢，再連接相應(yīng)段的斜拉索索導(dǎo)管，校核鋼錨梁上索導(dǎo)管控制測點，確保索導(dǎo)管的水平傾角、橫向偏角、偏距及中心位置正確。
3.結(jié)語
斜拉橋的主塔作為斜拉橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件，其強度、耐久性對主塔施工質(zhì)量都提出了更高的要求，文章通過結(jié)合烏江大橋主塔主要部分的施工工藝展開探討，分析主塔施工重點所在，能夠有效提高斜拉橋主塔施工質(zhì)量。
參考文獻：
[1]許瑾瑾.新型斜拉橋主塔施工技術(shù)[J].民營科技，2010，12.
[2]劉崢嶸.淺談斜拉橋主塔施工控制技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2014，8.
