某大橋主塔施工過程階段荷載分析

馬志遠 (安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 主塔的結構

某大橋主塔施工擬采用爬模施工，主塔塔座底面高程5m，塔頂高程130.00m，主塔總高度125m。主塔主要構件包括下塔柱、上塔柱、橫梁、塔頂裝飾塊、鋼錨梁及牛腿等。主塔上、下橫梁以及上塔柱斜拉索錨固區為預應力混凝土結構，其它塔柱部分為普通鋼筋混凝土結構，索塔下（1～7節段）高26.93m，上塔柱（8～27節段）高86.07m。主塔構造圖如圖1所示。

圖1 主塔構造圖

2 主要施工材料

①C50混凝土：主要用于塔座、塔柱、橫梁及裝飾塊；

②C40混凝土：主要用于主塔承臺；

③C35水下混凝土：主要用于承臺封底及樁基；

④φ15.20預應力鋼絞線：符合《預應力混凝土用鋼鉸線》（GB/T 5224－2003）的標準，用于主塔上、下橫梁的橫縱向預應力；

⑤HRB300、HRB400 普通鋼筋：質量必須符合國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2—2007）要求；

⑥Q235B鋼材：主要用于支架及橫撐。

3 施工流程

下橫梁分布在6、7號塔支節段位置，上橫梁在26、27號塔支節段位置與26、27號塔支節段同步施工。塔柱分節段施工，標準施工節段高度為4.5m，共27個節段；考慮上塔柱環向預應力鋼束的影響，上塔柱節段劃分尺寸不統一；內側上塔柱r=269.021m的圓曲線與上橫梁底部隔板曲線交點位于環向預應力鋼束中間的位置，節段劃分時，考慮將該交點下降250mm作為節段的分段處。主塔總體施工工藝流程圖如圖2所示。

4 施工過程階段荷載分析

4.1 恒載

4.1.1 結構自重（按結構實際重量計算）

鋼錨梁質量按8t考慮，鋼錨梁牛腿按6t考慮。

4.1.2 鋼筋混凝土（按容重26kN/m3考慮）

上橫梁在本計算過程中均按一次澆筑計算，下橫梁分兩層澆筑。

4.2 施工荷載

4.2.1 施工階段荷載

F1+F2=310.6+665=975.6kN；爬模系統F1=103kN+207.6kN=310.6；

施工機具與人群F2=665kN；

爬模節段模板質量：首階段重11.7t，4.5m 標準節段模板重10.3t。

平臺質量：+3層平臺質量3.56t，+2層平臺質量 2.35t，+1層平臺質量8.61t，0 層平臺質量 3.07t，-1 層平臺質量1.69t，-2層平臺質量1.48t，平臺總質量20.76t。

圖2 主塔總體施工工藝流程圖

施工機具與人群荷載：P=1.5kN/2（-1、0、+1、+2、+3 層平臺面積分別為55m2、90m2、104m2、61.5m2、96m2），P=1kN/m2（-2 層平臺面積：55m2），共665kN。

4.2.2 預應力荷載

預應力荷載按設計張拉數量及順序進行加載。（環向預應力未考慮）下橫梁第 1 層養護完成張拉（B1、B3、B4、B6，B1a、B3a、B4a、B6a），第 2 層養護完成后張拉（B2、B5、B7～B9，T1～T2，B2a、B5a、B7a～B9a，T1a～T2a）。

預應力筋與管道的摩阻系數：μ=0.15；

預應力管道的偏差系數：k=0.0015；

彈性模量：E=1.95×105MPa；

松弛率：≤2.5%；

一端錨具變形及鋼束回縮值：6mm；

4.2.3 下橫梁施工荷載產生的牛腿、扶墻反力

第4節段豎向荷載1161kN，第2節段豎向荷載95kN，水平反力由下橫梁支架上設的拉桿抵消（見下橫梁現澆支架計算書）。下橫梁第一層重1426t，第二層重1088.25t。分層澆筑施工荷載產生牛腿、扶墻反力按比例添加。

4.2.4 加載

新澆混凝土濕重，按節段混凝土重量進行加載。

4.3 其他可變荷載

①風荷載：施工階段設計基本風速32.1m/s，施工階段采用20年重現期風速考慮計算，主塔上的風荷載及施工階段的風荷載按《公路橋梁抗風設計規范》的規定計算。公式FH=1/2 Vg2CHAn。根據公式計算出各節段的風荷載大小。

②收縮徐變作用：計算時考慮徐變對混凝土應力的影響，混凝土的徐變取值按經驗數值模型，如下式所示。

C(t，)C1(19.200.45)(1e0.30(t-))C2(11.700.45)(1e0.005(t-))

式中：C1＝0.23/E2，C2＝0.52/E2，E2為最終彈模。

③溫度荷載：自四月中旬至十一月上旬各旬均溫都在22℃以上，夏季長達7個月之久。在11月至翌年3月的低溫期內，月平均氣溫都在12℃以上。鋼管橫撐安裝和拆除的時間在4月～12月之間，鋼管橫撐和上橫梁支架實際溫度與初始安裝溫度相比，升/降溫20℃（按主塔整體升降溫考慮）。

5 結語

本文作者結合實際工作經驗對某大橋主塔施工過程階段荷載進行了分析，為橋梁主塔下一步施工做好準備，并且期望通過上述分析，對同業人士分析橋梁主塔在施工過程階段載荷有所裨益。