斜拉橋主塔施工技術(shù)要點(diǎn)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(gè)部分，拉索、主梁、塔柱。斜拉橋的主塔是整個(gè)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(duì)整個(gè)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(jiǎn)要闡述。
1.工程概況
烏江特大橋全長(zhǎng)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(guó)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(duì)斜拉索，單塔計(jì)28 套鋼錨梁。
2.主塔施工技術(shù)要點(diǎn)分析
施工流程：施工準(zhǔn)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(shí)固定、接長(zhǎng)鋼筋及起始段模板安裝，并為模板支、拆提供簡(jiǎn)易操作平臺(tái)。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(jìn)行水平分層，共劃分為31個(gè)節(jié)段，首節(jié)實(shí)心段澆筑高度4.0m，標(biāo)準(zhǔn)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(tái)（主平臺(tái)），再利用液壓爬模自身的平臺(tái)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(zhǔn)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(gè)節(jié)段，下部安裝掛架系統(tǒng)，爬架安裝完成。第3節(jié)段開(kāi)始進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)的爬模施工階段。模板架體通過(guò)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(cè)量校正→爬架起步段混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)；第二步：模板拆除→安裝爬架的主平臺(tái)、操作平臺(tái)→綁扎鋼筋→安裝模板（形成主平臺(tái)、中平臺(tái)和上平臺(tái)）→安裝爬架預(yù)埋件→測(cè)量校正模板→混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)；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(tái)→合模并預(yù)埋爬架預(yù)埋件→測(cè)量校正模板→混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)。
2.2勁性骨架施工
為滿足傾斜塔柱鋼筋定位及測(cè)量放線的需要，施工時(shí)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(qiáng)度，其采用角鋼桁架加勁柱結(jié)構(gòu)，制作時(shí)按照塔柱混凝土分層澆筑高度兼顧主筋接長(zhǎng)情況進(jìn)行分節(jié)。勁性骨架安裝時(shí)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(cè)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(guò)程中需要注意以下問(wèn)題：
?、賱判怨羌艹醪蕉ㄎ徊捎镁€錘進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)骨架的傾斜度和高度計(jì)算出平面位置偏差，然后利用線錘進(jìn)行初步定位；②勁性骨架初步定位后，進(jìn)行臨時(shí)固定，采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，復(fù)核骨架的精確位置，精確定位應(yīng)選擇合適時(shí)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?chē)M(jìn)行點(diǎn)焊，然后再分段進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程中，注意避免因焊接變形引起骨架位置偏差。④對(duì)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(jìn)行鋼筋綁扎安裝；對(duì)錨索區(qū)的塔柱區(qū)段，應(yīng)在鋼錨梁定位安裝后，再進(jìn)行鋼筋安裝，以免影響塔上鋼錨梁定位時(shí)的測(cè)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(jì)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(shí)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(duì)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(dá)到 90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉底板預(yù)應(yīng)力束，以防止第二次混凝土澆筑時(shí)支架變形過(guò)大而引起前期澆筑混凝土底板開(kāi)裂。支架搭設(shè)完成后按規(guī)范要求對(duì)支架進(jìn)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(shí)取得支架彈性變形的實(shí)際數(shù)值，為梁體立模時(shí)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(zhǔn)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。縱向預(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(qiáng)度達(dá)到 90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且養(yǎng)護(hù)齡期達(dá) 7天以上后進(jìn)行。張拉時(shí)要求上下左右對(duì)稱進(jìn)行。張拉后應(yīng)在 24 小時(shí)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(shí)，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(jìn)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(shí)，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(guò)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(duì)斜拉索，單塔共設(shè)計(jì)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(jìn)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(qiáng)螺栓先臨時(shí)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(shí)采取鋼錨梁和鋼牛腿分開(kāi)吊裝，塔上定位安裝完成后用高強(qiáng)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(cè)點(diǎn)，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(yǔ)
斜拉橋的主塔作為斜拉橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件，其強(qiáng)度、耐久性對(duì)主塔施工質(zhì)量都提出了更高的要求，文章通過(guò)結(jié)合烏江大橋主塔主要部分的施工工藝展開(kāi)探討，分析主塔施工重點(diǎn)所在，能夠有效提高斜拉橋主塔施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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