斜拉橋A型索塔施工技術(shù)

1、斜拉橋A型索塔施工技術(shù)魯軍良（中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司 重慶 401121）摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和橋梁設(shè)計(jì)施工技術(shù)的提高，索塔設(shè)計(jì)越來(lái)越趨于經(jīng)濟(jì)、美觀，蘇村壩大渡河大橋聳立于大渡河之上，從經(jīng)濟(jì)美觀出發(fā)，兼顧與周?chē)h(huán)境的協(xié)調(diào)及將來(lái)發(fā)展規(guī)劃，該橋主塔采用A型索塔。本文主要介紹了蘇村壩大渡河大橋索塔施工技術(shù)，以期為類(lèi)似工程施工提供借簽。關(guān)鍵詞 A型索塔 翻模施工 主動(dòng)支撐 A-tower cable-stayed bridge construction technologyLUN JunLiang（The first Construction Division Co.,Ltd of China

2、 Rail Way Tunnel Group Chongqing 401121, China）Abstract: As China's economic development and bridge design and construction techniques improved tower design become more and more economic, artistic, and the Soviet Union Village Dam, stands at the Dadu Bridge over the Dadu River, starting from the

3、 economic beauty, balance and coordination environment and future development planning, using A-type main tower bridge tower. In this paper, the Soviet Union and the Dadu River Bridge to the village dam construction technology, in order to provide for the construction of similar projects by the sign

4、.Keywords: A-tower ;Turnover Form Construction ; Active support1 工程概況蘇村壩大渡河大橋主橋橋跨組合為132m+220m+67.65m預(yù)應(yīng)力砼高低塔斜拉橋。主塔為空心薄壁箱型截面“A”型塔。分上、下塔柱，設(shè)上、下橫梁。高塔上塔柱橫橋向?qū)?.5米，順橋向?qū)?8米，塔高76米；下塔柱橫橋向?qū)?8米，順橋向?qū)?9米，下塔柱高為40.5米。低塔上塔柱橫橋向?qū)?.5米，順橋向?qū)?.57米，塔高51.5米；下塔柱橫橋向?qū)?7米，順橋向?qū)?8米，下塔柱高為46米。主塔砼為C50。2 施工流程下塔柱為倒八字型變截面。通過(guò)計(jì)算在下塔柱內(nèi)側(cè)分高度設(shè)

5、置水平主動(dòng)拉桿。上塔柱向內(nèi)傾斜，上塔柱通過(guò)計(jì)算設(shè)置主動(dòng)水平剛性支撐梁，抵抗其水平方向的變位。外模采取圍檁桁架式變截面鋼模，內(nèi)模為組合鋼模。每次澆注高度為4.5米。塔柱施工流程如下：測(cè)量放樣；安裝塔柱勁性骨架及鋼筋；安裝內(nèi)外側(cè)模板，測(cè)量調(diào)位；砼澆筑、；養(yǎng)護(hù)；環(huán)向預(yù)應(yīng)力施工。重復(fù)流程，完成索塔施工。3 模板設(shè)計(jì)根據(jù)施工設(shè)計(jì)文件及施工工藝對(duì)比分析，蘇村壩大渡河大橋索塔采用翻模施工工藝，為滿(mǎn)足施工需要，同時(shí)兼顧模板的通用性，以降低施工成本，提高施工效益。外模板采用裝配式鋼模板，內(nèi)模采用組合鋼模配異形模?？紤]鋼筋單根長(zhǎng)度為9m，為方便鋼筋的安裝，每次澆筑高度為4.5m。每套外模板采用3×2.2

6、5m，每節(jié)段高2.25m（每次翻模二段，澆筑高度2×2.25m），每節(jié)段設(shè)兩道圍檁，圍檁采用型鋼加工而成，上層圍檁焊接施工平臺(tái)，寬1.0m；為滿(mǎn)足主墩塔柱施工各階段使用，模板設(shè)計(jì)采用裝配式，根據(jù)塔柱截面尺寸，從圍檁上拆卸模板以滿(mǎn)足需要，外模和圍檁分別加工，采用鉸螺栓和鉤頭螺栓將模板和圍檁牢固連接在一起，方便拆卸、組拼模板；模板采用小塊模板組和大塊模板組拼形式，拆卸小塊適配模板以滿(mǎn)足在四向收坡時(shí)調(diào)整各節(jié)段的模板尺寸需要，同時(shí)為滿(mǎn)足模板的大面平整度，小塊適配鋼模組在施工時(shí)與大塊鋼模采用銷(xiāo)、栓連接并與圍檁牢固拉合在一起，確保整體平整度，在必要時(shí)將小模板組間采用淺層跳焊（焊縫1mm深，長(zhǎng)5c

