主動水平橫撐在超高索塔橫梁施工中的應用

趙超

（中國水電八局有限公司 湖南長沙 410000）

引言

在特大橋索塔施工中，塔梁異步施工為索塔橫梁施工常用施工工藝，即：先施工索塔塔柱超過橫梁位置，再在塔柱之間搭設支架進行橫梁施工。塔梁異步施工較塔梁同步施工工藝在施工進度上有明顯的優勢，一般情況下塔梁異步施工較同步施工快一個月左右，并且塔梁異步施工省了塔樁內側液壓爬模反復拆裝的工序。但根據索塔設計不同，部分索塔采用塔梁異步施工工藝后導致索塔根部拉應力明顯增大，影響塔柱施工質量。本文通過對索塔下橫梁施工藝的改進，通過設置主動水平橫撐，有效地抑制了由于塔梁異步施工引起的索塔根部拉應力增加。

1 工程概況

九江長江公路大橋處于長江中下游地區，是國家發改委2004年7月召開的全國長江干流過江通道會議上規劃確定的70座長江過江通道之一，為規劃的“五縱七橫”國道主干線“北京至福州”中的關鍵工程，也是國家7918高速公路網福州至銀川主線的重要組成部分。九江長江公路大橋跨越長江，連接湖北、江西兩省。江北為湖北黃梅縣，江南為江西九江市。橋址位于已建九江大橋上游10.8km處，兩岸大堤間距2.23km。

北塔采用H形結構，全塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上中塔柱連接段、中下塔柱連接段上橫梁、中橫梁、下橫梁及塔座。北索塔總高242.308m。塔頂高程255.308m，塔底高程（塔座頂高程）+13.000m。

北塔下橫梁采用箱形斷面，為預應力混凝土結構，下橫梁采用C50混凝土，混凝土總方量2047.4m3。下橫梁頂高程+48.298m，高8m、寬11.823m，腹板壁厚1.5m，頂底板壁厚1.0m，設2道壁厚1.5m的豎向隔板。

2 施工方案確定

2.1 同異步施工對比

下橫梁塔梁同步施工是塔柱施工至橫梁底部時，塔柱停止施工，橫梁對應力的塔樁節段與橫梁同步施工。下橫梁塔梁異步的施工，即塔柱先施工，在超過下橫梁兩個施工節段后再施工下橫梁。

九江二橋索塔施工前針對兩種方案，進行了相關計算，結果表明，采用異步施工方案后，索塔底部外側拉應力有明顯增大，使下塔柱受力處在更不利的狀態。

施工方面同步施工相對異步施工存在如下缺點：

（1）外爬架內側面需拆裝1次，共5個節段塔柱施工不能用內側外爬架，需搭設腳手架進行施工，施工周期較長，安全隱患較大。

（2）在下橫梁處下塔柱內側圓弧模板需每節段進行單獨設計加工，并且模板為空間異性結構，加工、安裝難度較大，施工周期較長。

（3）同步施工塔柱、橫梁鋼筋工程量大，模板安裝復雜，施工周期較長。異步施工橫梁與塔柱可平行作業，模板加工及安裝相對簡單，便于現場施工。

（4）同步施工混凝土澆筑工程量大，單次最大澆注方量約為1940m3，總澆注時間約32h。與異步施工相比增大方量約940m3，延長澆注時間約16h。對混凝土性能和連續供應能力要求高。混凝土澆筑倉面大，容易產生施工冷縫等質量通病。

（5）塔梁同步施工與異步施工工期增加1個月。

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2.2 受力分析

針對以上情況，本項目對下橫梁同步及異步施工工藝對塔柱受力的影響進行分析復核，并采取在下橫梁上部塔柱上增設主動水平橫的輔助措施。

計算采用有限元軟件MIDAS-CIVIL進行分析。考慮塔柱施工幾何非線性及混凝土收縮徐變效應；下橫梁預應力筋張拉按圖紙要求分階段張拉；中橫梁和上橫梁采用與塔柱異步施工；計算模擬工況如下：

工況一：下橫梁與對應塔柱節段同步施工；

工況二：塔柱施工至第11節段后，進行下橫梁施工；

工況三：施工步驟同方案二，在第9節塔柱頂部施加主動頂推力400t。

2.3 分析結果

各施工方案下，成塔后在兩種不同狀態下的索塔根部應力值對比見表1。

表1 不同工況下計算結果匯總表

從表1計算結果可以看出，由于在第9節段增加主動臨時橫撐可以有效的索塔根部應力，且塔梁異布置施工相對于同步施工在進度、安全上都有明顯優勢，所以最終確定方案為塔梁異步施工，且在第9節段設置主動臨時橫撐。

2.4 臨時橫撐設計

臨時橫撐由水平撐及支撐架組成。

水平撐采用φ1200×10鋼管，一端通過千斤頂擱置在牛腿上，另一端直接與牛腿焊接。

支撐架由立柱、支撐梁、平聯、斜撐等組成。具體結構詳見圖1。

3 下橫梁與塔柱異步施工

下橫梁與塔柱異步施工，當塔柱按標準爬模施工工藝施工完第11節段后，暫停施工塔柱，進行下橫梁施工。

為減小施工過程中塔柱根部拉應力，在塔柱第九節混凝土頂部（+52.450m）設置一道主動臨時橫撐。第一層橫梁混凝土完成澆筑，混凝土強度達到設計強度的90%后，即拆除臨時橫撐，進行第一次預應力施工，爬架同時正常爬升，施工中塔柱節段。

4 結語

通過設置主動臨時橫撐可以有效減小由于采用塔梁異步施工工藝引起的塔柱根部拉應力，確保塔柱施工質量，從而實現安全、質量、進度兼顧。該工藝在九江長江公路大橋的成功實施，拓展了索塔橫梁的施工方法，具有較高的推廣價值。

圖1 下橫梁施工臨時橫撐布置圖