異形索塔液壓爬模精確線形控制

鮑加兵

(中鐵二十三局集團第三工程有限公司, 四川成都 611137)

斜拉橋具有剛度大、空氣動力性能好、造型線條簡捷流暢、連續舒展等特點，跨度大可跨越通航的海峽和江、河、湖、泊以及高深峽谷。在經濟飛速發展的今天，人們對橋梁的審美觀越來越高，特別是城市景觀橋梁，成為一座城市的地標性建筑，異形景觀斜拉橋具有形狀優美、孕藏著地方文化，更加符合城市景觀發展需求。

1 項目概況

1.1 項目簡介

義陽大橋位于巴中市恩陽區，橋梁跨越恩陽河，為景觀斜拉橋，以淵源已久“恩重義陽山，情長恩陽河”的革命老區恩義文化而命名。

義陽大橋總長655 m，主橋采用獨塔單索面斜拉橋，塔梁墩固結體系，孔跨布置為3×30 m+4×40 m+(105+145) m+4×40 m，其中主橋為245 m單塔單索面斜拉橋，跨徑布置為(105+140) m；北引橋長250 m，為3×30 m+4×40 m的兩聯預制預應力混凝土T梁；主橋橋面寬33 m，橫斷面布置為：2.5 m(人行道)+11.5 m(3車行道)+0.5 m(防撞護欄)+4 m(索塔區)+0.5 m(防撞護欄)+11.5 m(3車行道)=33 m(圖1)。

圖1 義陽大橋總體布置

主橋橋塔采用混凝土橋塔，C50混凝土，塔全高 130 m，索塔外輪廓由3個圓曲線和直線組合構成，梁面以上塔高82.1 m，梁面以下塔高47.9 m，主梁兩塔在橋面以下交叉，設計為“X”型交叉。錨固形式為鋼錨梁。橋塔整體為一個梯形斷面，通過對梯形斷面挖槽及倒角來實現橋塔線條的變化(圖2)。

圖2 義陽大橋主塔構造(單位:mm)

1.2 技術標準

義陽大橋主要設計技術標準如下：

(1)道路等級：公路一級。

(2)設計速度：60 km/h。

(3)行車道數：雙向6車道。

(4)主橋寬度：全寬33 m。

(5)橋梁最大縱坡2 %，最大橫坡2 %，平曲線半徑1 500 m，不設超高。

(6)設計水位：按百年一遇洪水位控制。

(7)荷載等級：橋梁荷載 公路I級。

2.1 兩組頭圍凈增值比較 出生至42 d、42 d～2個月、2～3個月，頭圍凈增值干預組均大于對照組，差異具有統計學意義(均P<0.05)，而3～6個月兩組頭圍凈增值比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

(8)設計年限：100 a。

(9)設計使用年限：100 a。

(10)設計安全等級：一級。

(11)工程所在區域地震動峰加速度值為0.05g，相應抗震設防烈度為Ⅵ度。

2 異形索塔液壓爬模精確線形控制

主塔整體為兩個梯形斷面，通過對梯形斷面倒角來實現橋塔線條的變化，具有線形變化劇烈、截面尺寸變化大和有凸出物的特點。主塔模板的選型及配置是本橋的重難點之一，為加快施工速度，主塔采用液壓爬模進行施工。

索塔共29個節段(圖3)，根據索塔拐點、系梁和首節鋼錨箱節段高程，最高節段6 m，最低節段2.85 m(首節鋼錨箱段)。采用ZPM100液壓爬模進行混凝土施工，液壓頂升系統包括液壓油缸和上下換向盒，換向盒可控制提升導軌或提升架體，通過液壓系統可使模板架體與導軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩步向上爬升，液壓自爬模在施工過程中無需其他起重設備[1-2]，操作方便，爬升速度快，安全系數高。

圖3 義陽大橋主塔節段劃分(單位:mm)

2.1 項目結構特點

(1)索塔豎向高度方向由直線與3個半徑的弧度組成。

(2)為了造型索塔混凝土有凸出部分、倒角形狀復雜(圖5)。

(3)截斷尺寸變化劇烈(詳見圖4、圖5)。

圖4 下塔柱典型斷面(單位:mm)

圖5 下塔柱有突出物斷面(單位:mm)

