淺析斜拉橋雙向傾斜橋塔豎向主動(dòng)頂撐施工技術(shù)

張華武（中交路橋北京技術(shù)研發(fā)中心，北京　100024）

淺析斜拉橋雙向傾斜橋塔豎向主動(dòng)頂撐施工技術(shù)

張華武
（中交路橋北京技術(shù)研發(fā)中心，北京100024）

雙向傾斜橋塔自重及施工荷載垂直于塔柱方向的分力使塔柱根部彎矩隨著施工階段的不斷進(jìn)行相應(yīng)增大，雙向傾斜的橋塔，因兩個(gè)方向彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力在塔柱的某個(gè)角點(diǎn)附近疊加，形成更不利的情況，因此為了保證雙向傾斜橋塔在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性與安全性，需要合理的設(shè)置主動(dòng)頂撐，來(lái)使橋塔達(dá)到平衡狀態(tài)。

斜拉橋；雙向傾斜橋塔；主動(dòng)頂撐

1　工程概況

xxx大橋主橋?yàn)?70m獨(dú)塔單跨地錨混凝土斜拉橋，采用倒Y形主塔，主塔塔身由上塔柱、下塔柱、橫梁等組成。主塔采用與水平向成71.57度的斜塔，投影豎向總高度（承臺(tái)頂至塔頂）為100m，斜塔斜向總高（承臺(tái)頂至塔頂中線）105.41m，上塔身采用‘工’形實(shí)心截面，上塔柱豎向投影高為45m，下塔柱豎向投影高為55m。

2　豎向主動(dòng)頂撐施工技術(shù)

xxx大橋主塔采用液壓自動(dòng)爬模施工技術(shù)進(jìn)行塔柱施工，下塔4m一節(jié)段，上塔4.25m一節(jié)段。鋼筋綁扎采用整體式桁架型勁性骨架定位以加快施工速度，保證施工質(zhì)量。由于塔柱雙向傾角大，大懸臂施工時(shí)拉索尚未張拉前將產(chǎn)生巨大的傾覆彎矩，因此需采用設(shè)置預(yù)頂力的豎向主動(dòng)頂撐，保證塔柱施工階段安全及線形符合設(shè)計(jì)要求。

2.1 豎向主動(dòng)頂撐計(jì)算

豎向主動(dòng)頂撐的受力計(jì)算主要考慮塔柱澆筑的最不利工況的受力情況，看其在最不利工況下的自身應(yīng)力是否滿足要求，以塔柱混凝土的拉最大應(yīng)力不大于1.8MPa來(lái)進(jìn)行控制。本方案最不利工況為第一束拉索張拉前，第17號(hào)節(jié)段模板安裝完成后。主動(dòng)頂撐的預(yù)頂力設(shè)置具體的計(jì)算從塔柱的線性控制及應(yīng)力控制兩個(gè)方面進(jìn)行比較計(jì)算。以線形控制為主時(shí)，假定塔柱所產(chǎn)生的傾覆彎矩完全由頂撐力來(lái)平衡，不考慮混凝土自重引起的壓應(yīng)力，此為理想狀態(tài)。實(shí)際施工中，為降低施工的難度，節(jié)約材料，通常采用以應(yīng)力控制為主，線形控制為輔的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)假定塔柱根部拉應(yīng)力是由傾覆彎矩所產(chǎn)生的拉應(yīng)力減去混凝土自重所引起的壓應(yīng)力所得，此時(shí)平衡所需頂撐力相應(yīng)減小，對(duì)豎向主動(dòng)頂撐的要求降低，同時(shí)也可以滿足塔柱在施工時(shí)的結(jié)構(gòu)安全。

