異形鋼混組合橋塔施工關鍵技術

閔 祥

（四川公路橋梁建設集團有限公司，四川 成都 610041）

1 工程概況

瀘州市沱江四橋主橋為獨塔雙索面公軌合建混合梁斜拉橋，主橋跨徑布置為55+200+58+50m；引橋為等截面連續梁橋，其中南引橋橋跨布置為35+3×45m，北引橋橋跨布置為4×45m，跨江橋部分橋梁總長729m。

大橋立面布置圖（單位m）

結合瀘州市酒城文化，本橋橋塔造型采用了“觚”形，橋塔為曲線形縱橋向正“Y”形+橫橋向倒“Y”字形空間組合造型，上塔柱沿縱橋向分兩肢，中塔柱和下塔柱沿橫橋向分兩肢。除塔冠南高北低之外，索塔縱橫向均為對稱結構[1]。

索塔由上塔柱（包括塔冠、上塔柱和中上塔柱連接段）、中塔柱、下塔柱（包含塔梁固結段）組成。索塔南肢總高為150m，北肢總高140m，其中上塔柱南肢高70.0m、北肢高60.0m；中塔柱高35.0m，塔梁固結段厚3.5m，下塔柱高45.0m?？v橋向上塔柱和中塔柱的外側面采用半徑R=600m的曲線向外張開，橫橋向索塔中塔柱和下塔柱按1:7.3斜率向內傾斜，于橋面以上53.5m交匯形成上塔柱；主塔下塔柱底部內側間距為23.5m。塔柱除上塔柱、中上塔柱連接段[2]、塔梁結合段及下塔柱根部段設計為實心段外，其余斷面均為空心箱形斷面；根據塔柱的受力，在中上塔柱連接段、塔梁結合段、下塔柱根部、人洞等受力較大的區段設置加厚段[3]。

2 曲線段索塔模板布置

本橋上塔柱縱橋向和中塔柱的外側面采用半徑R=600m 的曲線向外張開，橫橋向上塔柱和中塔柱圓弧段的外側面采用半徑R=300m 的曲線內收。為適應索塔曲線變化，當施工至圓弧段時，采用經特殊加工的曲面模板施工。

表-1 索塔各施工高度模板弧線參數表

3 上塔柱鋼錨箱安裝

本橋上塔柱鋼錨箱單塊最大吊裝重量為38.82t；結合類似橋梁施工，索塔鋼結構吊裝方法可用于本項目的有以下兩種：

方案一：大型塔吊吊裝

在索塔上游側距索塔橫橋向軸線10m 縱橋向軸線7m 位置安裝一臺ST8075-50t 塔吊，安裝高度160m，最遠吊裝距離19m，共安裝三道附著（附著長度最大13m），用于本橋上塔柱鋼錨箱安裝[4]。

方案二：塔頂門架吊裝

采用類似于懸索橋主索鞍吊裝的方式，在塔頂設置吊裝門架進行鋼錨箱吊裝；但懸索橋索鞍吊裝塊件少，豎向只有一個節段；本橋鋼錨箱有9 個節段且隨著節段升高，塔肢向外發散形成正“Y”造型[5]；本項目針對這兩個特點研發了可調節支點間距和利用永久結構隨索塔施工高度增加而自動爬升的吊裝設備，如下圖：

塔頂門式支架吊裝圖

本設備利用循環卷揚機調整支腿間距，利用爬升架實現爬升高度，爬升架支撐于已安裝節段的聯系梁上，支腿通過地腳螺桿錨固于已施工完成的塔肢混凝土塔壁上[6]；爬升使用時架通過施工中使用的5013 塔吊進行安拆。本吊機單次吊裝2 個節段。

4 吊裝方案比較分析

本項目對以上兩種吊裝方案進行了比較，比較情況如下：

索塔鋼結構吊裝方案比選表

通過綜合比較，大型塔吊吊裝索塔鋼結構雖然技術成熟，但錨箱定位較塔頂門吊更困難，且根據本項目工期安排，鋼錨箱安裝完成正值洪水期，塔吊不能及時拆除，將浪費大量的閑置成本。所以本項目實施時，選擇了塔頂門吊用于本項目的索塔鋼結構吊裝[7]。

由于該吊裝方法在以往同類型結構施工中均未使用，本項目對采用該設備施工對橋塔永久工程的影響做了相關研究，該研究主要采用有限元計算分析進行，計算模型取整個索塔模型，混凝土結構采用Solid95 單元，鋼錨箱采用Shell63 單元，預應力束采用Link8 單元，剪力釘采用Combin14 單元進行建模。

混凝土塔模型

鋼錨箱模型

預應力束模型

剪力釘模型

本次分析取除去主梁和塔冠外包鋼外的全部塔柱的整體結構建模，約束塔底最底面的三向平動位移，塔頂自由；鋼錨箱在橫橋向兩個面上通過接觸單元和三向彈簧單元與混凝塔肢連接，在鋼錨箱底部與混凝土之間建立接觸；吊機支點反力作用于塔肢混凝土上。

根據各階段的計算，吊機支點反力荷載作用于B08 節段頂面時，對橋塔整體影響最大，為全塔最不利階段，該階段計算結果如下：

橋塔順橋向變形（cm）

橋塔總變形（cm）

根據以上結果，橋塔順橋向變形1.3cm，發生在B08 節段混凝土梁側鋼錨箱腹板上，位移方向為偏向鋼梁側，主要由橫橋向預應力引起。橋塔總變形1.45cm，發生在B08 節段鋼梁側，由自重和吊機反力荷載作用引起。

混凝土主拉應力（×10-1Pa）

鋼錨箱等效應力（×10-1Pa）

根據計算，混凝土應力和鋼錨箱應力均是由塔壁內縱向預應力筋引起，發生在預應力筋局部錨固位置，受頂部局部集中力影響較小。所以塔頂吊機的使用，對橋塔本身來說，幾乎沒有影響[8]。

5 結語

1、現沱江四橋索塔已順利施工完畢，并竣工通車，營運至今，橋塔受力情況較好。

2、本橋上塔柱鋼錨箱吊裝施工采用的塔頂吊機較好的替代了傳統斜拉橋索塔鋼結構安裝時必須的大型塔吊，該類設備結構簡單，受力明確，安全可靠，給我項目帶來了較大的經濟效益及工期效益，可在類似項目中推廣應用。