7、m，間隔10cm），工藝焊接在一起，并經(jīng)細(xì)致打磨拋光處理，施工拆卸時(shí)采用氧炔切割開(kāi)并打磨光平；模板收坡時(shí)采用對(duì)角拆換方式，以減少模板的組拼工作強(qiáng)度。外模每次安裝2×2.25m，模板從下段拆除上翻與最頂段模板相連接，然后拆安下段，完成后作橫向連接，精確調(diào)位。用全站儀配合模板精確調(diào)位，在模板每節(jié)段四角上緣設(shè)4個(gè)調(diào)位控制點(diǎn)，供模板精調(diào)時(shí)安置全站儀鏡頭時(shí)用。內(nèi)模采用普通組合鋼模和異形鋼模適配塊組成，設(shè)橫向圍檁和豎向加勁肋，豎肋與型鋼支架連接，支撐穩(wěn)定模板，在收坡及倒角時(shí)采用特制異形鋼模，滿(mǎn)足塔柱結(jié)構(gòu)斷面尺寸需要。內(nèi)模利用塔吊單側(cè)整體拆除提升安裝。塔柱內(nèi)設(shè)施工平臺(tái)供人員操作使用和擱置小型設(shè)備，

8、平臺(tái)與內(nèi)模分離設(shè)計(jì)加工，平臺(tái)懸掛于模板錨固螺栓上；移模時(shí)先拆除內(nèi)支撐架和倒角模，置于平臺(tái)上；拆除各側(cè)內(nèi)模，提升與已成砼結(jié)構(gòu)內(nèi)的錨固螺栓連接臨時(shí)固定后，提升平臺(tái)掛于錨固螺栓上，對(duì)模板進(jìn)行細(xì)部調(diào)位，安裝角模和支架。4 支撐措施 圖1 索塔拉壓支撐位置圖 A型塔的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是下塔柱和上塔柱均均有一定的傾斜度。在施工過(guò)程中，索塔處于自由狀態(tài)，自重和施工荷載等會(huì)在下塔柱和上塔柱根部形成較大的彎矩，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而引起砼開(kāi)裂，產(chǎn)生的傾覆力矩使塔肢產(chǎn)生向內(nèi)或向外的位移。成橋后由于初始力矩的存在而使截面內(nèi)外側(cè)壓力嚴(yán)重不均，將使截面壓應(yīng)力或拉應(yīng)力超出設(shè)計(jì)要求，從而影響索塔的使用壽命。因此，在施工時(shí)，必須采取

9、必要的措施，把索塔的初始應(yīng)力控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。4.1下塔柱施工防傾措施蘇村壩大渡河大橋索塔下塔柱均向外傾斜，高塔斜率為內(nèi)側(cè)1：3.447，外側(cè)1：5.226；低塔斜率為內(nèi)側(cè)1：3.710，外側(cè)1：4.894。為防止塔根部?jī)?nèi)側(cè)因受拉開(kāi)裂，同時(shí)，為克服模板和砼在自重作用下產(chǎn)生的傾覆力矩，施工時(shí)，在下塔柱范圍內(nèi)設(shè)置5道對(duì)拉桿，采用2×715.24鋼絞線作主動(dòng)拉桿，拉桿布置見(jiàn)圖1。4.2上塔柱施工防傾措施為減少水平分力的影響而設(shè)支撐的方法有三種，第一種方法是上塔柱施工時(shí)，同步搭設(shè)滿(mǎn)堂支架；第二種方法是采用橫向水平支撐支撐；第三種方法是采用主動(dòng)撐。通過(guò)三種方案的必選，決定采用第三種主動(dòng)撐方