2.2 豎向主動(dòng)頂撐設(shè)置

豎向主動(dòng)頂撐系統(tǒng)主要包括鋼管樁支架、樁頂支架及塔柱反力架三部分。鋼管樁支架采用Φ800×10mm鋼管作為立柱，下部接擴(kuò)大基礎(chǔ)。采用Φ273×6.5mm鋼管作為鋼管間平聯(lián)，Φ480×10mm鋼管作為支架間平聯(lián)。樁頂支架采用3I63a作為樁頂橫梁，4I63a作為樁頂縱梁，其上布置分配梁5I63a，對(duì)應(yīng)位置布置500t千斤頂，通過(guò)塔柱反力架作用傳力。具體布置如圖1所示。根據(jù)作用塔上位置分為三個(gè)部分：一、二級(jí)頂推力架體采用4豎桿2斜桿為主受力單元；第三級(jí)頂推力架體則采用6豎桿配3斜桿為主受力單元。①第一級(jí)架體向兩塔肢各提供5000kN豎向頂推力，作用點(diǎn)高度為20.5m，對(duì)應(yīng)塔節(jié)為第5節(jié)，施工階段為第7節(jié)塔柱模板安裝完成后。②第二級(jí)架體向兩塔肢各提供5000kN豎向頂推力，作用點(diǎn)高度為32.5m，對(duì)應(yīng)塔節(jié)為第8節(jié)，施工階段為第10節(jié)塔柱模板安裝完成后。③第三級(jí)架體向兩塔肢各提供7500kN豎向頂推力，作用點(diǎn)高度為46.81m，對(duì)應(yīng)塔節(jié)為第12節(jié)，施工階段為第14節(jié)塔柱模板安裝完成后。

2.3 豎向主動(dòng)支架安裝

由于支架鋼管尺寸大、重量大等特點(diǎn)，鋼管立桿下料從長(zhǎng)度為9m或12m，控制重量為1.75t或2.34t。鋼管連接采用法蘭盤。立桿采用塔吊提吊鋼管進(jìn)行安裝，對(duì)正后緊固螺栓。施工完一層立桿后立即吊裝相應(yīng)平聯(lián)，再進(jìn)行后續(xù)層的安裝。鋼管斜桿在加工場(chǎng)地拼接，利用汽車吊整體提吊焊接相應(yīng)平聯(lián)定位。

2.4 頂推力的施加與固定

①主動(dòng)頂推采用分級(jí)加載的方式進(jìn)行。②支架上設(shè)型鋼，用于千斤頂和塔柱反力架的安裝。③主塔節(jié)段上預(yù)埋鋼板，用于與塔柱反力架連接。④預(yù)埋件所在塔節(jié)施工完畢，再施工下一節(jié)，待該節(jié)混凝土達(dá)到強(qiáng)度后上移模板，露出預(yù)埋鋼板，吊裝塔柱反力架，與預(yù)埋鋼板進(jìn)行連接。⑤安裝數(shù)顯液壓千斤頂，頂推至設(shè)計(jì)頂推力。⑥頂推到位后，在支架頂墊梁及塔柱反力架墊入楔形剛塊，塞緊并固定。⑦分級(jí)卸載千斤頂，支架轉(zhuǎn)換受力。

3　豎向主動(dòng)頂撐施工注意事項(xiàng)

（1）鋼管樁的位置要求精確布置，豎向鋼管樁的垂直度要求不得大于1%，斜向鋼管要求傾角誤差控制在±0.5°。（2）鋼管立柱上牛腿的頂標(biāo)高須進(jìn)行測(cè)量控制，確保其標(biāo)高準(zhǔn)確。（3）主動(dòng)頂推時(shí)需保證千斤頂同步頂推，避免造成塔柱反力架的不均勻受力。（4）當(dāng)頂推力達(dá)到80%之后每級(jí)荷載施加/卸載應(yīng)不得小于0.5h的穩(wěn)定觀測(cè)時(shí)間。（5）頂推力的控制根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)關(guān)鍵點(diǎn)線形及應(yīng)力接近設(shè)計(jì)要求時(shí)，緩慢施加頂推力，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（6）轉(zhuǎn)換受力體系后，要確保每塊可調(diào)節(jié)鋼楔塊嵌入緊密，保證各構(gòu)件均勻受力。

圖1　下塔柱臨時(shí)總體布置圖

結(jié)語(yǔ)

與搭設(shè)傳統(tǒng)滿堂支架或鋼管支架現(xiàn)澆相比，采用主動(dòng)頂推支架可以節(jié)約大量鋼材的投入，縮短支架搭設(shè)時(shí)間。同時(shí)也可以有效的克服大傾角斜塔柱施工時(shí)所產(chǎn)生的傾覆彎矩。在橋梁建設(shè)過(guò)程中合理的運(yùn)用主動(dòng)頂撐技術(shù)，可以起到保證結(jié)構(gòu)受力安全、節(jié)省材料、提高工作效率的作用。

[1]周孟波，等.斜拉橋手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]李毅.斜拉橋雙向傾斜橋塔主動(dòng)橫撐設(shè)計(jì)及施工控制[J].橋梁建設(shè)，2013，43 （03）：109-113.

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