淺析斜拉橋雙向傾斜橋塔豎向主動頂撐施工技術

張華武（中交路橋北京技術研發中心，北京　100024）

淺析斜拉橋雙向傾斜橋塔豎向主動頂撐施工技術

張華武
（中交路橋北京技術研發中心，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行相應增大，雙向傾斜的橋塔，因兩個方向彎矩產生的拉應力在塔柱的某個角點附近疊加，形成更不利的情況，因此為了保證雙向傾斜橋塔在施工過程中的穩定性與安全性，需要合理的設置主動頂撐，來使橋塔達到平衡狀態。

斜拉橋；雙向傾斜橋塔；主動頂撐

1　工程概況

xxx大橋主橋為170m獨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（承臺頂至塔頂）為100m，斜塔斜向總高（承臺頂至塔頂中線）105.41m，上塔身采用‘工’形實心截面，上塔柱豎向投影高為45m，下塔柱豎向投影高為55m。

2　豎向主動頂撐施工技術

xxx大橋主塔采用液壓自動爬模施工技術進行塔柱施工，下塔4m一節段，上塔4.25m一節段。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，保證施工質量。由于塔柱雙向傾角大，大懸臂施工時拉索尚未張拉前將產生巨大的傾覆彎矩，因此需采用設置預頂力的豎向主動頂撐，保證塔柱施工階段安全及線形符合設計要求。

2.1 豎向主動頂撐計算

豎向主動頂撐的受力計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力是否滿足要求，以塔柱混凝土的拉最大應力不大于1.8MPa來進行控制。本方案最不利工況為第一束拉索張拉前，第17號節段模板安裝完成后。主動頂撐的預頂力設置具體的計算從塔柱的線性控制及應力控制兩個方面進行比較計算。以線形控制為主時，假定塔柱所產生的傾覆彎矩完全由頂撐力來平衡，不考慮混凝土自重引起的壓應力，此為理想狀態。實際施工中，為降低施工的難度，節約材料，通常采用以應力控制為主，線形控制為輔的方式來進行設計，此時假定塔柱根部拉應力是由傾覆彎矩所產生的拉應力減去混凝土自重所引起的壓應力所得，此時平衡所需頂撐力相應減小，對豎向主動頂撐的要求降低，同時也可以滿足塔柱在施工時的結構安全。

2.2 豎向主動頂撐設置

豎向主動頂撐系統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，下部接擴大基礎。采用Φ273×6.5mm鋼管作為鋼管間平聯，Φ480×10mm鋼管作為支架間平聯。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，對應位置布置500t千斤頂，通過塔柱反力架作用傳力。具體布置如圖1所示。根據作用塔上位置分為三個部分：一、二級頂推力架體采用4豎桿2斜桿為主受力單元；第三級頂推力架體則采用6豎桿配3斜桿為主受力單元。①第一級架體向兩塔肢各提供5000kN豎向頂推力，作用點高度為20.5m，對應塔節為第5節，施工階段為第7節塔柱模板安裝完成后。②第二級架體向兩塔肢各提供5000kN豎向頂推力，作用點高度為32.5m，對應塔節為第8節，施工階段為第10節塔柱模板安裝完成后。③第三級架體向兩塔肢各提供7500kN豎向頂推力，作用點高度為46.81m，對應塔節為第12節，施工階段為第14節塔柱模板安裝完成后。

2.3 豎向主動支架安裝

由于支架鋼管尺寸大、重量大等特點，鋼管立桿下料從長度為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行安裝，對正后緊固螺栓。施工完一層立桿后立即吊裝相應平聯，再進行后續層的安裝。鋼管斜桿在加工場地拼接，利用汽車吊整體提吊焊接相應平聯定位。

2.4 頂推力的施加與固定

①主動頂推采用分級加載的方式進行。②支架上設型鋼，用于千斤頂和塔柱反力架的安裝。③主塔節段上預埋鋼板，用于與塔柱反力架連接。④預埋件所在塔節施工完畢，再施工下一節，待該節混凝土達到強度后上移模板，露出預埋鋼板，吊裝塔柱反力架，與預埋鋼板進行連接。⑤安裝數顯液壓千斤頂，頂推至設計頂推力。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分級卸載千斤頂，支架轉換受力。

3　豎向主動頂撐施工注意事項

（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高須進行測量控制，確保其標高準確。（3）主動頂推時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）當頂推力達到80%之后每級荷載施加/卸載應不得小于0.5h的穩定觀測時間。（5）頂推力的控制根據現場實測數據進行調整，當關鍵點線形及應力接近設計要求時，緩慢施加頂推力，直至達到設計要求。（6）轉換受力體系后，要確保每塊可調節鋼楔塊嵌入緊密，保證各構件均勻受力。

圖1　下塔柱臨時總體布置圖

結語

與搭設傳統滿堂支架或鋼管支架現澆相比，采用主動頂推支架可以節約大量鋼材的投入，縮短支架搭設時間。同時也可以有效的克服大傾角斜塔柱施工時所產生的傾覆彎矩。在橋梁建設過程中合理的運用主動頂撐技術，可以起到保證結構受力安全、節省材料、提高工作效率的作用。

[1]周孟波，等.斜拉橋手冊[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橫撐設計及施工控制[J].橋梁建設，2013，43 （03）：109-113.

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