10、案，其優(yōu)點(diǎn)是在安裝橫向鋼管支撐時(shí)，利用它本身較大的剛度和強(qiáng)度，用千斤頂向上塔柱內(nèi)壁施力，變被動(dòng)支撐為主動(dòng)支撐，克服上塔柱施工過(guò)程中因自重和施工荷載而引起的應(yīng)力及位移。4.2.1主動(dòng)支撐位置確定的原則與方法由于上塔柱根部混凝土截面應(yīng)力控制是整個(gè)上塔柱施工方案設(shè)計(jì)中的控制關(guān)鍵。確定橫撐支撐位置是根據(jù)上塔柱根部在懸臂澆筑過(guò)程中自重及施工荷載作用下不產(chǎn)生裂縫（應(yīng)留有安全儲(chǔ)備）的最大懸臂高度扣除一定高度（主要考慮翻模工作空間綜合塔吊和電梯附著位置）。其計(jì)算方法為：=My/J-N/AR1Kh=H-式中上塔柱根受拉邊緣混凝土的計(jì)算拉應(yīng)力；M-橫撐施加前上塔柱根部高度計(jì)算范圍內(nèi)的索塔自重及施工荷載在根部產(chǎn)生的

11、彎矩；J上塔柱根部截面中的慣性矩；y上塔柱根部截面性軸到受拉邊緣的距離；N-橫撐施加前上塔柱根部高度計(jì)算范圍內(nèi)的索塔自重及施工荷載在根部產(chǎn)生的軸力；A上塔柱根部截面中的面積；R1上塔柱澆筑到H高度的上塔柱根部混凝土預(yù)期標(biāo)號(hào)的極限拉應(yīng)力；K-安全系數(shù)；h-橫撐高度；-扣除高度值。根據(jù)計(jì)算，綜合考慮翻模施工空間，確定第一道橫撐施加在上塔柱11米的位置。主動(dòng)撐共采用六道，具體布置見(jiàn)圖1。主動(dòng)力確定的原則橫撐位置確定后，主動(dòng)施力的大小成為控制施工過(guò)程應(yīng)力的關(guān)鍵。力小達(dá)不到預(yù)期效果，力大過(guò)猶不及，甚至?xí)绊懮纤w線形。對(duì)此，我們對(duì)變形和內(nèi)力進(jìn)行雙控，在滿(mǎn)足上塔柱各截面內(nèi)力的同時(shí)確保線形。我們以設(shè)計(jì)單

12、位提供的理想狀態(tài)下成塔（在施工過(guò)程中不產(chǎn)生任何施工附加應(yīng)力）的內(nèi)力為參照，保證塔柱完成后上塔柱內(nèi)力與其盡可能接近。圖2 上塔柱根部應(yīng)力測(cè)量布置圖計(jì)算模型利用國(guó)外著名的橋梁結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)分析軟件MIDAS7.41完成對(duì)索塔橫撐的計(jì)算分析工作。在上塔柱根部布置2個(gè)測(cè)試斷面，8個(gè)測(cè)點(diǎn)，預(yù)埋應(yīng)力測(cè)試元件鋼弦計(jì)以便對(duì)上塔柱根部應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2。4.2.4計(jì)算成果通過(guò)反復(fù)計(jì)算比較，得到最終結(jié)果。主動(dòng)施力大小從下而上依次為700kN，600kN，600kN，350kN，350kN和300kN。對(duì)塔柱根部監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。表1 7#塔上塔柱根部應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果安裝順序測(cè)點(diǎn)應(yīng)力安裝第一道橫撐安裝第二道橫撐安裝第三

13、道橫撐安裝第四道橫撐安裝第五道橫撐安裝第六道橫撐測(cè)點(diǎn)編號(hào)1應(yīng)力（MPa）-0.402 -0.2-0.31-0.4-0.52-0.6測(cè)點(diǎn)編號(hào)2應(yīng)力（MPa）-0.380 -0.22-0.29-0.35-0.53-0.75測(cè)點(diǎn)編號(hào)3應(yīng)力（MPa）-0.520 -1.4-1.5-1.8-2.1-2.4測(cè)點(diǎn)編號(hào)4應(yīng)力（MPa）-0.550 -1.45-1.6-1.6-2.2-2.6測(cè)點(diǎn)編號(hào)5應(yīng)力（MPa）-0.405 -0.22-1.27-0.3-0.52-0.7測(cè)點(diǎn)編號(hào)6應(yīng)力（MPa）-0.408 -0.23-0.34-0.4-0.6-0.84測(cè)點(diǎn)編號(hào)7應(yīng)力（MPa）-0.550 -1.15-1.5