2.2 液壓爬模施工

根據索塔外輪廓線軌跡和截面變化情況，液壓爬模總體按2次變更爬升軌跡設計，在下塔柱交叉處進行第一次液壓爬模的變軌跡(施工完成第7節段)。由于第8#節段線形變化最激烈，由內傾直接變化為外傾，外傾角度為10.75°(詳見圖3)，9#外傾節段的施工利用施工完8#節段的爬模平臺進行鋼管支架搭設，作為施工9#節段的施工平臺，在9#節段施工時埋設液壓爬模爬升軌道預埋件，完成9#節段施工后進行爬模軌跡變換。第二次邊軌為施工完18#節段后，在施工第18#節段時提前進行爬升軌道預埋，調整后施工到索塔封頂。

2.2.2 模板施工

模板體系總體為木面板+木梁+鋼背楞楞組合結構，面板為全樺木的薩維建筑模板18 mm厚板；豎向背楞為H20木工字梁，橫向背楞采用雙14號槽鋼。面板采用25 mm×25 mm×35 mm的鋼角碼將H20木工字梁與面板相連接，H20木工字梁采用木梁連接爪和槽鋼背楞相連成整體，在豎肋上兩側對稱設置兩個吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接，用芯帶銷固定，從而保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠[3]。

面板采用φ6×16 mm自攻自鉆螺釘和25 mm×25 mm×35 mm的角碼將 H20 木工字梁與面板釘在一起，H20 木工字梁采用木梁連接爪和槽鋼背楞相連成整體(圖6)，在地面按節段尺寸進行提前組裝，用塔吊進行整體吊裝。

圖6 面板鋪裝示意

(1)模板細節構造見圖7。

圖7 模板細節構造

(2)曲線變化造型方木調節。針對線形半徑反復變化，通過調整安裝造型木方，控制結構半徑變化，達到設計線形(圖8)。

圖8 曲線變化造型方木調節示意

(3)下塔柱交叉位置變化較快，有結構突出混凝土面，從空間上解決2個不同平面的模板布置(圖9)。

圖9 下塔柱交叉處結構圖和模板布置

索塔倒角為固定尺寸，采用定型鋼模進行循環使用，達到方便施工，節約成本目的。

2.2.3 模板整體吊裝定位

根據節段索塔每個截面的幾何尺寸和造形，在地面提前進行模板的組裝，待索塔鋼筋、預應力施工完驗收合格后進行模板安裝，模板采用塔吊進行吊裝，按照測量控制點位進行準確定位，利用造形方木調節塊進行節段弧形變化的調整。

根據設計圖紙及數據，首先要準確畫出每個節段的截面圖(根據塔柱節段劃分圖)，確定其截面尺寸，計算出各測點坐標。塔柱測點根據其形狀，對倒角點均進行控制(包括內空線)。

主塔為平面位置控制方法采用拖普康ES-101(精度1 ″)全站儀三維坐標法，自動照準棱鏡測定，利用全站儀內部軟件自動計算數據。

主塔高程基準傳遞方法采用全站儀三角高程和水準儀鋼尺量距法，兩種方法相互校核。

2.3.4 液壓爬模施工載荷設計

(1)爬模處于施工工況時，上平臺施工荷載為3 kN/m2，其余平臺施工荷載為1.0 kN/m2，施工狀態下允許上平臺、次平臺和主平臺同時承載，并在各層平臺顯眼處用醒目的字體注明堆載要求。

(2)爬模處于爬升工況時，上操作平臺(第一層)施工荷載標準值為1.0 kN/m2，液壓操作平臺(第三層)施工荷載標準值為1.0 kN/m2[4]。

(3)按照JGJ195-2010《液壓爬升模板工程技術規程》[5]要求，爬模處于施工工況和爬升工況時，按8級風力進 行安全計算；爬模處于停工工況時，按9級風力進行安全計算。

3 結束語

義陽大橋為巴中市重點項目之一，是恩陽區地標性建筑物，索塔造形新穎，施工難度大，在實際施工中采用了“異形索塔液壓爬模施工技術”，確保了異形混凝土結構的成形，線形變化達到設計意圖；模板的面板使用全樺木的薩維模板，重量輕、周轉次數達10次，減小施工成本；在完成鋼筋施工后，索塔每節段模板施工周期在2 d左右，大大縮短了施工周期。該技術具有先進性、合理性，達到國內領先水平。