14、-1.8-2-2測(cè)點(diǎn)編號(hào)8應(yīng)力（MPa）-0.500 -1.35-1.6-2-2.3-2.4說(shuō)明：表中數(shù)據(jù)為上塔柱根部的應(yīng)力值。5 砼施工5.1配合比設(shè)計(jì)蘇村壩大渡河大橋索塔設(shè)計(jì)為C50高性能砼，考慮到索塔體積大，泵送距離遠(yuǎn)及加快施工進(jìn)度等因素，特別是高強(qiáng)砼容易發(fā)生早期收縮裂紋。因此要求砼除了28天強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求外，其它性能如耐久性、施工性能及早期強(qiáng)度增長(zhǎng)等都有較高要求，為此經(jīng)過(guò)多次材料取樣檢測(cè)及上百次反復(fù)試配和多次正交試驗(yàn)，終于配制了能滿(mǎn)足上述要求的砼。5.1.1對(duì)砼的工作性能要求由于索塔體積大，鋼筋密集。因此要求砼具有低水化熱、高流動(dòng)性、早強(qiáng)緩凝等特性。5.1.2摻合料在混凝土中摻入適量

15、的粉煤灰、礦渣、硅粉等活性礦物摻合料，能大大改善混凝土的抗碳化性、抗?jié)B性、抗凍性、抗堿-集料反應(yīng)能力及抗有害離子滲透等性能。在索塔砼配制中摻入了級(jí)粉煤灰，降低砼的水化熱，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及施工的需要。5.1.3外加劑外加劑的使用，尤其是高效減水劑的使用對(duì)提高砼的強(qiáng)度，降低水泥用量，改善砼的和易性、可泵性及耐久性等具有重要意義。選用了上海馬貝公司生產(chǎn)的SX-C18超塑化劑，其減水效率高、控制塌落度損失能力強(qiáng)、所配制的砼孔隙率低、耐久性能好。5.2砼澆筑砼采用現(xiàn)場(chǎng)拌和站攪拌，利用砼輸送泵“一泵到頂”的方式輸送到澆筑位置，分層澆筑，為防止砼離析，利用串筒下料?；炷劣刹迦胧秸駬v器進(jìn)行振搗密實(shí)，砼初凝后進(jìn)行表

16、面拉毛處理。5.3砼養(yǎng)護(hù)砼澆筑完成后，采用水泵抽水至砼澆筑段進(jìn)行灑水保濕養(yǎng)護(hù),已拆模的采用塑料薄膜包裹養(yǎng)護(hù)。6 環(huán)向預(yù)應(yīng)力施工索塔錨固段及非錨固段預(yù)應(yīng)力均采用“井”型布置的48p5高強(qiáng)鋼絲、DM5A-48墩頭錨具和SBG塑料波紋管。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲根據(jù)每束實(shí)際長(zhǎng)度下料，采用機(jī)械切割。經(jīng)檢驗(yàn)長(zhǎng)度合格后進(jìn)行張拉端鐓頭，5鋼絲所采用LD10鐓頭器。張拉端鐓頭完成后，將鋼絲梳編穿束，確保鋼絲不打絞。待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%以上方可張拉，采用張拉力與伸長(zhǎng)值雙控法進(jìn)行張拉控制，張拉伸長(zhǎng)值控制在±6%以?xún)?nèi)。7 結(jié)束語(yǔ)蘇村壩大渡河大橋索塔采用翻模法施工，通過(guò)模板方案的比選，砼配合比設(shè)計(jì)的優(yōu)化，內(nèi)撐外拉等措施,經(jīng)預(yù)埋應(yīng)力測(cè)試元件鋼弦計(jì)測(cè)得的數(shù)據(jù)表明，在整個(gè)索塔施工過(guò)程中，索塔根部應(yīng)力未超出設(shè)計(jì)容許值，成塔后索塔根部?jī)?nèi)力與計(jì)算